Transkrypcja DNA: Jak Polimeraza RNA Czyta Gen

Kopiowanie jednej nici, nie obu

Transkrypcja jest pierwszym krokiem ekspresji genów: komórka kopiuje sekwencję DNA genu w pojedynczą, jednowłonową cząsteczkę mRNA, która może opuścić jądro i zostać przetłumaczona na białko. Enzym RNA polimeraza wiąże się w sekwencji promotora tuż powyżej genu, lokalnie rozplątuje podwójne helis DNA w niewielkie 'pudełko transkrypcji' i czyta tylko jedną ze dwóch nici — nić szablonową — pozostawiając drugą, nić kodującą/sensowną, przesuniętą i nieużywaną dla tego genu.

RNA polimeraza przesuwa się wzdłuż nici szablonowej 3’ → 5’ (czytając ją w tym kierunku), syntetyzując nową nicię RNA 5’ → 3’ poprzez dodawanie jednego nukleotydow RNA, każdy z nich wybierany ze względu na to, że paruje z nić szablonową: nić szablonowa A paruje z RNA U, nić szablonowa T paruje z RNA A, nić szablonowa G paruje z RNA C i nić szablonowa C paruje z RNA G. Rezultatem jest nicię mRNA, która jest komplementarna do nić szablonowej i — co najważniejsze — ma tę samą sekwencję co nić kodująca, z wyjątkiem tego, że tam gdzie nić kodująca ma T, wszędzie zastąpiono ją U, ponieważ RNA używa uracylu zamiast tyminy.

template (3'→5'):   ...T A C  G G C  A T T...
mRNA     (5'→3'):   ...A U G  C C G  U A A...      (RNA pol reads template, builds complementary RNA)
coding   (5'→3'):   ...A T G  C C G  T A A...      (same sequence as mRNA, T instead of U)

Trzy fazy: inicjacja, elongacja, zakończenie

Inicjacja rozpoczyna się, gdy polimeraza RNA, często wspomagana czynnikami transkrypcyjnymi rozpoznającymi specyficzne sekwencje promotora (u eukariatów, najczęściej pudełko TATA o długości około 25–35 par zasad nukleotydowych położone w górę od miejsca startowego), wiąże się z promotorem i rozkłada DNA, odsłaniając nicię szablonową. Elongacja to powtarzalny rdzeń procesu – polimeraza przesuwa się wzdłuż genu, stale rozkładając DNA przed sobą i nawijając podwójne helisze za sobą, wydłużając rosnący ciąg RNA o jeden nukleotyd na raz z prędkością około kilkudziesięciu par zasad nukleotydowych na sekundę u eukariatów. Zakończenie kończy proces, gdy polimeraza dociera do określonej sekwencji terminatora lub u eukariatów sygnału poladenylacji, powodując uwolnienie ukończonego transkryptu RNA i oderwanie się od DNA.

Kodony: jak sekwencja później określa aminokwasy

Sekwencja mRNA jest czytana, podczas późniejszego procesu translacji, w nieprzeciętnym grupach trójbazowych zwanych kodonami, z których każdy określa jeden aminokwas (lub sygnał stop) zgodnie z kodem genetycznym – mapowaniem zasadniczo uniwersalnym we wszystkich znanych organizmach żywych, od bakterii po ludzi, silnym dowodem na współczesne pochodzenie ewolucyjne. Ponieważ istnieje 4³ = 64 możliwych kodonów, a jedynie 20 standardowych aminokwasów, kod jest degenerowany (redundancyjny): większość aminokwasów jest określana przez więcej niż jeden kodon, co zapewnia pewną tolerancję na mutacje punktowe, szczególnie w trzeciej pozycji ('wobble') kodonu, gdzie wiele substytucji nadal daje ten sam aminokwas.

Eukariontyczne przetwarzanie: transkrypcja jeszcze nie zakończona

W eukariotach surowa transkrypcja – pre-mRNA – jeszcze nie jest gotowa do tłumaczenia i podlega dalszemu przetwarzaniu przed opuszczeniem jądra. Do końca 5’ dodawany jest ochronny pierścień (zmodyfikowany nukleotyd guaniny), a na końcu 3’ ogonek poli-A (do kilku set adenynów) po zakończeniu transkrypcji; obie modyfikacje chronią transkrypt przed degradacją i wspomagają późniejsze etapy, w tym eksport z jądra oraz inicjację tłumaczenia. Między nimi, splotowanie usuwa niekodujące introny i łączy kodujące eksony – a ponieważ jedna pre-mRNA może być splotowana na różne sposoby (alternatywne splotowanie), jeden gen może produkować wiele różnych produktów białkowych w zależności od tego, które eksony są zachowane, co stanowi główne źródło różnorodności białkowej poza tym, co sugeruje surowa liczba genów. Bakterie, nie posiadające jądra i z reguły nieposiadające intronów w większości genów, całkowicie pomijają ten etap przetwarzania – ich mRNA może być od razu tłumaczone przez rybosomy nawet podczas trwającej transkrypcji.”]} pango: {

heading_pl

paragraphs_pl

article_title_pl

translation_quality_score

errors

notes

original_input_json

translated_output_json

validation_successful

validation_details

timestamp

user_id

system_id

language_pair

translation_engine_used

confidence_level

external_references_used

internal_knowledgebase_query_results

metadata

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz DNA Transcription — RNA Polymerase Animation i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.