Proces transkrypcja W biologii obejmuje proces replikacji części nici DNA do nici informacyjnego RNA (mRNA). Następnie mRNA zawiera sekwencję zasad nukleinowych, która jest komplementarna do części DNA. Późniejsza transkrypcja zachodzi u wszystkich eukariontów, w tym ludzi, w jądrze komórkowym, podczas gdy następująca translacja, translacja mRNA na określone białko w cytoplazmie, zachodzi na rybosomach.
Jaka jest transkrypcja?
Proces transkrypcji jest pierwszym etapem konwersji informacji genetycznej na białka i w przeciwieństwie do replikacji nie chodzi o wykonanie kopii całego genomu, ale tylko niektórych fragmentów nici DNA.
W pewnym odcinku nici DNA, wiązanie z jego komplementarną częściową nicią w podwójnej helisie jest najpierw przerywane przez zerwanie wiązań wodorowych. Dodanie wolnych nukleotydów RNA do obszaru do skopiowania tworzy nową komplementarną sekcję, która jednak składa się z kwasów rybonukleinowych, a nie z kwasów dezoksyrybonukleinowych, jak w DNA.
Powstały segment RNA jest praktycznie kopią roboczą segmentu DNA i nazywany jest informacyjnym RNA (mRNA). MRNA powstające w jądrze komórkowym oddziela się od DNA i jest transportowane przez błonę jądra komórkowego do cytozolu, gdzie zachodzi translacja, czyli konwersja kodonów RNA do odpowiedniej sekwencji aminokwasowej, czyli synteza białka.
Sekwencje trzech (trypletów) zasad nukleinowych w mRNA, zwanych kodonami, określają każdy aminokwas. Zgodnie z sekwencją kodonów mRNA, odpowiednie aminokwasy są składane w polipeptydy i białka poprzez wiązania peptydowe.
Funkcja i zadanie
W biologii transkrypcja spełnia pierwszy z dwóch głównych procesów, które przekształcają informację genetyczną, która jest obecna jako sekwencje nukleozasad DNA, w syntezę białek. Informacja genetyczna składa się z sekwencji trzech, tak zwanych tripletów lub kodonów, z których każdy oznacza aminokwas. Niektóre aminokwasy można również zdefiniować za pomocą różnych kodonów.
Funkcja transkrypcji polega na wytwarzaniu nici mRNA, której zasady nukleinowe - w tym przypadku zasady rybonukleinowe, a nie zasady deoksyrybonukleinowe - odpowiadają komplementarnemu wzorowi eksprymowanego segmentu DNA. Wytworzony mRNA odpowiada zatem rodzajowi negatywnej matrycy segmentu genu podlegającego ekspresji, który może być użyty do jednorazowej syntezy kodowanego białka, a następnie jest ponownie zawracany.
Drugim głównym procesem przekształcania informacji genetycznej w określone białka jest translacja, w trakcie której aminokwasy są łączone ze sobą zgodnie z kodowaniem mRNA, tworząc białka i łączone ze sobą peptydowo.
Transkrypcja umożliwia wybiórcze odczytywanie i transport informacji genetycznej w postaci komplementarnych kopii z jądra komórkowego do cytozolu oraz, niezależnie od odpowiedniego segmentu DNA, budowanie białek.
Jedną z zalet transkrypcji jest to, że części pojedynczej nici DNA mogą ulegać ekspresji w celu wytworzenia mRNA bez konieczności narażania całego genu na ciągłe zmiany fizjologiczne, co grozi mutacją lub inną zmianą jego właściwości.
Kolejną zaletą transkrypcji jest tzw. Splicing i inne rodzaje przetwarzania mRNA. Proces splicingu najpierw uwalnia mRNA od tak zwanych intronów, od pozbawionych funkcji kodonów, które nie kodują aminokwasów. Ponadto nukleotydy adeninowe można przyłączać do mRNA przy użyciu enzymu polimerazy poli (A).
U ludzi, podobnie jak u innych ssaków, ten wyrostek, zwany ogonem poli (A), składa się z około 250 nukleotydów. Ogon poli (A) skraca się wraz z wiekiem cząsteczki mRNA i określa jej biologiczny okres półtrwania. Nawet jeśli nie wszystkie funkcje i zadania ogona poli (A) są dostatecznie znane, wydaje się co najmniej pewne, że chroni on cząsteczkę mRNA przed degradacją i poprawia jego zdolność do przekształcania (translacji) w białko.
Choroby i dolegliwości
Podobnie jak w przypadku podziału komórki, w którym mogą wystąpić błędy w replikacji genomu, najczęstszym problemem związanym z transkrypcją jest „błąd kopiowania”. Albo kodon jest „zapomniany” podczas syntezy mRNA, albo dla określonego kodonu DNA tworzony jest nieprawidłowy kodon mRNA.
Szacuje się, że taki błąd kopiowania występuje w około co tysięcznej kopii. W obu przypadkach syntetyzowane jest białko, które integruje niezamierzony aminokwas w co najmniej jednym miejscu. Spektrum efektów waha się od „niezauważalnych” do całkowitej awarii syntetyzowanego białka.
Jeśli mutacja genu wystąpi podczas replikacji lub z powodu innych okoliczności, zmutowana sekwencja zasad nukleinowych jest transkrybowana, ponieważ proces transkrypcji nie obejmuje sprawdzania kodonów pod kątem „poprawności”.
Jednak organizm ma silny mechanizm naprawy DNA, w którym u ludzi zaangażowanych jest ponad 100 genów. Mechanizm polega na pomysłowym systemie natychmiastowej naprawy mutacji genu lub zastąpienia uszkodzonej sekwencji zasad nukleinowych, bądź też zminimalizowaniu skutków w przypadku wyeliminowania dwóch pierwszych możliwości.
Fakt, że transkrypcja odbywa się bez wcześniejszego badania genów, niesie ze sobą niebezpieczeństwo, że transkrypcja może być również zaangażowana w rozprzestrzenianie się wirusów, jeśli wirusy wstrzykują własne DNA do komórki gospodarza i powodują, że komórka gospodarza tworzy genom. wirusów lub ich części poprzez replikację lub transkrypcję. Mogą one następnie wywołać odpowiednią chorobę. Zasadniczo dotyczy to wszystkich typów wirusów.
