Plik Tłumaczenie DNA to proces, w którym informacja zawarta w informacyjnym RNA wytwarzanym podczas transkrypcji (kopia informacji w sekwencji DNA w postaci RNA) jest „tłumaczona” na sekwencję aminokwasów za pomocą syntezy białek.
Z perspektywy komórkowej ekspresja genów jest stosunkowo złożoną sprawą, która przebiega w dwóch etapach: transkrypcji i translacji..
Wszystkie geny, które ulegają ekspresji (niezależnie od tego, czy kodują sekwencje peptydów, czyli białka) początkowo robią to, przenosząc informacje zawarte w ich sekwencji DNA do cząsteczki informacyjnego RNA (mRNA) w procesie zwanym transkrypcją.
Transkrypcję osiągają specjalne enzymy znane jako polimerazy RNA, które wykorzystują jedną z komplementarnych nici DNA genu jako matrycę do syntezy cząsteczki „pre-mRNA”, która jest następnie przetwarzana do postaci dojrzałego mRNA..
W przypadku genów, które kodują białka, informacje zawarte w dojrzałych mRNA są „odczytywane” i tłumaczone na aminokwasy zgodnie z kodem genetycznym, który określa, który kodon lub tryplet nukleotydów odpowiada określonemu aminokwasowi..
Zatem specyfikacja sekwencji aminokwasów białka zależy od początkowej sekwencji zasad azotowych w DNA, które odpowiada genowi, a następnie w mRNA, który przenosi tę informację z jądra do cytozolu (w komórkach eukariotycznych); proces, który jest również określany jako synteza białek kierowana przez mRNA.
Biorąc pod uwagę, że istnieją 64 możliwe kombinacje 4 zasad azotowych, które tworzą DNA i RNA i tylko 20 aminokwasów, aminokwas może być kodowany przez różne tryplety (kodony), dlatego mówi się, że kod genetyczny jest „zdegenerowany” (z wyjątkiem aminokwasu metioniny, który jest kodowany przez unikalny kodon AUG).
Indeks artykułów
W komórkach eukariotycznych transkrypcja zachodzi w jądrze, a translacja w cytozolu, więc mRNA, które powstają podczas pierwszego procesu, również odgrywają rolę w transporcie informacji z jądra do cytozolu, w którym znajdują się komórki. Maszyneria biosyntetyczna (rybosomy).
Należy wspomnieć, że kompartmentalizacja transkrypcji i translacji u eukariotów jest prawdziwa dla jądra, ale nie jest taka sama dla organelli z własnym genomem, takich jak chloroplasty i mitochondria, które mają układy bardziej podobne do organizmów prokariotycznych..
Komórki eukariotyczne mają również cytozolowe rybosomy przyczepione do błon retikulum endoplazmatycznego (szorstkie retikulum endoplazmatyczne), w którym zachodzi translacja białek przeznaczonych do wstawienia do błon komórkowych lub wymagających obróbki potranslacyjnej, która zachodzi w wymienionym przedziale..
MRNA są modyfikowane na swoich końcach, gdy są transkrybowane:
- Kiedy koniec 5 'mRNA wyłania się z powierzchni polimerazy RNA II podczas transkrypcji, jest natychmiast „atakowany” przez grupę enzymów, które syntetyzują „kaptur” złożony z guanylanu 7-metylu i połączony z końcowym nukleotydem mRNA poprzez wiązanie trifosforanowe 5 ', 5'.
- Koniec 3 'mRNA podlega „rozszczepieniu” przez endonukleazę, która generuje wolną grupę hydroksylową 3', do której przyłączony jest „łańcuch” lub „ogon” reszt adeniny (od 100 do 250), które są dodawane w tym samym czasie przez enzym poli (A) polimeraza.
„Kaptur 5” i „ogon” poli A ”pełnią funkcje w ochronie cząsteczek mRNA przed degradacją, a ponadto pełnią funkcję odpowiednio w transporcie dojrzałych transkryptów do cytozolu oraz w inicjowaniu i kończeniu translacji..
Po transkrypcji „pierwotne” mRNA z ich dwoma zmodyfikowanymi końcami, nadal obecne w jądrze, przechodzą proces „splicingu”, w wyniku którego sekwencje intronowe są na ogół usuwane, a powstałe w ten sposób egzony są łączone (obróbka potranskrypcyjna), z którą dojrzewają transkrypty uzyskane, które opuszczają jądro i docierają do cytozolu.
Łączenie odbywa się za pomocą kompleksu ryboprotein zwanego spliceosom (Anglicyzm z spliceosom), składający się z pięciu małych rybonukleoprotein i cząsteczek RNA, które są zdolne do „rozpoznawania” regionów, które mają być usunięte z pierwotnego transkryptu.
U wielu eukariontów występuje zjawisko znane jako „splicing alternatywny”, co oznacza, że różne typy modyfikacji potranskrypcyjnych mogą wytwarzać różne białka lub izoenzymy różniące się od siebie niektórymi aspektami ich sekwencji..
Kiedy dojrzałe transkrypty opuszczają jądro i są transportowane do translacji w cytozolu, są przetwarzane przez kompleks translacyjny znany jako rybosom, który składa się z kompleksu białek związanych z cząsteczkami RNA..
Rybosomy składają się z dwóch podjednostek, jednej „dużej”, a drugiej „małej”, które są swobodnie dysocjowane w cytozolu i wiążą się lub łączą z cząsteczką mRNA podlegającą translacji.
Wiązanie między rybosomami i mRNA zależy od wyspecjalizowanych cząsteczek RNA, które łączą się z białkami rybosomalnymi (rybosomalny RNA lub rRNA i przenoszący RNA lub tRNA), z których każda ma określone funkcje..
TRNA są molekularnymi „adaptorami”, ponieważ przez jeden ze swoich końców mogą „odczytać” każdy kodon lub tryplet w dojrzałym mRNA (przez komplementarność zasad), a poprzez drugi mogą wiązać się z aminokwasem kodowanym przez kodon „odczytu”..
Z drugiej strony cząsteczki rRNA są odpowiedzialne za przyspieszenie (katalizowanie) procesu wiązania każdego aminokwasu w powstającym łańcuchu peptydowym.
Dojrzałe eukariotyczne mRNA może być „odczytywane” przez wiele rybosomów, tyle razy, na ile wskazuje komórka. Innymi słowy, z tego samego mRNA może powstać wiele kopii tego samego białka..
Kiedy podjednostki rybosomalne zbliżają się do dojrzałego mRNA, kompleks ryboproteiny „skanuje” sekwencję wspomnianej cząsteczki, aż znajdzie kodon start, który zawsze jest AUG i obejmuje wprowadzenie reszty metioniny.
Kodon AUG definiuje ramkę odczytu dla każdego genu, a ponadto definiuje pierwszy aminokwas ze wszystkich białek podlegających translacji w naturze (ten aminokwas jest często eliminowany po translacji).
Trzy inne kodony zostały zidentyfikowane jako te, które indukują terminację translacji: UAA, UAG i UGA..
Te mutacje, które obejmują zmianę zasad azotowych w tryplecie, który koduje aminokwas i które powodują kodony stop, są znane jako mutacje nonsensowne, ponieważ powodują przedwczesne zatrzymanie procesu syntezy, który tworzy krótsze białka.
W pobliżu końca 5 'dojrzałych cząsteczek mRNA znajdują się regiony, które nie podlegają translacji (UTR). Nieprzetłumaczony region), zwane także sekwencjami „liderowymi”, które znajdują się między pierwszym nukleotydem a kodonem startu translacji (AUG).
Te regiony UTR, które nie ulegają translacji, mają specyficzne miejsca wiązania z rybosomami i na przykład u ludzi, mają około 170 nukleotydów długości, wśród których znajdują się regiony regulatorowe, miejsca wiązania białka, które działają w regulacji translacji itp.
Translacja, podobnie jak transkrypcja, składa się z 3 faz: fazy inicjacji, fazy elongacji i wreszcie fazy terminacji..
Polega na złożeniu kompleksu translacyjnego na mRNA, co zasługuje na połączenie trzech białek zwanych czynnikami inicjacji (IF). Współczynnik inicjacji) IF1, IF2 i IF3 do małej podjednostki rybosomu.
Kompleks „wstępnej inicjacji” utworzony przez czynniki inicjujące i małą podjednostkę rybosomalną z kolei wiąże się z tRNA, które „przenosi” resztę metioniny i ten zestaw cząsteczek wiąże się z mRNA w pobliżu kodonu start. AUG.
Zdarzenia te prowadzą do wiązania mRNA z dużą podjednostką rybosomu, co prowadzi do uwolnienia czynników inicjujących. Duża podjednostka rybosomu ma 3 miejsca wiązania dla cząsteczek tRNA: miejsce A (aminokwas), miejsce P (polipeptyd) i miejsce E (wyjście)..
Miejsce A wiąże się z antykodonem aminoacylo-tRNA, który jest komplementarny do tego z mRNA podlegającego translacji; miejsce P to miejsce, w którym aminokwas jest przenoszony z tRNA do powstającego peptydu, a miejsce E to miejsce, w którym znajduje się w „pustym” tRNA przed uwolnieniem do cytozolu po dostarczeniu aminokwasu.
Faza ta składa się z „ruchu” rybosomu wzdłuż cząsteczki mRNA i translacji każdego kodonu, który jest „odczytywany”, co oznacza wzrost lub wydłużenie łańcucha polipeptydowego w chwili urodzenia..
Proces ten wymaga czynnika znanego jako czynnik elongacji G i energii w postaci GTP, która napędza translokację czynników elongacji wzdłuż cząsteczki mRNA podczas translacji..
Aktywność transferazy peptydylowej rybosomalnego RNA umożliwia tworzenie wiązań peptydowych między kolejnymi aminokwasami, które są dodawane do łańcucha.
Translacja kończy się, gdy rybosom napotka którykolwiek z kodonów terminacyjnych, ponieważ tRNA nie rozpoznają tych kodonów (nie kodują aminokwasów). Białka znane jako czynniki uwalniające również wiążą się, co ułatwia oderwanie mRNA od rybosomu i dysocjację jego podjednostek..
U prokariotów, podobnie jak w komórkach eukariotycznych, rybosomy odpowiedzialne za syntezę białek znajdują się w cytozolu (co jest również prawdą w przypadku maszynerii transkrypcyjnej), co pozwala na szybki wzrost stężenia cytozolowego białka, gdy ekspresja genów że koduje to wzrasta.
Chociaż nie jest to niezwykle powszechny proces w tych organizmach, pierwotne mRNA wytwarzane podczas transkrypcji mogą ulegać potranskrypcyjnej dojrzałości poprzez „splicing”. Jednak najczęściej obserwuje się rybosomy przyłączone do pierwotnego transkryptu, które dokonują jego translacji w tym samym czasie, gdy jest transkrybowany z odpowiedniej sekwencji DNA..
W związku z powyższym, translacja u wielu prokariotów rozpoczyna się na końcu 5 ', ponieważ koniec 3' mRNA pozostaje przyłączony do matrycowego DNA (i zachodzi jednocześnie z transkrypcją)..
Komórki prokariotyczne wytwarzają również mRNA z nieulegającymi translacji regionami znanymi jako „kaseta Shine-Dalgarno” i której sekwencją konsensusową jest AGGAGG. Jak widać, regiony UTR bakterii są znacznie krótsze niż te w komórkach eukariotycznych, chociaż pełnią podobne funkcje podczas translacji..
W bakteriach i innych organizmach prokariotycznych proces translacji przebiega podobnie jak w komórkach eukariotycznych. Składa się również z trzech faz: inicjacji, elongacji i terminacji, które zależą od specyficznych czynników prokariotycznych, innych niż te stosowane przez eukarionty..
Na przykład wydłużenie zależy od czynników wydłużania znanych jako EF-Tu i EF-Ts, a nie od współczynnika G eukariontów..
Jeszcze bez komentarzy