inwijding

De inwijding is de eerste stap en daarmee de voorbereiding op vertaling, transcriptie en replicatie. Samen leiden deze fasen in wezen tot genexpressie. Initiatie speelt ook een rol in de pathofysiologie in relatie tot ziekten zoals kanker.

Wat is inwijding?

Tijdens de vertaling leidt gekopieerde genetische informatie tot de synthese van eiwitten in de cellen van levende organismen. Transcriptie is daarentegen de synthese van RNA met behulp van DNA als een sjabloon, waaruit het RNA wordt gemaakt.

Net als vertaling is transcriptie een essentieel onderdeel van genexpressie. In de genetica is replicatie de productie van DNA-kopieën. Elk van de genoemde processen bestaat uit verschillende fasen. De eerste fase van zowel replicatie als translatie en transcriptie is initiatie. Initiatie is het startproces voor alle componenten van genexpressie. Meestal wordt de initiatie voorafgegaan door het creëren van een zogenaamd pre-initiatiecomplex.

De initiaties van transcriptie, translatie en replicatie verschillen in de aard en het doel van hun volgorde. Bovendien verschilt de fase van initiatie met de levensvorm en is daarom anders bij eukaryoten dan bij prokaryoten.

Functie en taak

Er wordt een pre-initiatiecomplex gevormd om de vertaling te starten. Dit complex bestaat uit de zogenaamde 40S-subeenheid van het ribosoom en de initiator tRNAMet. Het omvat ook GTP en initiatiefactoren. De combinatie van deze elementen herkent rijp mRNA aan het 5'-uiteinde, kan ze binden en onderzoeken in een volgende analysestap vanuit de 5 '→ 3'-richting.

Deze processen vinden plaats totdat het te onderzoeken complex een zogenaamd startcodon of AUG herkent. Na het herkennen van dit codon, bindt de 60S ribosomale subeenheid eraan, waardoor de initiatiefactoren oplossen. Alleen dan kan de mRNA-vertaling plaatsvinden in de zin van vertaling.

De gen-expressieve stap van transcriptie in alle eukaryoten hangt ook af van een pre-initiatiecomplex, dat uit verschillende transcriptiefactoren bestaat. Factoren als TFIIA, TFIID, TFIIB en TFIIF zijn bij het complex betrokken.

Het DNA-sjabloon wordt naar het katalytische centrum van RNA-polymerase gevoerd om de vorming van een eerste fosfodiësterbinding te vergemakkelijken. De daadwerkelijke transcriptie wordt pas door deze deelstap geïnitieerd. In de initiatiefase van de replicatie wordt de replicatie van het DNA opnieuw geactiveerd door de dubbele DNA-helix te breken. Deze breuk vindt plaats op een specifiek punt in het DNA en wordt geïmplementeerd met behulp van Helicase.

Na labeling met primase wordt een polymerase gevonden op het gebroken DNA en hoopt zich op. Aan het begin van de replicatie is helisch DNA in de cel aanwezig in een ongeordende, cirkelvormige of lineaire rangschikking en is het ook gedraaid. Om gerepliceerd te worden, moet het eukaryote DNA eerst worden losgedraaid, wat leidt tot een toenemende verdraaiing van de dubbele DNA-strengen. Tijdens het initiëren van replicatie vindt ook de splitsing van de DNA-strengen plaats.

Voor het starten van de replicatiefase is de zogenaamde replicatieoorsprong vereist, waarvan het startpunt afhangt. Bij deze oorsprong wordt de waterstofbinding tussen de basen van de enkele strengen tijdens de initiatie verbroken. Na het openen van de strengen vindt priming plaats. Een stukje RNA, ook wel een primer genoemd, wordt met behulp van RNA-polymerase-primase aan de vrije enkele strengen vastgemaakt.

Dit complex komt overeen met het primosoom en wordt door het DNA-polymerase gebruikt als "starthulpmiddel". Wanneer het DNA-polymerase de tweede DNA-streng begint te synthetiseren, werkt het zich een weg door tot beëindiging. Dus elke regulering van de replicatie vindt plaats in de initiatiefase.

Ziekten en aandoeningen

In de pathofysiologie speelt het concept van initiatie vooral een rol in verband met kankercellen. Het ontstaan ​​van kwaadaardige processen is voornamelijk te wijten aan blootstelling aan schadelijke en mutanogene invloeden. De genetische mechanismen van carcinogenese omvatten puntmutatie, amplificatie, deletie en chromosoomherschikking.

In deze context is de puntmutatie een variant van de genmutatie waarbij sprake is van een uitwisseling, toevoeging of vervanging van een specifiek nucleotide binnen het DNA. Puntmutaties kunnen daarom substituties, overgangen en transversies, inserties of deleties zijn. De puntmutatie leidt tot veranderingen in het genproduct bij de eiwitsynthese.

Tijdens amplificatie vindt een cellulair proces of moleculair genetisch proces plaats om het nucleïnezuur te repliceren, wat leidt tot carcinogenese in het geval van kanker. Deleties komen op hun beurt overeen met een verlies van DNA-secties, wat kan overeenkomen met het verlies van individuele basen of grotere basensequenties in de zin van volledige chromosoomsecties. Als alleen individuele basen worden beïnvloed, vindt de verwijdering meestal plaats als onderdeel van een puntmutatie. Als een volledig chromosoom wordt veranderd via deletie, wordt dit chromosoomaberratie genoemd.

Met betrekking tot carcinogenese worden deze processen door onderzoek onderzocht op hun rol bij het ontstaan ​​van kwaadaardige cellen. Het doel van deze onderzoeksinspanningen is de ontwikkeling van verschillende maatregelen voor kankerpreventie. In verband met carcinogenese vertegenwoordigt initiatie de eerste stap en vat het de mutatie samen die een cel ondergaat via een carcinogeen. Theoretisch kan deze mutatie worden geëlimineerd door DNA-reparatie of uitgeschakeld door apoptose (celdood).

Vooral bij oudere patiënten zijn de DNA-herstelmechanismen echter niet meer sterk genoeg om de mutatie te verwijderen. De kankerverwekkende mutatie is dus onomkeerbaar. Zo'n mutatie heeft altijd invloed op een gen in carcinogenese dat de celcyclus en celdeling regelt. Kankerverwekkende stoffen zijn genotoxische stoffen die een kwaadaardige initiatie veroorzaken en noodzakelijkerwijs mutaties veroorzaken.