algatus

algatus on esimene samm ja seega tõlke, transkriptsiooni ja replikatsiooni ettevalmistamine. Koos viivad need faasid sisuliselt geeniekspressiooni. Alustamine mängib rolli patofüsioloogias seoses selliste haigustega nagu vähk.

Mis on initsiatsioon?

Translatsiooni ajal viib kopeeritud geneetiline teave valkude sünteesini elusorganismide rakkudes. Seevastu transkriptsioon on RNA süntees, kasutades matriitsina DNA-d, millest RNA luuakse.

Nagu translatsioon, on ka transkriptsioon geeni ekspressiooni oluline osa. Geneetikas on replikatsioon DNA koopiate tootmine. Kõik nimetatud protsessid koosnevad mitmest faasist. Nii replikatsiooni kui ka translatsiooni ja transkriptsiooni esimene etapp on initsieerimine. Initsiatsioon on geeniekspressiooni kõigi komponentide algusprotsess. Initsiatsioonile eelneb reeglina nn initsiatsioonieelse kompleksi loomine.

Transkriptsiooni, translatsiooni ja replikatsiooni initsiatsioonid erinevad oma järjestuse olemuse ja eesmärgi poolest. Lisaks erineb initsiatsiooni faas eluvormist ja on seetõttu eukarüootides erinev kui prokarüootides.

Funktsioon ja ülesanne

Tõlke alustamiseks moodustatakse eelinitsiatsioonikompleks. See kompleks koosneb ribosoomi ja 40 initsiaatori tRNAMet niinimetatud 40S alaühikust. See hõlmab ka GTP ja initsieerimistegureid. Nende elementide kombinatsioon tunneb küpset mRNA-d 5'-otsas ära, saab neid siduda ja uurida järgnevas analüüsietapis 5'-3 'suunas.

Need protsessid toimuvad seni, kuni uuritav kompleks tuvastab niinimetatud stardikoodoni ehk AUG. Pärast selle koodoni äratundmist seostub 60S ribosoomi subühik sellega, põhjustades initsiatsioonitegurid. Alles siis saab mRNA translatsioon translatsiooni mõttes toimuda.

Transkriptsiooni geeniekspressiivne etapp kõigis eukarüootides sõltub ka initsiatsioonieelsest kompleksist, mis koosneb erinevatest transkriptsioonifaktoritest. Kompleksis on kaasatud sellised tegurid nagu TFIIA, TFIID, TFIIB ja TFIIF.

DNA matriits juhitakse RNA polümeraasi katalüütilisse keskmesse, et hõlbustada esimese fosfodiestersideme moodustumist. Tegelik transkriptsioon käivitatakse alles selle osalise sammu kaudu. Replikatsiooni algetapis käivitatakse DNA replikatsioon taas DNA topelt-spiraali purustamisega. See lagunemine toimub DNA kindlas punktis ja realiseeritakse Helicase'i abiga.

Pärast primaasiga märgistamist leitakse purustatud DNA-st polümeraas ja see koguneb. Replikatsiooni alguses on raku spiraalne DNA korrastamata, ümmarguse või sirgjoonelise paigutusega ning samuti väändunud. Replikatsiooniks peab eukarüootne DNA olema kõigepealt lahti keeratud, mis põhjustab DNA topelt ahelate üha suuremat keerdumist. Replikatsiooni initsieerimise ajal toimub ka DNA ahelate lõhustamine.

Replikatsioonifaasi alustamiseks on vajalik niinimetatud replikatsiooni alguspunkt, millest sõltub alguspunkt. Selles lähtepunktis purustatakse initsieerimise käigus üksikute ahelate aluste vaheline vesinikside. Pärast ahelate avamist toimub kruntimine. RNA tükk, mida nimetatakse ka praimeriks, kinnitatakse vabade üksikute ahelate külge RNA polümeraasi primaasi abil.

See kompleks vastab primosoomile ja DNA polümeraas kasutab seda "lähteainena". Kui DNA polümeraas hakkab DNA teist ahelat sünteesima, töötab see lõpuni. Seega toimub replikatsiooni iga reguleerimine initsieerimisetapis.

Haigused ja tervisehäired

Patofüsioloogias mängib termin initsiatsioon eriti seoses vähirakkudega. Pahaloomuliste protsesside algatamine on peamiselt seotud kahjulike ja mutanogeensete mõjudega. Kantserogeneesi geneetilised mehhanismid hõlmavad punktmutatsiooni, amplifikatsiooni, deletsiooni ja kromosoomi ümberkorraldamist.

Selles kontekstis on punktmutatsioon geenimutatsiooni variant, milles DNA-s toimub spetsiifilise nukleotiidi vahetus, lisamine või asendamine. Punktmutatsioonid võivad seega olla asendused, siirded ja transversioonid, insertsioonid või deletsioonid. Punktmutatsioon põhjustab muutusi geeniproduktis valkude sünteesis.

Amplifitseerimise ajal toimub nukleiinhappe replikatsiooniks rakuprotsess või molekulaargeneetiline protsess, mis viib vähktõve korral kantserogeneesini. Deletsioonid vastavad omakorda DNA lõikude kadumisele, mis võib vastata üksikute aluste või suuremate alusjärjestuste kaotusele kogu kromosoomi sektsioonide tähenduses. Kui mõjutatud on ainult üksikud alused, toimub deletsioon tavaliselt punktmutatsiooni osana. Kui kogu kromosoomi muudetakse deletsiooni teel, nimetatakse seda kromosoomi aberratsiooniks.

Kantserogeneesi osas uuritakse nimetatud protsesse teadusuuringute teel nende rolli osas pahaloomuliste rakkude käivitamisel. Nende teadusuuringute eesmärk on vähktõve ennetamise erinevate meetmete väljatöötamine. Seoses kantserogeneesiga esindab initsiatsioon esimest sammu ja võtab kokku mutatsiooni, mille rakk kantserogeeni tõttu läbi viib. Teoreetiliselt saab selle mutatsiooni elimineerida DNA parandamise teel või lülitada välja apoptoosi (rakusurma) abil.

Eriti aga vanematel patsientidel ei ole DNA parandamismehhanismid enam mutatsiooni kõrvaldamiseks piisavalt tugevad. Kantserogeenne mutatsioon on seega pöördumatu. Selline mutatsioon mõjutab alati kantserogeneesi geeni, mis kontrollib rakutsüklit ja rakkude jagunemist. Kantserogeenid on genotoksilised ained, mis põhjustavad pahaloomulist algust ja tingimata põhjustavad mutatsiooni.