Transcrierea ADN-ului este procesul prin care informațiile conținute în acidul dezoxiribonucleic sunt copiate sub forma unei molecule similare, ARN, fie ca etapă anterioară pentru sinteza proteinelor, fie pentru formarea moleculelor de ARN care participă la multiple procese celulare de mare importanță (reglarea expresie genică, semnalizare etc.).
Deși nu este adevărat că toate genele unui organism codifică proteinele, este adevărat că toate proteinele unei celule, fie eucariote, fie procariote, sunt codificate de una sau mai multe gene, unde fiecare aminoacid este reprezentat de un set de trei baze ADN (codon).
Sinteza lanțului polipeptidic aparținând oricărei proteine celulare are loc datorită a două procese fundamentale: transcripție și traducere; ambele extrem de reglementate, deoarece sunt două procese de mare importanță pentru funcționarea oricărui organism viu.
Indice articol
Transcrierea implică formarea unui „șablon” pentru o moleculă de ARN cunoscută sub numele de „ARN mesager” (ARNm) din secvența „standard” codificată în regiunea ADN corespunzătoare genei care urmează să fie transcrisă..
Acest proces este realizat de o enzimă numită ARN polimerază, care recunoaște locuri speciale din secvența ADN, se leagă de ele, deschide firul ADN și sintetizează o moleculă de ARN folosind una dintre aceste fire ADN complementare ca șablon sau model, chiar și atunci când întâlnește o altă secvență de oprire specială.
Traducerea, pe de altă parte, este procesul prin care are loc sinteza proteinelor. Acesta constă în „citirea” informațiilor conținute în ARNm care a fost transcris dintr-o genă, „translarea” codonilor ADN în aminoacizi și formarea unui lanț polipeptidic.
Traducerea secvențelor de nucleotide ale ARNm este efectuată de enzime cunoscute sub numele de aminoacil-ARNt sintetaze, grație participării altor molecule de ARN cunoscute sub numele de „ARN de transfer” (ARNt), care sunt anticodoni ai codonilor conținuți în ARNm, care sunt o copie adevărată a secvenței ADN a unei gene.
În celulele eucariote, procesul de transcripție are loc în interiorul nucleului, care este principalul organet intracelular în care ADN-ul este conținut sub formă de cromozomi. Începe cu „copia” regiunii de codificare a genei care este transcrisă într-o moleculă cu o singură bandă cunoscută sub numele de ARN mesager (ARNm)..
Deoarece ADN-ul este limitat în respectivul organet, moleculele de ARNm funcționează ca intermediari sau transportatori în transmiterea mesajului genetic de la nucleu la citosol, unde are loc traducerea ARN și întregul mecanism biosintetic pentru sinteza proteinelor (ribozomi).
O genă constă dintr-o secvență de ADN ale cărei caracteristici determină funcția sa, deoarece ordinea nucleotidelor din respectiva secvență este cea care determină transcrierea și traducerea ulterioară a acesteia (în cazul celor care codifică proteinele)..
Atunci când o genă este transcrisă, adică atunci când informațiile sale sunt copiate sub formă de ARN, rezultatul poate fi un ARN necodificator (ARNc), care are funcții directe în reglarea expresiei genelor, în semnalizarea celulară etc. sau poate fi un ARN mesager (ARNm), care va fi apoi tradus într-o secvență de aminoacizi într-o peptidă.
Dacă o genă are un produs funcțional sub formă de ARN sau proteină depinde de anumite elemente sau regiuni prezente în secvența sa..
Genele, eucariote sau procariote, au două catene de ADN, una cunoscută sub numele de cadena „simțului” și cealaltă „antisens”. Enzimele responsabile pentru transcrierea acestor secvențe „citesc” doar una dintre cele două catene, în mod tipic catena „sens” sau „codare”, care are o „direcție” 5'-3 '.
Fiecare genă are secvențe de reglare la capetele sale:
- dacă secvențele sunt înaintea regiunii de codare (cea care va fi transcrisă) sunt cunoscute ca „promotori”
- dacă sunt separați de multe kilobaze, acestea pot „muta” sau „stimula”
- acele secvențe care sunt mai aproape de regiunea 3 'a genelor sunt de obicei secvențe terminatoare, care spun polimerazei să oprească și să termine transcrierea (sau replicarea, după caz)
Regiunea promotoră este împărțită în distală și proximală, în funcție de apropierea sa de regiunea de codificare. Se află la capătul 5 'al genei și este locul care recunoaște enzima ARN polimerază și alte proteine pentru a iniția transcripția de la ADN la ARN.
În partea proximală a regiunii promotorului, factorii de transcripție se pot lega, care au capacitatea de a modifica afinitatea enzimei la secvența care trebuie transcrisă, prin urmare sunt responsabili de reglarea transcripției genelor pozitiv sau negativ..
Amplificatorul și regiunile de tăcere sunt, de asemenea, responsabile pentru reglarea transcripției genelor prin modificarea „activității” regiunilor promotor prin unirea lor cu elemente activatoare sau represoare „în amonte” de secvența codificatoare a genei..
Se spune că genele eucariote sunt întotdeauna „oprite” sau „reprimate” în mod implicit, deci au nevoie de activarea lor de către elementele promotor pentru a fi exprimate (transcrise).
Indiferent de organism, transcrierea este efectuată de un grup de enzime numite ARN polimeraze, care, asemănător enzimelor responsabile de replicarea ADN atunci când o celulă este pe cale să se divizeze, se specializează în sinteza unui lanț de ARN dintr-una din firele de ADN gena fiind transcrisă.
ARN polimerazele sunt complexe enzimatice mari formate din multe subunități. Există diferite tipuri:
- ARN polimeraza I (Pol I): care transcrie genele care codifică subunitatea ribozomală „mare”.
- ARN polimeraza II (Pol II): care transcrie gene care codifică proteinele și produc micro ARN-uri.
- ARN polimeraza III (Pol III): care produc ARN-urile de transfer utilizate în timpul traducerii și, de asemenea, ARN-ul corespunzător subunității mici a ribozomului.
- ARN polimeraza IV și V (Pol IV și Pol V): sunt tipice plantelor și sunt responsabile pentru transcrierea ARN-urilor mici care interferează.
Transcrierea genetică este un proces care poate fi studiat împărțit în trei faze: inițiere, alungire și terminare..
ARN polimeraza (de exemplu, ARN polimeraza II) se leagă de secvența regiunii promotorului, care constă dintr-o întindere de 6-10 perechi de baze la capătul 5 'al genei, de obicei la aproximativ 35 de perechi de baze distanță..
Unirea ARN polimerazei duce la „deschiderea” dublei spirale ADN, separând firele complementare. Sinteza ARN începe de la locul cunoscut sub numele de „situl de inițiere” și are loc în direcția 5’-3 ’, adică„ în aval ”sau de la stânga la dreapta (prin convenție).
Inițierea transcripției mediată de ARN polimeraze depinde de prezența concomitentă a factorilor de transcripție a proteinelor cunoscuți ca factori generali de transcripție, care contribuie la „localizarea” enzimei în regiunea promotorului.
După ce enzima a început să se polimerizeze, aceasta este „eliminată” atât din secvența promotorului, cât și din factorii generali de transcripție..
Apare pe măsură ce ARN polimeraza „se mișcă” de-a lungul secvenței ADN și adaugă ribonucleotide complementare la catena de ADN care servește drept „șablon” la ARN-ul în creștere. Pe măsură ce ARN polimeraza „trece” prin catena de ADN, aceasta se reunește cu catena sa antisens.
Polimerizarea efectuată de ARN polimeraza constă din atacuri nucleofile de oxigen în poziția 3 'a lanțului de ARN în creștere la fosfatul „alfa” al următorului precursor nucleotidic care trebuie adăugat, cu formarea consecventă a legăturilor fosfodiester și eliberarea unui pirofosfat moleculă (PPi).
Setul alcătuit din catena de ADN, ARN polimeraza și catena de ARN născut este cunoscut ca o bulă de transcripție sau complex..
Terminarea are loc atunci când polimeraza atinge secvența de terminare, care este localizată logic „în aval” de locul de inițiere a transcripției. Când se întâmplă acest lucru, atât enzima cât și ARN-ul sintetizat devin „detașate” de secvența ADN care este transcrisă..
Regiunea de terminare constă în mod normal dintr-o secvență de ADN care este capabilă să se „plieze” pe ea însăși, formând o structură de tip „buclă cu ac de păr”. bucla cu ac de păr).
După terminare, catena de ARN sintetizat este cunoscută sub numele de transcript primar, care este eliberat din complexul de transcripție, după care poate fi sau nu prelucrat post-transcripțional (înainte de traducerea sa în proteină, dacă este cazul) printr-un proces numit „ tăiere și îmbinare ".
Deoarece celulele procariote nu au un nucleu închis cu membrană, transcrierea are loc în citosol, în special în regiunea „nucleară”, unde ADN-ul cromozomial este concentrat (bacteriile au un cromozom circular).
În acest fel, creșterea concentrației citosolice a unei proteine date este substanțial mai rapidă la procariote decât la eucariote, deoarece procesele de transcriere și translare au loc în același compartiment..
Organismele procariote au gene care sunt foarte asemănătoare cu eucariotele: primele folosesc și regiuni promotor și reglator pentru transcrierea lor, deși o diferență importantă are de-a face cu faptul că regiunea promotor este adesea suficientă pentru a obține o expresie „puternică” a genelor..
În acest sens, este important să menționăm că, în general, genele procariote sunt întotdeauna „pornite” în mod implicit..
Regiunea promotorului este asociată cu o altă regiune, de obicei „în amonte”, care este reglată de moleculele represoare și este cunoscută sub numele de „regiunea operatorului”..
O diferență în transcrierea dintre procariote și eucariote este că, în mod normal, ARN-urile mesager ale eucariotelor sunt monocistronice, adică fiecare conține informații pentru a sintetiza o singură proteină, în timp ce în procariote acestea pot fi monocistronice sau policistronice, unde un singur MRNA poate conține informații pentru două sau mai multe proteine.
Astfel, este bine cunoscut faptul că genele procariote care codifică proteinele cu funcții metabolice similare, de exemplu, se găsesc în grupuri cunoscute sub numele de operoni, care sunt simultan transcrise într-o formă cu o singură moleculă de ARN mesager..
Genele procariote sunt dens ambalate, fără multe regiuni necodificate între ele, astfel încât odată transcrise în molecule de ARN mesager liniar, ele pot fi traduse imediat în proteine (mARN-urile eucariote necesită deseori o prelucrare suplimentară).
Organismele procariote, cum ar fi bacteriile, de exemplu, folosesc aceeași enzimă ARN polimerază pentru a transcrie toate genele lor, adică cele care codifică subunitățile ribozomale și cele care codifică diferite proteine celulare.
În bacterii E coli ARN polimeraza este compusă din 5 subunități polipeptidice, dintre care două sunt identice. Subunitățile α, α, β, β 'cuprind porțiunea centrală a enzimei și se asamblează și se dezasamblează în timpul fiecărui eveniment de transcripție..
Subunitățile α sunt cele care permit unirea dintre ADN și enzimă; subunitatea β se leagă de ribonucleotidele trifosfat care vor fi polimerizate conform șablonului ADN din molecula mARN de naștere și subunitatea β 'se leagă de șablonul ADN șablon menționat.
A cincea subunitate, cunoscută sub numele de σ participă la inițierea transcripției și este ceea ce conferă specificitate polimerazei.
Transcrierea în procariote este foarte asemănătoare cu cea a eucariotelor (este, de asemenea, împărțită în inițiere, alungire și terminare), cu unele diferențe în ceea ce privește identitatea regiunilor promotor și cea a factorilor de transcripție necesari pentru ca ARN polimeraza să vă exercite funcțiile.
Deși regiunile promotor pot varia între diferite specii procariote, există două secvențe „consens” conservate care pot fi ușor identificate în regiunea -10 (TATAAT) și în regiunea -35 (TTGACA) în amonte de secvența codificatoare..
Depinde de subunitatea σ a ARN polimerazei, deoarece mediază interacțiunea dintre ADN și enzimă, făcând-o capabilă să recunoască secvențe promotor. Inițierea se încheie atunci când sunt produse unele transcripții avortante de aproximativ 10 nucleotide care sunt eliberate.
Când subunitatea σ este detașată de enzimă, începe faza de alungire, care constă în sinteza unei molecule de ARNm în direcția 5'-3 '(aproximativ 40 de nucleotide pe secundă).
Terminarea în procariote depinde de două tipuri diferite de semnale, poate fi dependentă de Rho și independentă de Rho.
Proteina dependentă de Rho este controlată de această proteină care „urmărește” polimeraza pe măsură ce avansează în sinteza ARN până când aceasta din urmă realizează o secvență bogată în guanine (G), încetinește și intră în contact cu proteina Rho. Disocierea de ADN și ARNm.
Terminarea independentă de Rho este controlată de secvențe specifice ale genei, de obicei bogate în repetiții de guanină-citozină (GC)..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.