μεταγραφή

Η διαδικασία του μεταγραφή Στη βιολογία, περιλαμβάνει τη διαδικασία αναπαραγωγής ενός τμήματος ενός κλώνου DNA σε έναν κλώνο RNA αγγελιοφόρου (mRNA). Το mRNA στη συνέχεια περιέχει την αλληλουχία νουκλεϊκής βάσης η οποία είναι συμπληρωματική προς το τμήμα του DNA. Η μεταγενέστερη μεταγραφή λαμβάνει χώρα σε όλους τους ευκαρυώτες, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, εντός του κυτταρικού πυρήνα, ενώ η μεταγενέστερη μετάφραση, η μετάφραση του mRNA σε μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη στο κυτταρόπλασμα, πραγματοποιείται στα ριβοσώματα.

Τι είναι η μεταγραφή;

Η διαδικασία μεταγραφής αντιπροσωπεύει το πρώτο στάδιο της μετατροπής των γενετικών πληροφοριών σε πρωτεΐνες. Σε αντίθεση με την αντιγραφή, δεν πρόκειται για δημιουργία αντιγράφου ολόκληρου του γονιδιώματος, αλλά μάλλον μόνο συγκεκριμένων τμημάτων ενός κλώνου DNA.

Σε ένα συγκεκριμένο τμήμα ενός κλώνου DNA, ο δεσμός με τον συμπληρωματικό μερικό κλώνο του στη διπλή έλικα σπάει πρώτα σπάζοντας τους δεσμούς υδρογόνου. Η προσθήκη ελεύθερων νουκλεοτιδίων RNA στην περιοχή που θα αντιγραφεί δημιουργεί ένα νέο συμπληρωματικό τμήμα, το οποίο, ωστόσο, αποτελείται από ριβονουκλεϊκά οξέα και όχι δεοξυριβονουκλεϊκά οξέα όπως στο DNA.

Το προκύπτον τμήμα RNA είναι πρακτικά το λειτουργικό αντίγραφο του τμήματος DNA και ονομάζεται messenger RNA (mRNA). Το mRNA που προκύπτει εντός του κυτταρικού πυρήνα διαχωρίζεται από το DNA και μεταφέρεται μέσω της κυτταρικής μεμβράνης στον πυρήνα εντός του κυτοσολίου, όπου πραγματοποιείται μετάφραση, η μετατροπή των κωδικονίων RNA στην αντίστοιχη αλληλουχία αμινοξέων, δηλ. Η σύνθεση της πρωτεΐνης.

Αλληλουχίες τριών (τριπλού) νουκλεοβάσεων στο mRNA, που ονομάζονται κωδικόνια, καθεμία από αυτές προσδιορίζει ένα αμινοξύ. Σύμφωνα με την αλληλουχία των mRNA κωδικονίων, τα αντίστοιχα αμινοξέα συναρμολογούνται σε πολυπεπτίδια και πρωτεΐνες μέσω πεπτιδικών δεσμών.

Λειτουργία & εργασία

Στη βιολογία, η μεταγραφή πληροί την πρώτη από τις δύο κύριες διαδικασίες που μετατρέπουν τη γενετική πληροφορία, η οποία υπάρχει ως αλληλουχία νουκλεοβάσεων DNA, στη σύνθεση πρωτεϊνών. Οι γενετικές πληροφορίες αποτελούνται από αλληλουχίες τριών, αποκαλούμενων τριπλών ή κωδικονίων, καθεμία από τις οποίες αντιπροσωπεύει ένα αμινοξύ. Μερικά αμινοξέα μπορούν επίσης να οριστούν από διαφορετικά κωδικόνια.

Η συνάρτηση της μεταγραφής συνίσταται στην παραγωγή ενός κλώνου mRNA, οι νουκλεοβάσεις των οποίων - στην περίπτωση αυτή βάσεις ριβονουκλεΐνης και όχι βάσεις δεοξυριβονουκλεΐνης - αντιστοιχούν στο συμπληρωματικό σχέδιο του εκφραζόμενου τμήματος DNA. Το παραγόμενο mRNA αντιστοιχεί έτσι σε ένα είδος αρνητικού προτύπου του εκφραζόμενου γονιδιακού τμήματος, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εφάπαξ σύνθεση της κωδικοποιημένης πρωτεΐνης και στη συνέχεια ανακυκλώνεται ξανά.

Η δεύτερη κύρια διαδικασία για τη μετατροπή γενετικών πληροφοριών σε συγκεκριμένες πρωτεΐνες είναι η μετάφραση, κατά την οποία τα αμινοξέα συνδέονται μαζί για να σχηματίσουν πρωτεΐνες σύμφωνα με την κωδικοποίηση του mRNA και συνδέονται μεταξύ τους πεπτιδικά.

Η μεταγραφή επιτρέπει τη γενική ανάγνωση των γενετικών πληροφοριών και τη μεταφορά με τη μορφή συμπληρωματικών αντιγράφων από τον πυρήνα του κυττάρου στο κυτοσόλιο και, ανεξάρτητα από το αντίστοιχο τμήμα DNA, για την κατασκευή των πρωτεϊνών.

Ένα από τα πλεονεκτήματα της μεταγραφής είναι ότι τμήματα ενός κλώνου DNA μπορούν να εκφραστούν για την παραγωγή του mRNA χωρίς ολόκληρο το γονίδιο να πρέπει να εκτεθεί σε συνεχείς φυσιολογικές αλλαγές και έτσι να διατρέχει τον κίνδυνο μετάλλαξης ή αλλιώς αλλαγής των ιδιοτήτων του.

Ένα άλλο πλεονέκτημα της μεταγραφής είναι το λεγόμενο μάτισμα και άλλοι τύποι επεξεργασίας του mRNA. Η διαδικασία ματίσματος απελευθερώνει πρώτα το mRNA από τα λεγόμενα ιντρόνια, από λειτουργικά κωδικόνια που δεν κωδικοποιούν αμινοξέα. Επιπλέον, νουκλεοτίδια αδενίνης μπορούν να προσκολληθούν στο mRNA χρησιμοποιώντας το ένζυμο πολυ (Α) πολυμεράση.

Στους ανθρώπους, όπως και σε άλλα θηλαστικά, αυτό το προσάρτημα, που ονομάζεται ουρά πολυ (Α), αποτελείται από περίπου 250 νουκλεοτίδια. Η πολυ (Α) ουρά μειώνεται με την αύξηση της ηλικίας του μορίου mRNA και καθορίζει τη βιολογική ημιζωή του. Ακόμη και αν δεν είναι αρκετά γνωστές όλες οι λειτουργίες και τα καθήκοντα της ουράς πολυ (Α), φαίνεται τουλάχιστον βέβαιο ότι προστατεύει το μόριο mRNA από την αποικοδόμηση και βελτιώνει τη μετατρεψιμότητα (μεταφρασσιμότητα) σε πρωτεΐνη.

Ασθένειες και παθήσεις

Παρόμοια με την κυτταρική διαίρεση, όπου μπορεί να προκύψουν σφάλματα στην αναπαραγωγή του γονιδιώματος, το πιο κοινό πρόβλημα που σχετίζεται με τη μεταγραφή είναι το "σφάλμα αντιγραφής". Είτε ένα κωδικόνιο «ξεχνιέται» κατά τη σύνθεση του mRNA ή δημιουργείται εσφαλμένο κωδικόνιο mRNA για ένα ορισμένο κωδικόνιο DNA.

Εκτιμάται ότι ένα τέτοιο σφάλμα αντιγραφής εμφανίζεται σε περίπου κάθε 1.000 αντίτυπο. Και στις δύο περιπτώσεις συντίθεται μια πρωτεΐνη που ενσωματώνει ένα ανεπιθύμητο αμινοξύ σε τουλάχιστον ένα μέρος. Το φάσμα των επιδράσεων κυμαίνεται από «μη αισθητή» έως τη συνολική αποτυχία της συντεθειμένης πρωτεΐνης.

Εάν μια γονιδιακή μετάλλαξη εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της αντιγραφής ή λόγω άλλων περιστάσεων, η μεταλλαγμένη αλληλουχία νουκλεοβάσεων μεταγράφεται, καθώς η διαδικασία μεταγραφής δεν περιλαμβάνει επίσης τον έλεγχο των κωδικονίων για «ορθότητα».

Ωστόσο, το σώμα διαθέτει έναν ισχυρό μηχανισμό επιδιόρθωσης DNA στον οποίο περισσότερα από 100 γονίδια εμπλέκονται στον άνθρωπο. Ο μηχανισμός συνίσταται σε ένα ευφυές σύστημα άμεσης επιδιόρθωσης της γονιδιακής μετάλλαξης ή αντικατάστασης μιας κατεστραμμένης αλληλουχίας νουκλεϊκής βάσης, ή αλλιώς την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων εάν εξαλειφθούν οι δύο προηγούμενες δυνατότητες.

Το γεγονός ότι η μεταγραφή πραγματοποιείται χωρίς προηγούμενη δοκιμή των γονιδίων ενέχει τον κίνδυνο ότι η μεταγραφή μπορεί επίσης να εμπλέκεται στην εξάπλωση ιών εάν οι ιοί εγχύσουν το δικό τους DNA στο κύτταρο ξενιστή και προκαλέσουν το κύτταρο ξενιστή να δημιουργήσει το γονιδίωμα των ιών ή τμημάτων αυτών, με αντιγραφή ή μεταγραφή. Αυτά μπορούν στη συνέχεια να προκαλέσουν την αντίστοιχη ασθένεια. Κατ 'αρχήν, αυτό ισχύει για όλους τους τύπους ιών.