transcriptie

Het proces van transcriptie In de biologie omvat het het proces van het repliceren van een deel van een DNA-streng in een boodschapper-RNA-streng (mRNA). Het mRNA bevat dan de nucleïnezuurbasesequentie die complementair is aan het deel van het DNA. De daaropvolgende transcriptie vindt plaats in alle eukaryoten, dus ook bij mensen, binnen de celkern, terwijl de daaropvolgende translatie, de vertaling van het mRNA naar een specifiek eiwit in het cytoplasma, op de ribosomen plaatsvindt.

Wat is de transcriptie?

Het transcriptieproces is de eerste stap in de omzetting van genetische informatie in eiwitten: in tegenstelling tot replicatie gaat het niet om het maken van een kopie van het hele genoom, maar alleen van specifieke delen van een DNA-streng.

Op een bepaald deel van een DNA-streng wordt de binding met de complementaire deelstreng in de dubbele helix eerst verbroken door de waterstofbindingen te verbreken. De toevoeging van vrije RNA-nucleotiden aan het te kopiëren gebied creëert een nieuwe complementaire sectie, die echter bestaat uit ribonucleïnezuren en niet uit deoxyribonucleïnezuren zoals in DNA.

Het resulterende RNA-segment is praktisch de werkkopie van het DNA-segment en wordt boodschapper-RNA (mRNA) genoemd. Het mRNA dat ontstaat in de celkern, splitst zich af van het DNA en wordt door het celkernmembraan getransporteerd naar het cytosol, waar translatie, de omzetting van de RNA-codons in de overeenkomstige aminozuursequentie, d.w.z. de synthese van het eiwit, plaatsvindt.

Sequenties van drie (triplet) nucleobasen op het mRNA, codons genaamd, bepalen elk één aminozuur. Volgens de volgorde van de mRNA-codons worden de overeenkomstige aminozuren via peptidebindingen geassembleerd tot polypeptiden en eiwitten.

Functie en taak

In de biologie vervult transcriptie de eerste van twee hoofdprocessen die genetische informatie, die aanwezig is als sequenties van DNA-nucleobasen, omzetten in de synthese van eiwitten. De genetische informatie bestaat uit reeksen van drie zogenaamde tripletten of codons die elk staan ​​voor een aminozuur Sommige aminozuren kunnen ook worden gedefinieerd door verschillende codons.

De functie van transcriptie bestaat uit de productie van een mRNA-streng, waarvan de nucleobasen - in dit geval ribonucleïne-basen en niet deoxyribonucleïne-basen - overeenkomen met het complementaire patroon van het tot expressie gebrachte DNA-segment. Het gegenereerde mRNA komt dus overeen met een soort negatief sjabloon van het tot expressie gebrachte gensegment, dat kan worden gebruikt voor de eenmalige synthese van het gecodeerde eiwit en vervolgens opnieuw wordt gerecycled.

Het tweede hoofdproces voor het omzetten van genetische informatie in specifieke eiwitten is translatie, waarbij aminozuren aan elkaar worden geregen en peptidisch worden gekoppeld om eiwitten te vormen volgens de codering van het mRNA.

Met transcriptie kan genetische informatie selectief worden gelezen en in de vorm van complementaire kopieën vanuit de celkern naar het cytosol worden getransporteerd en, onafhankelijk van het overeenkomstige DNA-segment, de eiwitten worden opgebouwd.

Een van de voordelen van transcriptie is dat delen van een enkele DNA-streng tot expressie kunnen worden gebracht voor de productie van het mRNA zonder dat het hele gen aan constante fysiologische veranderingen hoeft te worden blootgesteld en dus het risico loopt zijn eigenschappen te muteren of anderszins te veranderen.

Een ander voordeel van transcriptie is de zogenaamde splicing en andere soorten verwerking van het mRNA. Het splitsingsproces maakt het mRNA eerst vrij van zogenaamde introns, van functieloze codons die niet coderen voor aminozuren. Bovendien kunnen adeninenucleotiden aan het mRNA worden gehecht met behulp van het enzym poly (A) -polymerase.

Bij mensen, net als bij andere zoogdieren, bestaat dit aanhangsel, de poly (A) -staart genaamd, uit ongeveer 250 nucleotiden. De poly (A) -staart wordt korter naarmate het mRNA-molecuul ouder wordt en bepaalt zijn biologische halfwaardetijd. Zelfs als niet alle functies en taken van de poly (A) -staart voldoende bekend zijn, lijkt het in ieder geval zeker dat het het mRNA-molecuul beschermt tegen afbraak en de converteerbaarheid (vertaalbaarheid) in een eiwit verbetert.

Ziekten en aandoeningen

Net als bij celdeling, waar fouten in de replicatie van het genoom kunnen optreden, is het meest voorkomende probleem bij transcriptie een "kopieerfout". Ofwel een codon wordt "vergeten" tijdens de synthese van het mRNA of er wordt een onjuist mRNA-codon gemaakt voor een bepaald DNA-codon.

Er wordt geschat dat een dergelijke kopieerfout optreedt bij ongeveer elke 1.000ste kopie. In beide gevallen wordt een eiwit gesynthetiseerd dat een onbedoeld aminozuur op minstens één plaats integreert. Het spectrum van effecten varieert van 'niet merkbaar' tot volledig falen van het gesynthetiseerde eiwit.

Als een genmutatie optreedt tijdens replicatie of door andere omstandigheden, wordt de gemuteerde nucleus-basesequentie getranscribeerd, aangezien het transcriptieproces niet omvat het controleren van de codons op "juistheid".

Het lichaam heeft echter een sterk DNA-herstelmechanisme waarbij meer dan 100 genen bij mensen betrokken zijn. Het mechanisme bestaat uit een geavanceerd systeem van onmiddellijke reparatie van de genmutatie of vervanging van een beschadigde nucleïnezuurbasesequentie, of anders het minimaliseren van de effecten als de eerste twee mogelijkheden worden geëlimineerd.

Het feit dat de transcriptie plaatsvindt zonder voorafgaande testen van de genen, brengt het risico met zich mee dat transcriptie ook kan worden betrokken bij de verspreiding van virussen als de virussen hun eigen DNA in de gastheercel injecteren en ervoor zorgen dat de gastheercel het genoom aanmaakt. van de virussen, of delen daarvan, door replicatie of transcriptie. Deze kunnen dan de bijbehorende ziekte veroorzaken. Dit geldt in principe voor alle soorten virussen.