Wprowadzenie do transkrypcji DNA
Ilustracja przedstawiająca transkrypcję DNA polimerazy II RNA do RNA. selvanegra / Getty Images
DNA składa się z czterech nukleotyd zasady, które są sparowane, aby dać DNA jego podwójna spirala kształt. Te podstawy to: adenina (A) , guanina (G) , cytozyna (C) , oraz tymina (T) . Pary adenina z tyminą (W) oraz pary cytozyny z guaniną (C-G) . Sekwencje zasad nukleotydowych to kod genetyczny lub instrukcje dotyczące syntezy białek.
Proces transkrypcji DNA składa się z trzech głównych etapów:
DNA jest transkrybowany przez enzym zwany polimerazą RNA. Specyficzne sekwencje nukleotydowe mówią polimerazie RNA, gdzie zacząć i gdzie kończyć. Polimeraza RNA przyłącza się do DNA w określonym obszarze zwanym regionem promotora. DNA w regionie promotora zawiera specyficzne sekwencje, które umożliwiają polimerazie RNA wiązanie się z DNA.
Niektóre enzymy zwane czynnikami transkrypcyjnymi rozwijają nić DNA i umożliwiają polimerazie RNA transkrypcję tylko pojedynczej nici DNA do jednoniciowego polimeru RNA zwanego informacyjnym RNA (mRNA). Nić, która służy jako matryca, nazywana jest nicią antysensowną. Pasmo, które nie podlega transkrypcji, nazywa się pasmem zmysłowym.
Jak DNA, RNA składa się z zasad nukleotydowych. RNA zawiera jednak nukleotydy adeninę, guaninę, cytozynę i uracyl (U). Kiedy polimeraza RNA dokonuje transkrypcji DNA, guanina paruje się z cytozyną (G-C) i pary adeniny z uracylem (DO) .
Polimeraza RNA porusza się wzdłuż DNA, aż osiągnie sekwencję terminatora. W tym momencie polimeraza RNA uwalnia polimer mRNA i odłącza się od DNA.
Transkrypcja w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych
Barwna transmisyjna mikrografia elektronowa kwasu dezoksyrybonukleinowego (różowy DNA), transkrypcja sprzężona z translacją w bakterii Escherichia coli. Dr Elena Kiseleva / NAUKA BIBLIOTEKA ZDJĘĆ / Getty Images
Podczas gdy transkrypcja występuje w obu komórki prokariotyczne i eukariotyczne , proces jest bardziej złożony u eukariontów. U prokariontów, takich jak bakteria , DNA jest transkrybowany przez jedną cząsteczkę polimerazy RNA bez pomocy czynników transkrypcyjnych. W komórkach eukariotycznych do zajścia transkrypcji potrzebne są czynniki transkrypcyjne i istnieją różne rodzaje cząsteczek polimerazy RNA, które transkrybują DNA w zależności od rodzaju geny . Geny, które kodują białka są transkrybowane przez polimerazę RNA II, geny kodujące rybosomalne RNA są transkrybowane przez polimerazę RNA I, a geny kodujące transferowe RNA są transkrybowane przez polimerazę RNA III. Dodatkowo, organelle Jak na przykład mitochondria oraz chloroplasty mają własne polimerazy RNA, które transkrybują DNA w tych strukturach komórkowych.
Od transkrypcji do tłumaczenia
Numer 1: Synteza mRNA z DNA w jądrze. 2 mRNA dekodujący rybosom przez wiązanie komplementarnych sekwencji antykodonów tRNA z kodonami mRNA. 3-5 rybosomów syntetyzuje białka w cytoplazmie. ttsz/iStock/Getty Images Plus
W tłumaczenie , wiadomość zakodowana w mRNA jest przekształcana w białko. Odkąd białka są zbudowane w cytoplazma komórki, mRNA musi przejść przez błonę jądrową, aby dotrzeć do cytoplazmy w komórkach eukariotycznych. Raz w cytoplazmie, rybosomy i inna cząsteczka RNA zwana transfer RNA współpracują ze sobą, aby przetłumaczyć mRNA na białko. Ten proces nazywa się tłumaczenie . Białka można wytwarzać w dużych ilościach, ponieważ pojedyncza sekwencja DNA może być jednocześnie transkrybowana przez wiele cząsteczek polimerazy RNA.
Transkrypcja odwrotna
DNA podlega transkrypcji i translacji w celu wytworzenia białek. Odwrotna transkrypcja przekształca RNA w DNA. ttsz/iStock/Getty Images Plus
W transkrypcja odwrotna RNA jest używany jako matryca do produkcji DNA. Enzym odwrotnej transkryptazy dokonuje transkrypcji RNA, tworząc pojedynczą nić komplementarnego DNA (cDNA). Enzym polimeraza DNA przekształca jednoniciowy cDNA w dwuniciową cząsteczkę, tak jak w replikacja DNA . Specjalny wirusy znane jako retrowirusy wykorzystują odwrotną transkrypcję do replikacji genomów wirusowych. Naukowcy wykorzystują również procesy odwrotnej transkryptazy do wykrywania retrowirusów.
Komórki eukariotyczne wykorzystują również odwrotną transkrypcję, aby przedłużyć końcowe odcinki chromosomy znane jako telomery. Za ten proces odpowiada enzym odwrotna transkryptaza telomerazy. Rozszerzenie telomerów wytwarza komórki odporne na apoptoza , lub zaprogramowaną śmierć komórki i stać sięrakowaty.Technika biologii molekularnej znana jako reakcja łańcuchowa polimerazy z odwrotną transkrypcją (RT-PCR) służy do amplifikacji i pomiaru RNA. Ponieważ RT-PCR wykrywa ekspresję genów, może być również stosowany do wykrywania raka i wspomagania diagnostyki chorób genetycznych.