transkriptsioon

Protsess transkriptsioon Bioloogias hõlmab see DNA ahela lõigu replikatsiooni messenger RNA ahelaks (mRNA). MRNA sisaldab seejärel tuuma alusjärjestust, mis on DNA osaga komplementaarne. Järgnev transkriptsioon toimub kõigis eukarüootides, s.o ka inimestel, raku tuumas, samal ajal kui järgnev translatsioon, mRNA transleerimine tsütoplasmas spetsiifiliseks valguks toimub ribosoomides.

Mis on transkriptsioon?

Transkriptsiooniprotsess on geneetilise teabe valkudeks muutmise esimene etapp. Vastupidiselt replikatsioonile ei ole oluline kogu genoomi, vaid alati ainult DNA ahela teatud osade koopiate tegemine.

DNA ahela teatud lõigul puruneb kõigepealt side kahekordse spiraali komplementaarse osalise ahelaga vesiniksidemete purustamisega. Vabade RNA nukleotiidide lisamine kopeeritavale alale loob uue komplementaarse lõigu, mis koosneb siiski ribonukleiinhapetest ja mitte desoksüribonukleiinhapetest nagu DNA-s.

Saadud RNA segment on praktiliselt DNA segmendi töökoopia ja seda nimetatakse Messenger-RNA-ks. Rakutuumas sees tekkiv mRNA lõheneb DNA-st ja transporditakse läbi raku tuuma membraani tsütosooli, kus toimub translatsioon, RNA koodonite muundamine vastavaks aminohappejärjestuseks, s.o valgu sünteesiks.

Kolme (tripleti) nukleobaasi järjestused mRNA-l, mida nimetatakse koodoniteks, määravad kumbagi ühe aminohappe. Kooskõlas mRNA koodonite järjestusega pannakse vastavad aminohapped kokku peptiidsidemete kaudu, moodustades polüpeptiide ja valke.

Funktsioon ja ülesanne

Bioloogias täidab transkriptsioon esimest kahest põhiprotsessist, mis muudavad DNA nukleobaaside järjestusena saadaval oleva geneetilise teabe valkude sünteesiks. Geneetiline teave koosneb kolmest niinimetatud kolmikute või koodonite järjestusest, millest igaüks tähistab aminohapet.Mõned aminohapped võivad olla määratletud ka erinevate koodonite abil.

Transkriptsiooni funktsioon seisneb mRNA ahela tootmises, mille nukleobaasid - antud juhul ribonukleiini alused, mitte desoksüribonukleiini alused - vastavad ekspresseeritud DNA segmendi komplementaarsele mustrile. Genereeritud mRNA vastab seega ekspresseeritud geenisegmendi teatud tüüpi negatiivsele matriitsile, mida saab kasutada kodeeritud valgu ühekordseks sünteesiks ja seejärel uuesti ringlusse võtta.

Teine põhiprotsess geneetilise teabe spetsiifilisteks valkudeks muundamiseks on translatsioon, mille käigus aminohapped nöörile ühendatakse ja peptiidselt ühendatakse, moodustades valke vastavalt mRNA kodeerimisele.

Transkriptsioon võimaldab geneetilist teavet valikuliselt lugeda ja transportida komplementaarsete koopiate kujul rakutuumast välja tsütosooli ja valke moodustada, sõltumata vastavast DNA segmendist.

Transkriptsiooni üks eeliseid on see, et mRNA tootmiseks saab ekspresseerida ühe DNA ahela osi, ilma et kogu geen peaks puutuma kokku pidevate füsioloogiliste muutustega ja sellega kaasnema selle omaduste muteerimise või muul viisil muutmise oht.

Transkriptsiooni veel üheks eeliseks on mRNA niinimetatud splaissimine ja muud tüüpi töötlemine. Splitseerimisprotsess vabastab kõigepealt mRNA niinimetatud intronitest, funktsionaalsetest koodonitest, mis ei kodeeri aminohappeid. Lisaks saab ensüümi polü (A) polümeraasi abil mRNA külge kinnitada adeniini nukleotiidid.

Inimestel, nagu ka teistel imetajatel, koosneb see liide, mida nimetatakse polü (A) sabaks, umbes 250 nukleotiidi. Polü (A) saba lüheneb mRNA molekuli vananedes ja määrab selle bioloogilise poolestusaja. Isegi kui mitte kõik polü (A) saba funktsioonid ja ülesanded pole piisavalt hästi teada, näib vähemalt kindel, et see kaitseb mRNA molekuli lagunemise eest ja parandab konverteeritavust (transleeritavust) valguks.

Haigused ja tervisehäired

Sarnaselt rakkude jagunemisele, kus genoomi replikatsioonis võivad ilmneda tõrked, on transkriptsiooni kõige tavalisem probleem "koopiaviga". Mõlemad koodonid unustatakse mRNA sünteesi ajal või luuakse teatud DNA koodonitele vale mRNA koodon.

Arvatakse, et selline eksemplariviga ilmneb umbes igal 1000. eksemplaril. Mõlemal juhul sünteesitakse valk, mis integreerib soovimatu aminohappe vähemalt ühte kohta. Mõjude spekter ulatub "mitte märgatavast" kuni sünteesitud valgu täieliku ebaõnnestumiseni.

Kui geenimutatsioon toimub replikatsiooni ajal või muude asjaolude tõttu, transkribeeritakse muteerunud tuuma alusjärjestus, kuna transkriptsiooni protsess ei hõlma koodonite õigsuse kontrollimist.

Kuid kehas on hästi välja töötatud DNA parandamise mehhanism, milles inimeses osaleb üle 100 geeni. Mehhanism koosneb keerulisest süsteemist, mis võimaldab geenimutatsiooni viivitamatut parandamist või kahjustatud tuumapõhise järjestuse asendamist või muul viisil mõju minimeerimist, kui kaks eelmist võimalust on välistatud.

Fakt, et transkriptsioon toimub ilma geenide eelneva testimiseta, on oht, et transkriptsioon võib olla seotud ka viiruste levimisega, kui viirused süstivad peremeesrakku omaenda DNA ja põhjustavad peremeesrakus genoomi loomise viiruste või nende osade replikatsiooni või transkriptsiooni teel. Need võivad seejärel käivitada vastava haiguse. Põhimõtteliselt kehtib see igat tüüpi viiruste kohta.