DNAren eta RNAren arteko erlazioa geneen adierazpenean
Geneen adierazpena zeluletan gordetako informazio genetikoa erabiltzen den prozesua da, organismoen egitura eta funtzioa zehazten dituzten produktu funtzionalak, batez ere proteinak, sortzeko. Prozesu honetan, DNAk eta RNAk harreman estua eta osagarria dute. DNAk informazio genetikoaren "artxibo" nahiko egonkor gisa jokatzen du, eta RNAk, berriz, "bitartekari" eta "exekutatzaile" gisa, informazio hori zelularen barruan funtziona dezaketen molekuletan bihurtzen lagunduz . Geneen adierazpenean DNAren eta RNAren arteko harremana ulertzea ezinbestekoa da zelulek nola hazten, egokitzen eta ingurunera nola erantzuten duten azaltzeko.
DNA informazio genetikoaren iturri gisa
DNA (azido desoxirribonukleikoa) nukleotido sekuentzia moduan argibide genetikoak gordetzen dituen molekula bat da. DNA lau base nitrogenatuz osatuta dago: adenina (A), timina (T), guanina (G) eta zitosina (C). Base hauen sekuentziak geneak osatzen ditu, hau da, RNA eta/edo proteina espezifikoak egiteko beharrezko informazioa duten DNA segmentuak. DNA, oro har, organismo eukariotoen nukleoan aurkitzen da , eta prokariotoetan, berriz, zitoplasmaren nukleoide eskualdean.
DNAren abantaila nagusia material genetiko gisa bere egonkortasuna da. Bere helize bikoitzeko egiturak eta timinaren presentziak (uraziloaren ordez) DNA kalte kimikoekiko erresistenteagoa egiten dute. Gainera, DNAk konponketa-mekanismo eraginkorra du. Horrek aproposa egiten du informazioa epe luzera gordetzeko. Hala ere, egonkortasun honek esan nahi du DNAk ez duela "zuzenean" funtzionatzen funtzio zelularrak burutzeko; bitartekari bat behar du bere informazioa erabiltzeko.
RNA konektore eta exekutatzaile gisa
RNA (azido erribonukleikoa) DNAren antzeko molekula bat da, baina hainbat desberdintasun garrantzitsu ditu. RNA, oro har, kate bakarrekoa da, erribosa azukrea dauka eta uraziloa (U) erabiltzen du timinaren (T) ordez. Desberdintasun hauek RNA malguagoa eta errazago moldatzen dute hiru dimentsioko egitura anitzetan, zelularen barruan hainbat funtzio betetzeko aukera emanez.
DNAren eta RNAren arteko erlazioa argi ikusten da biologia molekularraren “dogma zentralaren” kontzeptuan: informazio genetikoa DNAtik RNAra doa, eta gero RNAtik proteinara. Kontzeptu honek salbuespenak baditu ere (adibidez, alderantzizko transkripzioa erretrobirusetan), oro har, informazio-fluxu hori da geneen adierazpenaren oinarria.
Lehen etapa: transkripzioa (DNAtik RNAra)
DNA eta RNA lotzen dituen lehen urratsa transkripzioa da, DNAtik RNAra informazioa kopiatzeko prozesua. Fase honetan, RNA polimerasa entzimak DNAren eskualde espezifiko bati lotzen zaio, sustatzaile izenekoari, eta ondoren helize bikoitzaren zati bat irekitzen du DNA kateetako bat txantiloi gisa irakurtzeko. Ondoren, RNA polimerasak RNA nukleotido osagarriak muntatzen ditu: A U-rekin parekatzen da, T A-rekin, G C-rekin eta C G-rekin.
Transkripzioaren emaitza transkripzio izeneko RNA molekula bat da. Transkribatzen ari den genea proteina kodetzen duen gene bat bada, transkripzioa RNA mezularia (mRNA) da. ARNm-ak "mezua" eramaten du kode genetikoaren moduan DNAtik erribosometara, non proteinak sintetizatzen diren. Eukariotoetan, transkripzioa zelularen nukleoan gertatzen da, eta prokariotoetan, berriz, zitoplasman.
Transkripzio prozesua ez da informazioa kopiatzea bakarrik; kontrol puntu erabakigarria ere bada. Zelulek zein gene dauden "piztuta" edo "isilduta" erregulatu dezakete RNA polimerasaren sustatzaileetarako sarbidea kontrolatuz transkripzio faktoreak, aktibatzaileak eta errepresoreak bezalako proteina erregulatzaileen bidez.
RNAren prozesamendua eukariotoetan: aurre-mRNAtik mRNA helduraino
Eukariotoetan, mRNA ez dago berehala erabiltzeko prest transkripzioaren ondoren. Hasierako produktuari aurre-mRNA deritzo, eta oraindik ere eskualde ez-kodetzaileak (intronak) eta eskualde kodetzaileak (exonak) ditu. Aurre-mRNAk hainbat urrats igaro behar ditu:
1. 5' txano baten gehikuntza, hau da, 5' muturrean mRNA degradaziotik babesten laguntzen duen eta erribosomaren lotura errazten duen aldaketa bat.
2. Empalmatzea, introiak kentzea eta exoiak elkartzea da. Prozesu hau espliceosoma konplexuak egiten du. Empalmatzeak empalmatze alternatiboa ere ahalbidetzen du, non exoien konbinazio desberdinek gene beretik proteina desberdinak sor ditzaketen.
3. 3' muturrean poli-A isats bat gehitzea, mRNAren egonkortasuna handitzen duena eta mRNA nukleotik kanpora garraiatzen laguntzen duena.
Prozesamendu honek DNAren eta RNAren arteko harreman konplexuagoa agerian uzten du: DNAk oinarrizko planoa eskaintzen du, eta RNAk, berriz, "alda" daiteke dituen gene kopurua baino produktu mota handiagoa ekoizteko.
Bigarren etapa: itzulpena (ARNtik proteinara)
mRNA heldua denean, hurrengo etapa itzulpena da, mRNA nukleotido sekuentzia aminoazido sekuentzia batean bihurtzeko prozesua proteina bat osatzeko. Itzulpena erribosometan gertatzen da, eta hauek rRNAz (erribosoma RNA) eta proteinez osatuta daude.
Erribosomek mRNA hiru nukleotidoko taldetan irakurtzen dute, kodon izenekoetan. Kodon bakoitzak aminoazido espezifiko bat kodetzen du. tRNA (transferentzia RNA) molekula batek aminoazido egokia darama eta mRNAko kodonarekin parekatzen den antikodon bat du. tRNA zuzena lotzen denean, erribosomak aminoazidoak polipeptido-kate batean biltzen ditu, stop kodon batera iritsi arte, eta horrek itzulpenaren amaiera markatzen du.
Hemen DNAren eta RNAren arteko erlazioa eragiketa-segida gisa ikusten da: DNAk argibideak gordetzen ditu, RNAk argibideak eramaten ditu, RNA t-k argibideak itzultzen ditu eta RNA r-k proteinen muntaketa burutzen duen makineria osatzen du.
Geneen adierazpenean eragina duten beste RNA mota batzuk
mRNAz, tRNAz eta rRNAz gain, beste RNA mota askok jokatzen dute zeregina geneen adierazpenean, batez ere erregulazioan . Adibidez:
– miRNA (mikroRNA) eta siRNA (interferentzia-RNA txikia): RNA txiki hauek mRNA espezifikoei lotu daitezke, eta horrek suntsitzea edo itzulpena inhibitzea eragiten du. Beraz, RNAk zeregin zuzena du geneen adierazpena “itzaltzean”.
– lncRNA (RNA luze ez-kodetzailea): RNA luze ez-kodetzaileak geneen espresioa erregulatzen du hainbat mekanismoren bidez, hala nola kromatina aldatzen duten proteinak errekrutatuz edo mRNAren egonkortasunean eraginez.
– snRNA (RNA nuklear txikia): introi-exoi empalmearen osagai garrantzitsua da esplizeosomaren bidez.
RNA erregulatzaileen existentziak iradokitzen du DNAren eta RNAren arteko erlazioa ez dela noranzko bakarreko kale soil bat. RNAk modulatu dezake zenbat DNA informazio proteina bihurtzen den, noiz eta zelula mota espezifikoetan.
Geneen adierazpenaren erregulazioa: DNAtik RNArako kontrol puntuak
Zelulek ez dituzte gene guztiak uneoro adierazten. Geneen adierazpenaren erregulazioa hainbat mailatan gerta daiteke, batez ere:
1. DNA/kromatinaren erregulazioa (eukariotoetan bakarrik): DNA kondentsatu edo tolestu daiteke histona aldaketen eta DNA metilazioen bidez. Gehiegi kondentsatzen den DNA zaila da transkribatzen.
2. Transkripzioaren erregulazioa: transkripzio faktoreek zehazten dute RNA polimerasak transkripzioa has dezakeen ala ez.
3. Transkripzio osteko erregulazioa: splicing alternatiboa, RNAren edizioa eta RNAren egonkortasuna eta garraioa barne hartzen ditu.
4. Itzulpenaren erregulazioa: mRNA azkarrago edo motelago itzul daiteke zelularen baldintzen arabera.
5. Itzulpen osteko erregulazioa: sortutako proteinak beharren arabera aldatu edo suntsitu daitezke.
Etapa bakoitzean, DNAk informazioaren oinarria eskaintzen du, eta RNAk, berriz, informazio horretatik zenbat produktu bihurtzen den zehazten duen exekutore eta erregulatzaile nagusia da.
Ondorioa
DNAren eta RNAren arteko harremana geneen adierazpenean bizitzak maila molekularrean nola funtzionatzen duenaren muina da. DNAk informazio genetikoaren biltegi egonkor gisa balio du, eta RNAk, berriz, informazio hori transkribatzeaz, garraiatzeaz, itzultzeaz eta baita erregulatzeaz ere arduratzen da. Transkripzioak DNAren informazioa RNA bihurtzen du, eta itzulpenak, ondoren, RNAren informazioa proteina bihurtzen du. Gainera, kodetzen ez duten RNA mota desberdinek RNAren zeregina zabaltzen dute geneen adierazpenaren erregulatzaile gisa, sistema dinamikoagoa eta ingurunearekiko sentikorragoa bihurtuz. Harreman hau ulertzeak herentziaren oinarria, organismoen garapena, hainbat gaixotasun genetikoren arrazoiak eta geneetan oinarritutako terapien potentziala hobeto ulertzen lagun diezaguke.
