Transcrierea explicată! Funcția, sarcina, bolile; Tulburare
Transcrierea este unul dintre procesele de exprimare a genelor, adică procesul de exprimare a informațiilor asupra ADN-ului și a biomasei/celulelor. Are loc în toate celulele eucariote (celule cu un nucleu real) și procariote (celule fără un nucleu real).
Care este transcrierea?
Transcrierea se referă la citirea unei gene din ADN și la sinteza ARN pentru producerea/conversia ulterioară într-o proteină pe ribozomi. Începe în nucleul eucariotelor și în citoplasma procariotelor.
Transcrierea este primul pas în exprimarea genelor și este în general similară cu replicarea ADN-ului. În timpul procesului este sintetizat așa-numitul acid ribonucleic (engleză: acid ribonucleic = ARN). Sinteza depinde de ADN, deoarece o genă este citită din acesta.
La un anumit punct de pe catena ADN, enzima ARN polimerază se leagă și începe să o schimbe astfel încât să poată forma o legătură cu aceasta.
Acum, ARN polimeraza migrează de-a lungul părții pentru a fi citită și o copiază prin atașarea unor piese de ARN libere în nucleul celulei. Aceasta creează o copie care nu constă din ADN (acid dezoxiribonucleic), ci din ARN (acid ribonucleic).
Acum, prin procese speciale, mARN/tARN/rARN rezultat este detașat și transportat în citoplasmă prin membrana nucleară a celulei. Acolo se întâmplă atunci:
- Litigii
- Lipitură
- Traducere
Cu alte cuvinte, pentru procesarea ARNm/ARNt/ARNr în polipeptide și proteine.
Etapele transcrierii
Replicare și tranzacție
Pixabay/Clker-Free-Vector-Images
Diferitele etape ale transcrierii
Transcrierea are loc în mai mulți pași diferiți.
- iniţiere
- Elongaţie
- Rezilierea
Aceasta este urmată de transcripție diferențială/expresie diferențială a genei.
Pasul 1/inițiere
Codurile sunt așa-numitele secvențe consens precum Pribnow-Box, CAAT-Box sau TATA-Box. Aceste secvențe de bază identice și idealizate asigură faptul că promotorii sunt recunoscuți în consecință.
Promotorul este recunoscut prin difuzia direcționată a ARN polimerazei de-a lungul dublei spirale ADN. Acest lucru duce la interacțiuni electrostatice și interacțiuni între enzima și donatorii și acceptorii de hidrogen din ADN.
Celulele eucaiotice recunosc secvențele prin anumite proteine, cum ar fi TBP (proteina de legare Tata-Box). Celulele procariote recunosc genele specifice pe baza factorului sigma. Aceasta face parte din holoenzima ARN polimerază bacteriană.
După primele procese de recunoaștere, enzima ARN polimerază/complexul sigma acoperă o parte din perechile de baze (-50 până la +20 perechi de baze/-50 înseamnă că această secțiune este de 50 de perechi de baze în fața genei de citit, până la 20 de perechi de baze în spatele gena). Această parte acoperită este apoi neîntoarsă și formează acum un complex închis, care este transferat în zona deschisă din afara nucleului celular (în eucariote).
Pasul 2/alungire
Acum, enzima ARN polimerază, care a intrat acum într-o legătură cu ADN-ul, se deplasează de-a lungul ei în direcția 5’3 ′. Acest lucru duce la sinteza ARN pe catena matricei (adică catena atașată). Acum, 17 perechi de baze de ADN din bula de transcripție (complex ADN-ARN) se detașează. Acest lucru se răsucește apoi din nou. În timpul acestui proces, ARN-ul care a fost citit acum este detașat de ADN.
Pasul 3/rezilierea
Există 2 tipuri de reziliere
Citirea ADN-ului de către ARN polimeraza are loc până când enzima întâlnește o secvență terminatorie în ADN, oprește transcripția și începe să se detașeze.
Procariotele au două tipuri diferite de terminare:
- Terminarea dependentă de Rho
- Terminare independentă de Rho
Factorul Rho este o proteină care oprește transcripția. Dacă este implicat factorul Rho, acesta se leagă de complexul ADN-ARN și îl desfășoară și apoi îl dizolvă.
Dacă factorul Rho nu este implicat, se presupune că secvențele speciale de pe helixul ADN în sine interacționează foarte slab cu ARN polimeraza și, prin urmare, ARN-ul este detașat atunci când întâlnește această secvență.
Se știe puțin despre terminatorii eucariote.
Pasul 4 (diferențial)
Pasul 4/transcriere diferențială/expresie diferențială a genei:
Celulele unui organism nu sunt de obicei toate la fel, chiar dacă au aceeași structură structurală. Ele diferă prin natura lor și obiectivele lor principale. Dar ce anume duce la această natură diferită?
Aceleași celule și gene nu sunt transcrise permanent. Transcrierea este controlată. Factorii de transcripție (proteina care leagă ADN-ul), amortizoarele (secvențe genetice care inhibă transcripția) și amplificatorii (motivele secvenței reglatoare din promotori) controlează transcripția, printre altele. Procariotele au factori sigma diferiți pentru control.
Funcții și sarcini
Transcrierea și traducerea sunt procesele din celule care asigură că informațiile sunt efectuate pe ADN. Informațiile sunt stocate pe ADN. Acolo sunt sub formă de nucleobaze. Trei baze reprezintă întotdeauna un aminoacid. Aceste triplete sunt numite codoni.
După sinteză, „copia” este returnată în nucleul celulei și împărțită în părțile sale individuale. Este reciclat și se poate face o nouă copie. Aceste copii, care se mai numesc și matrici, sunt folosite o singură dată de celulă și apoi reciclate din nou.
Transcrierea este, prin urmare, o componentă elementară sau o condiție prealabilă pentru biosinteza proteinelor în celule. Deoarece, indiferent de ce are nevoie o celulă pentru proteine noi, fie că este vorba de construirea de celule noi sau de părți ale membranei sau pentru activarea anumitor procese, partea corespunzătoare a ADN-ului trebuie întotdeauna citită mai întâi, astfel încât proteinele necesare să poată fi apoi sintetizate.
Informațiile de pe ADN pot lua formă doar prin transcriere. Se asigură că partea necesară a planului de construcție ajunge acolo, unde poate fi apoi procesată ulterior. Deci, în final, se poate crea o proteină.
Dar înainte ca proteina să fie creată, copia trebuie mai întâi procesată, adică procesată ulterior. Primele transcrieri conțin în continuare introni, intervenind secvențe necodificate care sunt eliminate în timpul îmbinării. Aceasta lasă numai exoni, adică piesele codificate.
În funcție de ființa vie
Funcții și sarcini de transcriere la diferite ființe vii
Ființele vii sunt împărțite în trei grupuri. Archaea, bacterii și eucariote.
În general, transcrierea este utilizată în toate ființele vii și organismele pentru a copia/citi o parte din ADN sau ARN (în unele viruși) și pentru a transmite aceste informații. Dar procesul de citire are loc diferit și este controlat de diferiți factori.
În toate ființele vii eucariote care pot fi numite complexe, începând cu greierul, prin reptile până la mamifere, se găsește prin Transcrierea în nucleu, are loc începutul sintezei proteinelor. Același lucru se aplică multor ființe vii mai simple, cum ar fi procariotele/ființe vii celulare. În ele, transcripția este controlată de un număr mare de enzime, codoni, cum ar fi promotori sau potențatori ai acestora, amortizoare de zgomot și alți factori de transcripție.
În transcriere arheală, adică transcripția în arhee (bacterii primordiale), transcrierea este, totuși, cauzată doar de doi factori de transcriere/inițiere. Deci este un tip de transcriere mai puțin complex și mai original.
transcrierea bacteriană se datorează numai unei enzime ARN polimerază. Deci un pic mai ușor.
Transcrierea virușilor este uneori diferită de cea a altor celule. Deoarece unii viruși au doar ARN și nu un genom complet al ADN-ului. Cu toate acestea, poate fi un transcriere inversă apar. Aici ARNm este citit printr-o etapă preliminară a ADN și enzima transcriptază inversă produce apoi un ADN din ARNm citit.
Boli și tulburări
Boli și tulburări ale transcripției
Deoarece transcrierea este un proces, poate fi întreruptă și poate produce erori. Dacă ARN polimeraza copiază o parte din catena de ADN, se poate întâmpla ca oricare parte a ADN-ului să nu fie copiată sau să fie copiată incorect.
Dar, în ciuda controalelor stricte din aceste procese, greșelile se întâmplă și aici. Aproximativ la fiecare o mie codon copiat de ADN (ARNm) este defect. Ulterior, în timpul sintezei proteinelor, se produce o proteină care fie nu funcționează deloc, fie funcționează doar într-o măsură limitată.
Chiar și în cazul în care această proteină defectuoasă reușește să intre în sistemul organismului, aceasta este o eroare excepțională. Deoarece rata de eroare în procesele de copiere este ridicată, majoritatea sunt observate/descoperite și corectate.
Chiar dacă nu se întâmplă, este doar unul singur proteine defecte. Doar o mutație a unei gene sau a întregului genom, adică șablonul pentru copii, ar provoca boli și plângeri pe termen lung. Deoarece în acest fel, gena deja greșită ar fi copiată și duplicată în timpul transcrierii. În timpul transcrierii, ARN polimeraza verifică copia pe care a făcut-o, dar nu șablonul.
Eroare de transcriere
Pentru un organism biologic este extrem de important ca ADN-ul să fie corect prezent și copiat corect. Din acest motiv, o singură copie este întotdeauna făcută ca ARNm în timpul biosintezei proteinelor. Acest lucru se întâmplă uneori de mii de ori, în funcție de cât de des are nevoie corpul de proteine, dar nu este copiat niciodată din copie.
Virusii hepatitei folosesc, de asemenea, transcrierea
Fiecare copie este utilizată o singură dată și apoi reciclată. Acest lucru reprezintă, de asemenea, un fel de mecanism de protecție al organismului, care dorește să evite erorile în copii și sinteze și acesta este și motivul pentru care rareori apar deteriorări majore sau efecte ale unei erori de transcriere.
Un exemplu de boală cauzată de transcripție poate fi explicat folosind transcriptaza inversă. Aceste enzime convertesc ARN în ADN sau procesează ARN în așa fel încât ADN-ul este creat.
Transcriptaza inversă (RT) a fost descoperită pentru prima dată în retrovirusuri precum HIV. Deoarece retrovirusurile nu au ADN, ci doar ARN, ele folosesc aceste enzime pentru a-și distribui și înmulți genomul în gazda lor.
Dar nu numai retrovirusurile folosesc transcrierea și enzima RT pentru a se înmulți. Virușii ADN, cum ar fi virusul hepatitei B și caulimovirusul, care se găsesc în plante, folosesc, de asemenea, aceste mecanisme.
Transcrierea inversă asigură faptul că virusurile se înmulțesc și conduc la boli precum SIDA sau hepatita B.
Întrebări și răspunsuri frecvente
Mai jos răspundem la întrebările frecvente despre transcriere.
Care este diferența dintre transcriere și replicare?
În timp ce cu transcriere, spre deosebire de replicare, doar o mică parte a ADN-ului este copiat, cu replicare se creează o copie a întregului material genetic.
În timpul transcrierii, se creează o copie a unei gene pentru biosinteza proteinelor; copia/ARNm părăsește nucleul celulei. În timpul replicării, ADN-ul copiat complet rămâne în nucleul celulei.
Cum se numesc cele trei etape ale transcrierii?
- iniţiere,
- Elongaţie,
- Rezilierea.
În ce fel transcrierea diferă între procariote și eucariote?
În primul rând, în procariote o singură enzimă a ARN polimerazei este responsabilă pentru citirea ADN-ului, în eucariote există diferite tipuri de ARN polimerază. Controlul transcripției în sine și viteza acesteia este, de asemenea, mult mai complex în eucariote.
După transcriere, ARNm părăsește nucleul eucariotelor. La procariote care nu au un nucleu, ARNm rămâne în citoplasmă.