Πώς να μεταγράψετε το DNA σε mRNA

Το γενετικό υλικό των περισσότερων οργανισμών είναι το DNA, το οποίο αποθηκεύει τις πληροφορίες που απαιτούνται για την ανάπτυξη, τη λειτουργία και την αναπαραγωγή του οργανισμού. Το DNA είναι ένα μακρύ κομμάτι νουκλεοτιδίων όπου τόσο οι κωδικοποιητικές όσο και οι μη κωδικοποιητικές περιοχές μπορούν να αναγνωριστούν εντός της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας. Οι κωδικοποιητικές περιοχές περιέχουν τις πληροφορίες για την παραγωγή λειτουργικών πρωτεϊνών στους οργανισμούς. Η διαδικασία παραγωγής της πολυπεπτιδικής αλυσίδας της πρωτεΐνης μέσα στο κύτταρο είναι γνωστή ως πρωτεϊνοσύνθεση. Η μεταγραφή του DNA σε mRNA και η μετάφραση του mRNA σε μια αλληλουχία αμινοξέων της πρωτεΐνης είναι τα διαδοχικά στάδια της πρωτεϊνοσύνθεσης.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι τα Γονίδια
     – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Ρόλος
2. Πώς να μεταγράψετε το DNA σε mRNA
     – Διαδικασία μεταγραφής

Βασικοί όροι:DNA, γονίδια, mRNA, πρωτεϊνική σύνθεση, μεταγραφή, μετάφραση

Τι είναι τα Γονίδια

Τα γονίδια είναι κομμάτια DNA που περιέχουν περιοχές κωδικοποίησης πρωτεΐνης στο γονιδίωμα ενός συγκεκριμένου οργανισμού. Η περιοχή κωδικοποίησης πρωτεΐνης και η ρυθμιστική περιοχή είναι τα δύο τμήματα ενός γονιδίου. Η περιοχή κωδικοποίησης πρωτεΐνης των ευκαρυωτικών γονιδίων περιέχει εσώνια και εξόνια. Η ρυθμιστική αλληλουχία ενός γονιδίου περιέχει αλληλουχίες νουκλεοτιδίων όπως προαγωγέας, ενισχυτής και σιγαστήρας, οι οποίες είναι υπεύθυνες για τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης. Τα γονίδια περιλαμβάνονται στα χρωμοσώματα όπως φαίνεται στην εικόνα 1 .

Εικόνα 1:Γονίδιο

Ένα πλήρες σύνολο γονιδίων ενός συγκεκριμένου είδους κληρονομείται από έναν οργανισμό κατά την αναπαραγωγή. Οι εναλλακτικές μορφές ενός γονιδίου είναι γνωστές ως αλληλόμορφα. Διαφορετικά αλληλόμορφα δίνουν φαινοτυπικές παραλλαγές στους οργανισμούς ενός συγκεκριμένου πληθυσμού.

Πώς να μεταγράψετε το DNA σε mRNA

Η πρωτεϊνοσύνθεση είναι η διαδικασία παραγωγής μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας μιας λειτουργικής πρωτεΐνης με βάση τις πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες σε ένα γονίδιο. Τα δύο στάδια της πρωτεϊνικής σύνθεσης είναι η μεταγραφή και η μετάφραση. Η μεταγραφή είναι το πρώτο βήμα της πρωτεϊνοσύνθεσης. Εδώ, ένα μόριο mRNA παράγεται με βάση τις πληροφορίες που κωδικοποιούνται στο αντίστοιχο γονίδιο.

Η RNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που εμπλέκεται στη μεταγραφή. Η μεταγραφή ξεκινά με τη δέσμευση της RNA πολυμεράσης στον προαγωγέα του γονιδίου. Αυτή η δέσμευση διευκολύνεται από μεταγραφικούς παράγοντες τόσο στους προκαρυωτικούς όσο και στους ευκαρυώτες. Οι έξι μεταγραφικοί παράγοντες που σχετίζονται με την RNA πολυμεράση σε ευκαρυώτες είναι οι TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF και TFIIH. Η σύνδεση της RNA πολυμεράσης με τη διπλή έλικα του DNA σχηματίζει μια φυσαλίδα μεταγραφής . Η RNA πολυμεράση διαβάζει τον αντιπληροφοριακό κλώνο DNA από την κατεύθυνση 3' έως 5'. Η φυσαλίδα μεταγραφής αποτελείται από περίπου 14 βάσεις του ξετυλιγμένου δίκλωνου προαγωγέα. Στη συνέχεια, συμπληρωματικά νουκλεοτίδια RNA προστίθενται στον αντιπληροφοριακό κλώνο από τη θέση έναρξης της μεταγραφής από την κατεύθυνση 5' προς 3'. Η προσθήκη νουκλεοτιδίων διακόπτεται στη θέση τερματισμού της μεταγραφής. Στο τέλος του άκρου 3', προστίθεται επίσης μια πολυαδενυλική ουρά από το ένζυμο. Η διαδικασία μεταγραφής φαίνεται στην εικόνα 2 .

Εικόνα 2:Μεταγραφή

Το πρωτεύον αντίγραφο που συντίθεται από την RNA πολυμεράση είναι γνωστό ως pre-mRNA. Το ευκαρυωτικό προ-mRNA αποτελείται από εσώνια που θα πρέπει να αποκοπούν κατά τη διάρκεια του ματίσματος του RNA σε μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις. Το εναλλακτικό μάτισμα του ευκαρυωτικού προ-mRNA παράγει πολλαπλές πρωτεΐνες από ένα μόνο γονίδιο. Γενικά, τα ευκαρυωτικά γονίδια οργανώνονται σε συστάδες γονιδίων γνωστά ως οπερόνια . Τα γονίδια σε ένα συγκεκριμένο οπερόνιο είναι υπεύθυνα για μια συγκεκριμένη λειτουργία στο κύτταρο όπως ο μεταβολισμός. Αυτά τα οπερόνια μεταγράφονται ταυτόχρονα και παράγουν πολλές πρωτεΐνες από ένα μόνο μόριο mRNA.

Συμπέρασμα

Η πρωτεϊνοσύνθεση είναι μια διαδικασία παραγωγής πρωτεϊνών που βασίζεται στις πληροφορίες που κωδικοποιούνται σε ένα γονίδιο. Η μεταγραφή είναι το πρώτο βήμα της πρωτεϊνοσύνθεσης. Κατά τη μεταγραφή, η περιοχή κωδικοποίησης πρωτεΐνης του γονιδίου μεταγράφεται σε ένα μόριο mRNA, το οποίο τελικά υφίσταται μετάφραση για τη σύνθεση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

Αναφορά:

1. Venters, B. J, and B. F Pugh. «Πώς μεταγράφονται τα ευκαρυωτικά γονίδια». Κριτικές κριτικές στη βιοχημεία και τη μοριακή βιολογία. , U.S. National Library of Medicine, Ιούνιος 2009, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Chromosome-DNA-gene» Του Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) – Ίδιο έργο (CC BY-SA 4.0) μέσω Commons Wikimedia
2. «Διαδικασία μεταγραφής (13080846733)» By Genomics Education Program – Process of transcription (CC BY 2.0) μέσω Commons Wikimedia