Det DNA-oversættelse er den proces, ved hvilken informationen indeholdt i messenger-RNA'erne produceret under transkription (kopien af informationen i en DNA-sekvens i form af RNA) "oversættes" til en aminosyresekvens ved hjælp af proteinsyntese.
Fra et cellulært perspektiv er genekspression en relativt kompleks affære, der forekommer i to trin: transkription og translation..
Alle gener, der udtrykkes (uanset om de koder for peptidsekvenser, dvs. proteiner) gør det oprindeligt ved at overføre informationen indeholdt i deres DNA-sekvens til et messenger-RNA (mRNA) -molekyle gennem en proces kaldet transkription.
Transkription opnås ved hjælp af specielle enzymer kendt som RNA-polymeraser, som bruger en af de komplementære tråde af genets DNA som en skabelon til syntese af et "præ-mRNA" -molekyle, som efterfølgende behandles til dannelse af et modent mRNA..
For gener, der koder for proteiner, "læses" informationen indeholdt i modne mRNA'er og oversættes til aminosyrer i henhold til den genetiske kode, som specificerer, hvilken codon eller nukleotidtriplet svarer til hvilken bestemt aminosyre..
Specifikationen af aminosyresekvensen for et protein afhænger derfor af den indledende sekvens af nitrogenholdige baser i DNA'et, der svarer til genet og derefter i mRNA'et, der bærer denne information fra kernen til cytosolen (i eukaryote celler); proces, der også er defineret som mRNA-styret proteinsyntese.
I betragtning af at der er 64 mulige kombinationer af de 4 nitrogenholdige baser, der udgør DNA og RNA og kun 20 aminosyrer, kan en aminosyre kodes af forskellige tripletter (kodoner), hvorfor den genetiske kode siges at være "degenereret" (undtagen aminosyren methionin, som er kodet af et unikt AUG-kodon).
Artikelindeks
I eukaryote celler finder transkription sted i kernen og translation i cytosolen, så de mRNA'er, der dannes under den første proces, spiller også en rolle i transporten af information fra kernen til cytosolen, hvor cellerne findes. Biosyntetisk maskineri (ribosomer).
Det er vigtigt at nævne, at ruminddelingen af transkription og translation i eukaryoter er sand for kernen, men det er ikke det samme for organeller med deres eget genom, såsom kloroplaster og mitokondrier, som har systemer, der ligner mere dem fra prokaryote organismer..
Eukaryote celler har også cytosoliske ribosomer knyttet til membranerne i det endoplasmatiske retikulum (groft endoplasmatisk retikulum), hvori translationen af proteiner, der er bestemt til at indsættes i cellemembraner, eller som kræver posttranslationsbehandling, der forekommer i nævnte rum, forekommer..
MRNA'erne modificeres ved deres ender, når de transskriberes:
- Når 5'-enden af mRNA'en kommer ud af overfladen af RNA-polymerase II under transkription, "angribes" den straks af en gruppe enzymer, der syntetiserer en "hætte" sammensat af 7-methylguanylat, og som er forbundet til det terminale nukleotid af mRNA'et via en 5 ', 5' triphosphatbinding.
- 3'-enden af mRNA'et gennemgår en "spaltning" af en endonuklease, der genererer en 3'-fri hydroxylgruppe, hvortil en "streng" eller "hale" af adeninrester (fra 100 til 250) er bundet, som tilsættes en på samme tid af et enzym poly (A) polymerase.
"Hætten 5 '" og "halen poly A ”udfylder funktioner i beskyttelsen af mRNA-molekyler mod nedbrydning, og derudover fungerer de i transport af modne transkripter mod henholdsvis cytosolen og ved initiering og afslutning af translation..
Efter transkription gennemgår de "primære" mRNA'er med deres to modificerede ender, der stadig er til stede i kernen, en "splejsning" -proces, hvorved introniske sekvenser generelt fjernes, og de resulterende eksoner sammenføjes (post-transkriptionel behandling), med hvilke modne transkripter er opnået, der forlader kernen og når cytosolen.
Splejsning udføres af et riboproteinkompleks kaldet spliceosome (Anglisisme af spliceosome), der består af fem små ribonukleoproteiner og RNA-molekyler, som er i stand til at "genkende" de regioner, der skal fjernes fra det primære transkript.
I mange eukaryoter er der et fænomen kendt som "alternativ splejsning", hvilket betyder, at forskellige typer posttranskriptionelle modifikationer kan producere forskellige proteiner eller isoenzymer, der adskiller sig fra hinanden i nogle aspekter af deres sekvenser..
Når modne transkripter forlader kernen og transporteres til translation i cytosolen, behandles de af det translationelle kompleks kendt som ribosomet, som består af et kompleks af proteiner associeret med RNA-molekyler..
Ribosomer er sammensat af to underenheder, den ene "stor" og den anden "lille", som er frit adskilt i cytosolen og binder eller associeres på det mRNA-molekyle, der oversættes.
Bindingen mellem ribosomer og mRNA afhænger af specialiserede RNA-molekyler, der associeres med ribosomale proteiner (ribosomalt RNA eller rRNA og overfører RNA eller tRNA), som hver har specifikke funktioner..
TRNA'er er molekylære "adaptere", da de gennem en af deres ender kan "læse" hver kodon eller triplet i det modne mRNA (ved basekomplementaritet) og gennem den anden kan de binde til aminosyren kodet af det "læste" kodon..
På den anden side er rRNA-molekylerne ansvarlige for at accelerere (katalysere) bindingsprocessen for hver aminosyre i den spirende peptidkæde.
Et modent eukaryotisk mRNA kan "læses" af mange ribosomer, så mange gange som cellen indikerer. Med andre ord kan det samme mRNA give anledning til mange kopier af det samme protein..
Når et modent mRNA nærmes af ribosomale underenheder, "scanner" riboproteinkomplekset sekvensen af molekylet, indtil det finder en startkodon, som altid er AUG og involverer introduktion af en methioninrest.
AUG-kodonen definerer læserammen for hvert gen og definerer desuden den første aminosyre af alle proteiner, der er oversat i naturen (denne aminosyre elimineres ofte post-translationelt).
Tre andre kodoner er blevet identificeret som dem, der inducerer oversættelsesterminering: UAA, UAG og UGA..
De mutationer, der involverer en ændring af nitrogenholdige baser i tripletten, der koder for en aminosyre, og som resulterer i stopkodoner, er kendt som nonsensmutationer, da de forårsager en for tidlig anholdelse af synteseprocessen, som danner kortere proteiner..
Nær 5'-enden af modne mRNA-molekyler er der regioner, der ikke er oversat (UTR). Ikke-oversat region), også kaldet "leder" sekvenser, som er placeret mellem det første nukleotid og translation start codon (AUG).
Disse UTR-regioner, der ikke er oversat, har specifikke steder til binding med ribosomer og hos mennesker er for eksempel ca. 170 nukleotider i længden, blandt hvilke der er regulerende regioner, proteinbindingssteder, der fungerer i reguleringen af translationen osv..
Oversættelse såvel som transkription består af 3 faser: en indledningsfase, en forlængelsesfase og endelig en afslutningsfase..
Den består af samlingen af det translationelle kompleks på mRNA'et, som fortjener foreningen af tre proteiner kendt som initieringsfaktorer (IF). Initiationsfaktor) IF1, IF2 og IF3 til den lille underenhed af ribosomet.
"Pre-initiering" -komplekset dannet af initieringsfaktorerne og den lille ribosomale underenhed binder til gengæld med et tRNA, der "bærer" en methioninrest, og dette sæt molekyler binder til mRNA'et nær startkodonen. AUG.
Disse hændelser fører til binding af mRNA til den store ribosomale underenhed, hvilket fører til frigivelse af initieringsfaktorer. Den store ribosomsubenhed har 3 bindingssteder for tRNA-molekyler: A-stedet (aminosyre), P-stedet (polypeptid) og E-stedet (udgang)..
Sted A binder til anticodon af aminoacyl-tRNA, der er komplementært til det for mRNA, der translateres; P-stedet er, hvor aminosyren overføres fra tRNA til det spirende peptid, og E-stedet er, hvor det findes i "tomt" tRNA, før det frigives i cytosolen, efter at aminosyren er leveret.
Denne fase består af "bevægelsen" af ribosomet langs mRNA-molekylet og oversættelsen af hver kodon, der "læser", hvilket indebærer vækst eller forlængelse af polypeptidkæden ved fødslen..
Denne proces kræver en faktor kendt som forlængelsesfaktor G og energi i form af GTP, hvilket er det, der driver translokationen af forlængelsesfaktorer langs mRNA-molekylet, når det oversættes..
Peptidyltransferaseaktiviteten af ribosomale RNA'er tillader dannelse af peptidbindinger mellem successive aminosyrer, der tilsættes til kæden.
Oversættelse slutter, når ribosomet støder på nogen af termineringskodonerne, da tRNA'er ikke genkender disse kodoner (de koder ikke for aminosyrer). Proteiner kendt som frigivelsesfaktorer binder også, hvilket letter løsrivelsen af mRNA fra ribosomet og dissociationen af dets underenheder..
I prokaryoter, som i eukaryote celler, findes de ribosomer, der er ansvarlige for proteinsyntese, i cytosolen (hvilket også gælder for transkriptionsmaskineriet), en kendsgerning, der tillader hurtig stigning i den cytosoliske koncentration af et protein, når ekspressionen af generne der koder det stiger.
Selvom det ikke er en ekstremt almindelig proces i disse organismer, kan de primære mRNA'er, der produceres under transkription, gennemgå post-transkriptionel modning gennem "splejsning". Imidlertid er det mest almindelige at observere ribosomer knyttet til det primære transkript, der oversætter det på samme tid som det transskriberes fra den tilsvarende DNA-sekvens..
I lyset af ovenstående begynder translation i mange prokaryoter ved 5'-enden, da 3'-enden af mRNA forbliver bundet til skabelon-DNA'et (og forekommer samtidig med transkription)..
Prokaryote celler producerer også mRNA med utranslaterede regioner kendt som "Shine-Dalgarno box", og hvis konsensus-sekvens er AGGAGG. Som det er tydeligt, er UTR-regionerne for bakterier betydeligt kortere end dem for eukaryote celler, skønt de udøver lignende funktioner under translation..
I bakterier og andre prokaryote organismer svarer oversættelsesprocessen meget til eukaryote celler. Den består også af tre faser: indledning, forlængelse og afslutning, der afhænger af specifikke prokaryote faktorer, forskellig fra dem, der anvendes af eukaryoter..
Forlængelse afhænger for eksempel af forlængelsesfaktorer kendt som EF-Tu og EF-Ts snarere end G-faktoren for eukaryoter..
Endnu ingen kommentarer