Διαφορά μεταξύ αντιγραφής DNA και μεταγραφής

Κύρια διαφορά – Αντιγραφή DNA έναντι μεταγραφής

Τόσο η αντιγραφή του DNA όσο και η μεταγραφή εμπλέκονται στη σύνδεση συμπληρωματικών νουκλεοτιδίων στο DNA, αποδίδοντας έναν νέο κλώνο DNA και RNA αντίστοιχα. Στην αντιγραφή του DNA, το DNA παράγει δύο ακριβή αντίγραφα ολόκληρου του γονιδιώματος προκειμένου να υποβληθεί σε κυτταρική διαίρεση. Από την άλλη πλευρά, η μεταγραφή είναι το πρώτο βήμα της γονιδιακής έκφρασης, όπου παράγονται οι απαραίτητες πρωτεΐνες για τη λειτουργία του κυττάρου. Στη μεταγραφή, μόνο μικρές αλληλουχίες DNA μεταγράφονται σε RNA. Η βασική διαφορά μεταξύ αντιγραφής DNA και μεταγραφής είναι ότι Η αντιγραφή DNA είναι η διαδικασία δημιουργίας ενός ακριβούς αντιγράφου του γονιδιώματος, ενώ η μεταγραφή είναι η μεταφορά γενετικών πληροφοριών ενός συγκεκριμένου τμήματος DNA σε RNA.

Αυτό το άρθρο μελετά,

1. Τι είναι η αντιγραφή DNA
     – Ορισμός, Λειτουργία, Διαδικασία, Χαρακτηριστικά
2. Τι είναι η Μεταγραφή
     – Ορισμός, Λειτουργία, Διαδικασία, Χαρακτηριστικά
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Αντιγραφής DNA και Μεταγραφής

Τι είναι η αντιγραφή DNA

Η αντιγραφή DNA αναφέρεται ως η παραγωγή δύο ακριβών αντιγράφων DNA από ένα αρχικό μόριο DNA. Οι γενετικές πληροφορίες που αποθηκεύονται στο DNA κληρονομούνται μέσω των απογόνων με την αντιγραφή του DNA. Κατά τη διάρκεια της αντιγραφής, και οι δύο κλώνοι DNA χρησιμεύουν ως εκμαγεία. Ως εκ τούτου, η αντιγραφή του DNA θεωρείται ότι συμβαίνει με ημισυντηρητικό τρόπο.

Η αντιγραφή DNA ξεκινά από την αρχή της αντιγραφής σε κάθε χρωμόσωμα. Η διαδικασία πραγματοποιείται από την ομάδα των ενζύμων που ονομάζονται πολυμεράσες DNA. Η DNA πολυμεράση απαιτεί έναν κοντό κλώνο RNA που είναι γνωστός ως εκκινητής για να ξεκινήσει η αντιγραφή. Το ξετύλιγμα της διπλής έλικας στο γονιδίωμα παράγει τις διχάλες αντιγραφής. Στη διχάλα αντιγραφής, διάφορα ένζυμα συνδέονται με την αντιγραφή. Η αντιγραφή του DNA λαμβάνει χώρα αμφίδρομα στη διχάλα αντιγραφής. Η νέα αλυσίδα DNA, η οποία συντίθεται συνεχώς, αναφέρεται ως η κύρια αλυσίδα. Το άλλο σκέλος, το οποίο συντίθεται ως κομμάτια που ονομάζονται θραύσματα Okazaki, αναφέρεται ως η υστέρηση.

Η πολυμεράση DNA συνθέτει τη νέα αλυσίδα προσθέτοντας νουκλεοτίδια που είναι συμπληρωματικά στο πρότυπο. Η προσθήκη νουκλεοτιδίων γίνεται στην κατεύθυνση 3' προς 5', ξεκινώντας από το 3' άκρο της υπάρχουσας νουκλεοτιδικής αλυσίδας. Η ραχοκοκαλιά σακχάρου-φωσφορικού σχηματίζεται από το σχηματισμό φωσφοδιεστερικού δεσμού μεταξύ της εγγύς φωσφορικής ομάδας και του 3' ΟΗ του δακτυλίου πεντόζης του εισερχόμενου νουκλεοτιδίου. Η τοποϊσομεράση, η ελικάση, η πριμάση του DNA και η λιγάση του DNA είναι τα άλλα ένζυμα που εμπλέκονται στην αντιγραφή του DNA. Η αντιγραφή του DNA τερματίζεται στις τελομερείς περιοχές του χρωμοσώματος.

Συνήθως, οι πολυμεράσες DNA διατηρούν υψηλή πιστότητα καθώς η ενσωμάτωση μιας αναντιστοιχίας είναι μικρότερη από μία σε 10 ενσωματωμένα νουκλεοτίδια. Αποτελούνται επίσης από τη δραστηριότητα διόρθωσης 3′ έως 5′ όπου μπορούν να αφαιρέσουν τις ενσωματωμένες αναντιστοιχίες από το τέλος. Από την άλλη πλευρά, οι αναντιστοιχίες μπορούν να επιδιορθωθούν με τους μηχανισμούς επιδιόρθωσης ασυμφωνιών μετά την αναπαραγωγή. Το τελικό ποσοστό ενσωμάτωσης σφάλματος είναι μικρότερο από ένα στα 10 ενσωματωμένα νουκλεοτίδια.

Εικόνα 1:Αντιγραφή DNA

Σε vitro Η αντιγραφή του DNA πραγματοποιείται με τη βοήθεια τεχνητών εκκινητών DNA και πολυμερασών DNA, που απομονώνονται από βακτήρια. Η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) είναι η μοριακή βιολογική τεχνική που χρησιμοποιείται για in vitro αντιγραφή του DNA. Το ένζυμο που χρησιμοποιείται στην PCR είναι το Taq πολυμεράση. Χρησιμοποιώντας ένα ζεύγος εκκινητών DNA, η PCR συνθέτει θραύσματα DNA από μια γνωστή αλληλουχία.

Τι είναι η μεταγραφή

Η μεταγραφή είναι η διαδικασία αντιγραφής μιας αλληλουχίας DNA σε RNA με τη βοήθεια του ενζύμου, της RNA πολυμεράσης. Τα γονίδια μεταγράφονται σε mRNAs προκειμένου να εκκινήσουν τη γονιδιακή έκφραση. Η RNA πολυμεράση συνθέτει το πρωτεύον αντίγραφο του mRNA διαβάζοντας τον αντιπληροφοριακό κλώνο DNA από την κατεύθυνση 3' έως 5'. Ο προκύπτων κλώνος RNA είναι συμπληρωματικός και αντιπαράλληλος προς το εκμαγείο. Συντίθεται από 5′ έως 3′ κατεύθυνση. Ένα γονίδιο αποτελείται τόσο από κωδικοποιητική αλληλουχία όσο και από ρυθμιστικές αλληλουχίες. Η κωδικοποιητική αλληλουχία κωδικοποιεί την αλληλουχία αμινοξέων μιας πρωτεΐνης ενώ οι ρυθμιστικές αλληλουχίες ρυθμίζουν τη γονιδιακή έκφραση.

Εικόνα 2:Μεταγραφή σε RNA πολυμεράση

Η μεταγραφή ξεκινά με τη σύνδεση της RNA πολυμεράσης στον προαγωγέα με τη βοήθεια μεταγραφικών παραγόντων. Η σύνδεση σχηματίζει μια φυσαλίδα μεταγραφής, που αποτελείται από περίπου 14 βάσεις του ξετυλιγμένου δίκλωνου προαγωγέα. Μετά την επιλογή της θέσης έναρξης της μεταγραφής, προστίθενται νουκλεοτίδια με RNA πολυμεράση. Στο τέλος της μεταγραφής, προστίθεται πολυαδενυλική ουρά στο 3' άκρο του πρωτεύοντος μεταγράφου. Στους ευκαρυώτες, η πολυαδενυλίωση, η κάλυψη άκρου 5' και το μάτισμα των εξονίων ονομάζονται συλλογικά μετα-μεταγραφικές τροποποιήσεις. Τα γονίδια μπορεί επίσης να κωδικοποιούν μη κωδικοποιητικά RNA, rRNA και tRNA, τα οποία κατά συνέπεια βοηθούν στη σύνθεση, τη ρύθμιση και την επεξεργασία πρωτεϊνών.

Διαφορά μεταξύ αντιγραφής DNA και μεταγραφής

Ορισμός

Αντιγραφή DNA: Η αντιγραφή του DNA παράγει δύο ακριβή αντίγραφα του αρχικού μορίου δίκλωνου DNA. Κάθε ένας από τους νέους κλώνους αποτελείται από έναν αρχικό κλώνο DNA.

Μεταγραφή: Η μεταγραφή παράγει ένα μονόκλωνο μόριο RNA χρησιμοποιώντας το δίκλωνο DNA.

Συνάρτηση

Αντιγραφή DNA: Μεταδίδει ολόκληρο το γονιδίωμα στους απογόνους του.

Μεταγραφή: Δημιουργεί αντίγραφα RNA ενός συγκεκριμένου γονιδίου.

Απαιτείται ένζυμο

Αντιγραφή DNA: Τοποϊσομεράση, ελικάση, πριμάση DNA και λιγάση DNA.

Μεταγραφή: Μεταγραφάση (τύπος DNA ελικάσης) και RNA πολυμεράση.

Εμφάνιση στον κυτταρικό κύκλο

Αντιγραφή DNA: Εμφανίζεται στη φάση S όταν το κύτταρο προετοιμάζεται για τη διαίρεση.

Μεταγραφή: Εμφανίζεται στις φάσεις G1 και G2 όταν το κύτταρο χρειάζεται να συνθέσει πρωτεΐνες.

Πρόδρομοι νουκλεοτιδίων

Αντιγραφή DNA: Χρησιμοποιεί dATP, dGTP, dTTP και dCTP ως πρόδρομους.

Μεταγραφή: Χρησιμοποιεί τα ATP, UTP, GTP και CTP ως πρόδρομες ουσίες.

Πιστότητα

Αντιγραφή DNA: Η DNA πολυμεράση διατηρεί υψηλή πιστότητα μέσω της δραστηριότητάς της 3' έως 5' εξωνουκλεάσης.

Μεταγραφή: Η RNA πολυμεράση διατηρεί λιγότερη πιστότητα σε σύγκριση με την πολυμεράση DNA.

Μήκος του νεότερου σκέλους

Αντιγραφή DNA: Συνθέτει μακριές αλυσίδες DNA.

Μεταγραφή: Συνθέτει συγκριτικά βραχείς κλώνους RNA.

Bond

Αντιγραφή DNA: Ο νεοσυντιθέμενος κλώνος DNA συνδέεται με το εκμαγείο του με δεσμούς υδρογόνου.

Μεταγραφή: Το μεταγραφόμενο RNA διαχωρίζεται από το πρότυπό του.

Primers

Αντιγραφή DNA: Η DNA πολυμεράση απαιτεί έναν εκκινητή RNA για την έναρξη της αντιγραφής.

Μεταγραφή: Η RNA πολυμεράση δεν απαιτεί εκκινητές.

Θραύσμα Okazaki

Αντιγραφή DNA: Η καθυστερημένη αλυσίδα δημιουργεί θραύσματα Okazaki.

Μεταγραφή: Η μεταγραφή πραγματοποιείται μόνο σε κατεύθυνση 5′ προς 3′, εξαιρουμένων των θραυσμάτων Okazaki.

Προϊόντα

Αντιγραφή DNA: Παράγονται δύο θυγατρικά σκέλη.

Μεταγραφή: Παράγεται το mRNA, το tRNA, το rRNA και το μη κωδικοποιητικό RNA όπως το microRNA.

Τύχη των προϊόντων

Αντιγραφή DNA: Το αντιγραφόμενο DNA παραμένει στον πυρήνα.

Μεταγραφή: Μεγαλύτερο μέρος του προϊόντος περνά στο κυτταρόπλασμα.

Διάρκεια ζωής των προϊόντων

Αντιγραφή DNA: Το αντιγραφόμενο DNA διατηρείται μέσω των απογόνων.

Μεταγραφή: Τα περισσότερα από τα RNA αποικοδομούνται ακόμη και πριν λειτουργήσουν.

Επεξεργασία

Αντιγραφή DNA: Το νεοσυντιθέμενο DNA δεν υφίσταται επεξεργασία.

Μεταγραφή: Τα μεταγραφέντα RNA υφίστανται μετα-μεταγραφικές τροποποιήσεις.

Συμπέρασμα

Η αντιγραφή DNA συμβαίνει όταν το κύτταρο προετοιμάζεται για την κυτταρική διαίρεση. Έτσι, ολόκληρο το γονιδίωμα ενός οργανισμού υφίσταται αντιγραφή αμέσως. Ως εκ τούτου, και οι δύο κλώνοι χρησιμεύουν ως πρότυπα για την αναπαραγωγή. Στη διχάλα αντιγραφής, ο οδηγός κλώνος συντίθεται συνεχώς και ο υστερούμενος κλώνος συντίθεται μέσω θραυσμάτων Okazaki. Τέλος, οι πολυμεράσες DNA θα πρέπει να διατηρούν υψηλά επίπεδα πιστότητας, καθώς το αντίγραφο θα είναι το γονιδίωμα του απογόνου. Στη μεταγραφή, τα γονίδια αντιγράφονται σε RNA προκειμένου να συντεθούν πρωτεΐνες για τις κυτταρικές λειτουργίες. Μόνο ο αντιπληροφοριακός κλώνος μεταγράφεται αφού το RNA είναι ένα μονόκλωνο μόριο. Οι RNA πολυμεράσες διατηρούν μικρότερη πιστότητα σε σύγκριση με τις πολυμεράσες DNA, καθώς τα RNA είναι βραχύβια. Επομένως, η βασική διαφορά μεταξύ της αντιγραφής του DNA και της μεταγραφής βρίσκεται στα τελικά προϊόντα τους.

Αναφορά:
1. «Αντιγραφή DNA». Wikipedia, η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια, 2017. https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_replication. Πρόσβαση στις 19 Φεβρουαρίου 2017
2. «Μοριακός μηχανισμός αντιγραφής DNA». KHANACEDAMY, 2017. https://www.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism-of-dna-replication. Πρόσβαση στις 19 Φεβρουαρίου 2017
3. «Μεταγραφή (βιολογία)». Wikipedia, η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια, 2017. https://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_(biology). Πρόσβαση στις 19 Φεβρουαρίου 2017
4. Sagar Aryal, «Διαφορά μεταξύ αντιγραφής και μεταγραφής». MICROBIOLOGY INFO, Online Microbiology Notes, 2014. http://www.microbiologyinfo.com/difference-replication-transcription/. Πρόσβαση στις 19 Φεβρουαρίου 2017