Във всички клетки втората функция на ДНК (първата беше репликация) е да предоставя информацията, необходима за изграждането на необходимите протеини, така че клетката да може да изпълнява всичките си функции. За да направите това, ДНК се „чете“ или транскрибира в иРНК молекула. След това иРНК предоставя кода за образуване на протеин чрез процес, наречен транслация. Чрез процесите на транскрипция и транслация се изгражда протеин със специфична последователност от аминокиселини, която първоначално е била кодирана в ДНК. Този модул обсъжда подробностите за транскрипцията.

Централната догма: ДНК кодира РНК; РНК кодира протеин

Потокът на генетична информация в клетките от ДНК към иРНК към протеин е описан от централната догма (Фигура 1), който гласи, че гените определят последователностите на иРНК, които от своя страна определят последователностите на протеините.

бъде транспортиран
Фигура 1. Централната догма гласи, че ДНК кодира РНК, която от своя страна кодира протеини.

Копирането на ДНК в иРНК е сравнително просто, като към нуклеотида се добавя един нуклеотид за веригата на иРНК за всеки комплементарен нуклеотид, прочетен в ДНК веригата. Преводът към протеин е по-сложен, тъй като групи от три иРНК нуклеотиди съответстват на една аминокиселина от протеиновата последователност. Както обаче ще видим в следващия модул, транслацията към протеин все още е систематична, така че нуклеотидите 1 до 3 съответстват на аминокиселина 1, нуклеотидите 4 до 6 съответстват на аминокиселина 2 и т.н.

Транскрипция: от ДНК в иРНК

Транскрипцията се осъществява в три основни етапа: иницииране, удължаване и прекратяване. Тъй като гените в животинските клетки се намират в ядрото, транскрипцията се случва в ядрото на клетката и транскриптът на иРНК трябва да бъде транспортиран до цитоплазмата.

Посвещение

Транскрипцията изисква двойната спирала на ДНК да се размотава частично в областта на синтеза на иРНК. Областта на размотаване се нарича a балон за транскрипция. ДНК последователността, върху която протеините и ензимите, участващи в транскрипцията, се свързват, за да инициират процеса, се нарича a промоутър. В повечето случаи промоторите съществуват над гените, които те регулират. Конкретната последователност на промотора е много важна, тъй като определя дали съответният ген се транскрибира през цялото време, през известно време или едва ли изобщо (Фигура 2).

Фигура 2. Инициирането на транскрипцията започва, когато ДНК се развие, образувайки транскрипционен балон. Ензимите и други протеини, участващи в транскрипцията, се свързват с промотора.

Удължение

Транскрипцията винаги изхожда от една от двете вериги на ДНК, която се нарича шаблон направление. Продуктът на иРНК е комплементарен на матричната верига и е почти идентичен с другата ДНК верига, наречена непластова нишка, с изключение на това, че РНК съдържа урацил (U) вместо тимина (T), намерен в ДНК. По време на удължаване ензим, наречен РНК полимераза продължава по ДНК матрицата, добавяйки нуклеотиди чрез сдвояване на база с ДНК матрица по начин, подобен на репликацията на ДНК, с разликата, че се синтезира РНК верига, която не остава свързана с ДНК матрицата. С продължаването на удължаването ДНК непрекъснато се размотава преди основния ензим и се навива зад него (Фигура 3).

Фигура 3. По време на удължаване, РНК полимеразата проследява по ДНК шаблона, синтезира mRNA в посока 5 'до 3' и се отвива, след което пренавива ДНК, докато се чете.

Прекратяване на договора

След като генът се транскрибира, на полимеразата трябва да се инструктира да се отдели от ДНК шаблона и да освободи новосъздадената иРНК. В зависимост от гена, който се транскрибира, има два вида терминационни сигнали, но и двата включват повтарящи се нуклеотидни последователности в ДНК матрицата, които водят до спиране на РНК полимеразата, напускане на ДНК матрицата и освобождаване на тРНК транскрипта. При прекратяване процесът на транскрипция е завършен. След прекратяване транскриптът може да бъде транспортиран извън ядрото, където може да се получи транслация.

Резюме на раздела

В животинските клетки се инициира синтез на иРНК при промоторна последователност на ДНК матрицата. Удължаването синтезира нова иРНК. Прекратяването освобождава иРНК и се осъществява чрез механизми, които спират РНК полимеразата и я карат да падне от ДНК шаблона. Само готовите иРНК се изнасят от ядрото в цитоплазмата.

Терминологичен речник

Разрешително

Човешката биология от Сара Малквист и Кристина Прескот е лицензирана под Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License, освен ако не е посочено друго.