Úvod do transkripcie DNA
Ilustrácia RNA polymerázy II prepisu DNA do RNA. selvanegra / Getty Images
DNA pozostáva zo štyroch nukleotid bázy, ktoré sú spolu spárované, aby poskytli DNA svoje dvojitá špirála tvar. Tieto základy sú: adenín (A) , guanín (G) , cytozín (C) , a tymín (T) . Adenín sa páruje s tymínom (A-T) a cytozín sa páruje s guanínom (C-G) . Sekvencie nukleotidových báz sú genetický kód alebo návod na syntézu bielkovín.
Proces transkripcie DNA má tri hlavné kroky:
DNA je transkribovaný enzýmom nazývaným RNA polymeráza. Špecifické nukleotidové sekvencie hovoria RNA polymeráze, kde začať a kde skončiť. RNA polymeráza sa pripája k DNA v špecifickej oblasti nazývanej promótorová oblasť. DNA v promótorovej oblasti obsahuje špecifické sekvencie, ktoré umožňujú RNA polymeráze viazať sa na DNA.
Niektoré enzýmy nazývané transkripčné faktory rozvinú reťazec DNA a umožnia RNA polymeráze prepísať iba jedno vlákno DNA do jednovláknového polyméru RNA nazývaného messenger RNA (mRNA). Reťazec, ktorý slúži ako templát, sa nazýva antisense vlákno. Reťazec, ktorý nie je prepísaný, sa nazýva sense vlákno.
Ako DNA, RNA sa skladá z nukleotidových báz. RNA však obsahuje nukleotidy adenín, guanín, cytozín a uracil (U). Keď RNA polymeráza transkribuje DNA, guanín sa spáruje s cytozínom (G-C) a adenín sa páruje s uracilom (DO) .
RNA polymeráza sa pohybuje pozdĺž DNA, kým nedosiahne terminátorovú sekvenciu. V tomto bode RNA polymeráza uvoľní polymér mRNA a odpojí sa od DNA.
Transkripcia v prokaryotických a eukaryotických bunkách
Farebná transmisná elektrónová mikrofotografie deoxyribonukleovej kyseliny, (DNA ružová), transkripcia spojená s transláciou v baktérii Escherichia coli. Dr. Elena Kiseleva/VEDECKÁ FOTOGRAFIA/Getty Images
Zatiaľ čo transkripcia sa vyskytuje v oboch prokaryotické a eukaryotické bunky , proces je v eukaryotoch zložitejší. U prokaryotov, ako napr baktérie DNA je transkribovaná jednou molekulou RNA polymerázy bez pomoci transkripčných faktorov. V eukaryotických bunkách sú na transkripciu potrebné transkripčné faktory a existujú rôzne typy molekúl RNA polymerázy, ktoré transkribujú DNA v závislosti od typu génov . Gény, ktoré kódujú bielkoviny sú transkribované RNA polymerázou II, gény kódujúce ribozomálne RNA sú transkribované RNA polymerázou I a gény, ktoré kódujú transferové RNA, sú transkribované RNA polymerázou III. Navyše, organely ako napr mitochondrie a chloroplasty majú svoje vlastné RNA polymerázy, ktoré prepisujú DNA v týchto bunkových štruktúrach.
Od prepisu k prekladu
Číslo 1: Syntéza mRNA z DNA v jadre. 2 mRNA dekódujúci ribozóm naviazaním komplementárnych antikodónových sekvencií tRNA na kodóny mRNA. 3-5 ribozómov syntetizuje proteíny v cytoplazme. ttsz/iStock/Getty Images Plus
In preklad , správa kódovaná v mRNA sa premení na proteín. Od r bielkoviny sú postavené v cytoplazme bunky, mRNA musí prejsť cez jadrovú membránu, aby sa dostala do cytoplazmy v eukaryotických bunkách. Raz v cytoplazme, ribozómy a ďalšia molekula RNA tzv transfer RNA spolupracovať na preklade mRNA na proteín. Tento proces sa nazýva preklad . Proteíny sa môžu vyrábať vo veľkých množstvách, pretože jedna sekvencia DNA môže byť prepísaná mnohými molekulami RNA polymerázy naraz.
Reverzný prepis
DNA je transkribovaná a translatovaná za vzniku proteínov. Reverzná transkripcia premieňa RNA na DNA. ttsz/iStock/Getty Images Plus
In reverzná transkripcia RNA sa používa ako templát na produkciu DNA. Enzým reverzná transkriptáza transkribuje RNA za vzniku jedného vlákna komplementárnej DNA (cDNA). Enzým DNA polymeráza premieňa jednovláknovú cDNA na dvojvláknovú molekulu, ako je to v replikácia DNA . Špeciálne vírusy známe ako retrovírusy používajú reverznú transkripciu na replikáciu svojich vírusových genómov. Vedci tiež používajú procesy reverznej transkriptázy na detekciu retrovírusov.
Eukaryotické bunky tiež používajú reverznú transkripciu na predĺženie koncových častí chromozómov známe ako teloméry. Za tento proces je zodpovedný enzým telomerázová reverzná transkriptáza. Predĺženie telomérov produkuje bunky, ktoré sú odolné voči apoptóza , alebo programovaná bunková smrť, a stať sarakovinové.Technika molekulárnej biológie známa ako reverzná transkripcia-polymerázová reťazová reakcia (RT-PCR) sa používa na amplifikáciu a meranie RNA. Keďže RT-PCR deteguje génovú expresiu, môže sa použiť aj na detekciu rakoviny a na pomoc pri diagnostike genetických chorôb.