טראַנסקריפּציע מעכאַניזמען אין מאָלעקולאַרער ביאָלאָגיע
טראַנסקריפּציע איז אַ פונדאַמענטאַלער פּראָצעס אין מאָלעקולאַרער ביאָלאָגיע וואָס פֿאַרבינדט די גענעטישע אינפֿאָרמאַציע אין DNA מיט דער פּראָדוקציע פֿון RNA מאָלעקולן. דורך טראַנסקריפּציע ווערט די נוקלעאָטיד סיקוואַנס אין DNA "איבערגעזעצט" אין RNA, וואָס קען דאַן דינען ווי אַ מעסענדזשער RNA (mRNA) פֿאַר פּראָטעין סינטעז, אָדער ווי אַנדערע פֿונקציאָנעלע RNAs ווי rRNA און tRNA. דער פּראָצעס איז אַן עיקרדיקער טייל פֿון דער צענטראַלער דאָגמע פֿון ביאָלאָגיע: DNA → RNA → פּראָטעין. כאָטש עס קען קלינגען פּשוט, טראַנסקריפּציע באַשטייט פֿון אַ סעריע אָרגאַניזירטע טריט, פֿאַרשידענע ענזימען, און אַ שטרענגע רעגולאַציע אַזוי אַז צעלן קענען אויסדריקן גענעס פּונקט ווי נויטיק.
גרונטלעכע קאנצעפטן פון טראַנסקריפּציע
אין טראַנסקריפּציע, ווערט נאָר איינער פון די DNA שטריקלען גענוצט ווי אַ מוסטער שטריק. די RNA פּאָלימעראַזע ענזיים לייענט דעם מוסטער שטריק פון 3' צו 5' און סינטעזירט נייע RNA אין דער 5' צו 3' ריכטונג. די רעזולטאַט RNA סיקוואַנס איז קאָמפּלעמענטאַר צו דער DNA מוסטער שטריק, מיט אַ וויכטיקן חילוק: RNA ניצט די באַזע אוראַסיל (U) אַנשטאָט טימין (T). אַזוי, אויב A איז פאָרשטעלן אין DNA, איז U די באַזע פּאָר אין RNA, און אויב C איז פאָרשטעלן, איז G די באַזע פּאָר (און פארקערט).
טראַנסקריפּציע קען פּאַסירן אין פֿאַרשידענע טיפּן גענען. פּראָטעין-קאָדירנדיקע גענען פּראָדוצירן mRNA, בשעת אַנדערע גענען קענען פּראָדוצירן ניט-קאָדירנדיקע RNA וואָס ווערט נישט איבערגעזעצט אין פּראָטעין אָבער האָט סטרוקטורעלע און רעגולאַטאָרישע פֿונקציעס, ווי rRNA (ריבאָסאָמאַל בויבלאָקס), tRNA (אַמינאָ זויער טרעגער), snRNA (ספּלייסינג), און פֿאַרשידענע טיפּן miRNA/lncRNA וואָס רעגולירן גען אויסדרוק.
הויפּט קאָמפּאָנענטן און אונטערשיידן צווישן פּראָקאַריאָטן און עוקאַריאָטן
אין פּראָקאַריאָטן (למשל, באַקטעריעס), איז דער טראַנסקריפּציע פּראָצעס גאַנץ פּשוט. עס איז בכלל דאָ אַן איינציקע ערשטיקע רנאַ פּאָלימעראַזע, געהאָלפֿן דורך אַ סיגמאַ פאַקטאָר, וואָס דערקענט דעם פּראָמאָטער. דערצו, ווײַל באַקטעריעס האָבן נישט קיין קערן, קענען טראַנסקריפּציע און טראַנסלאַציע פּאַסירן סיימאַלטייניאַסלי אין שכנותדיקע ערטער.
אין קאנטראסט, אין אייקאריאטן (למשל, מענטשן), איז טראנסקריפציע מער קאמפלעקס. עטלעכע RNA פאלימעראזעס זענען פאראן: RNA פאלימעראז I (טראנסקריבירט געוויסע rRNAs), RNA פאלימעראז II (טראנסקריבירט mRNAs און געוויסע snRNAs/miRNAs), און RNA פאלימעראז III (טראנסקריבירט tRNAs און 5S rRNAs). דערצו, אייקאריאטישע DNA איז פארפאקט אין כראמאטין, אזוי צוטריט צו גענעס פארלאנגט נאָך רעגולאציע, אריינגערעכנט היסטאן מאדיפיקאציע, כראמאטין רעמאדעלינג, און פארשידענע אלגעמיינע און ספעציפישע טראנסקריפציע פאקטארן.
שטאפל 1: אנהויב פון טראנסקריפציע
איניציאציע איז דער ערשטער שטאפל ווען די טראנסקריפציע מאשינעריע ווערט צוזאמענגעשטעלט אין דער ריכטיגער לאקאציע אויף דער דנ״א. דער פראצעס הייבט זיך אן מיט דער דערקענונג פון א פראמאטער, א ספעציפישע דנ״א סיקווענץ ארויף פון א גען וואס באשטימט דעם אנהייב פונקט פון טראנסקריפציע.
איניציאַציע אין פּראָקאַריאָטן
אין באַקטעריע, העלפֿן סיגמאַ פאַקטאָרן RNA פּאָלימעראַזע דערקענען וויכטיקע פּראָמאָטער עלעמענטן ווי די פּריבנאָוו קעסטל און די 35 קעסטל. נאָכדעם וואָס RNA פּאָלימעראַזע בינדט זיך צום פּראָמאָטער, פאָרמירט זיך אַ "געשלאָסענער קאָמפּלעקס". די DNA אַרום דעם אָנהייב פּונקט עפֿנט זיך דאַן טיילווייז, פאָרמירנדיק אַן "אָפֿענעם קאָמפּלעקס," וואָס דערמעגלעכט RNA פּאָלימעראַזע צו אָנהייבן צוזאַמענשטעלן די ערשטע RNA נוקלעאָטידן.
איניציאַציע אין עוקאַריאָטן
אין עוקאַריאָטן, נעמט איניציאַציע אײַן אַ סך פּראָטעאינען. אין גענעס טראַנסקריבירט דורך RNA פּאָלימעראַזע II, פּראָמאָטערס אָפט (כאָטש נישט שטענדיק) אַנטהאַלטן עלעמענטן ווי אַ TATA באָקס. די TATA-בינדינג פּראָטעין (TBP), טייל פֿון די TFIID קאָמפּלעקס, דערקענט די TATA באָקס און רעקרוטירט אַנדערע אַלגעמיינע טראַנסקריפּציע פאַקטאָרן (TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIF, און TFIIH) ווי אויך RNA פּאָלימעראַזע II. דער קאָמפּלעקס ווערט גערופֿן דער פאַר-איניציאַציע קאָמפּלעקס.
TFIIH שפּילט אַ וויכטיקע ראָלע ווײַל עס האָט העליקאַזע (DNA אַנוויינדינג) און קינאַזע אַקטיוויטעט, וואָס פאָספאָרילירט די CTD (C-טערמינאַל דאָמעין) פון RNA פּאָלימעראַזע II. CTD פאָספאָרילאַציע העלפֿט RNA פּאָלימעראַזע II "באַפֿרײַען" פֿון דעם פּראָמאָטער און אַרײַנגיין אין דער פֿאַרלענגערונג פֿאַזע, בשעת עס גיט אויך אַ פּלאַטפאָרמע פֿאַר RNA פּראַסעסינג פּראָטעאינען.
שטאַפּל 2: טראַנסקריפּציע פֿאַרלענגערונג
נאך דער איניציאציע, באוועגט זיך RNA פאלימעראז צוזאמען דעם טעמפלאט דנ״א און פארלענגערט די RNA קייט. RNA נוקלעאטידן (ATP, UTP, GTP, CTP) ווערן צוגעגעבן איינס נאכן אנדערן, ווען באזע פאארן פאסירן. בעת דער פארלענגערונג, פארמירט RNA פאלימעראז א טראנסקריפציע באבל וואו די דנ״א לאזט זיך צייטווייליג אפ. הינטער דער פאלימעראז לאזט זיך די דנ״א אפ, בשעת די ניי-געפארמטע RNA פארלאזט דעם ענזיים קאמפלעקס.
פארלענגערונג האט אויך א באגרענעצטן פּרוּפֿרידינג מעקאַניזם. אויב עס פּאַסירט אַ טעות אין פּאָרן, קען RNA פּאָלימעראַזע פּויזירן און קאָריגירן דעם טעות דורך אָפּשניידן דעם אומרעכטן עק פֿון דער RNA, און דערנאָך פֿאָרזעצן די סינטעז.
אין עוקאַריאָטן, ווערט די פֿאַרלענגערונג אָפֿט באַגלייט מיט נאָך רעגולאַציע, ווי צום ביישפּיל אַ פּויזע פֿון RNA פּאָלימעראַזע II לעבן דעם פּראָמאָטער. די פּויזע איז וויכטיק פֿאַר קאָאָרדינירטע גענע רעגולאַציע און גרייטקייט פֿאַר שנעלער טראַנסקריפּציע ווען די צעל באַקומט ספּעציפֿישע סיגנאַלן.
שטאַפּל 3: ענדיקונג פון טראַנסקריפּציע
טערמינאַציע איז דער פּראָצעס פון אָפּשטעלן טראַנסקריפּציע און באַפרייען RNA און RNA פּאָלימעראַזע פון DNA.
טערמינאַציע אין פּראָקאַריאָטן
עס זענען דא צוויי הויפּט מעכאניזמען:
1. אינטרינסישע (rho-אומאפהענגיקע) טערמינאציע: DNA האט א סיקווענץ וואס פראדוצירט GC-רייכע RNA וואס פארמירט א הארנאדל סטרוקטור, נאכגעפאלגט דורך א U-רייכע סיקווענץ. די הארנאדל מאכט אז RNA פאלימעראז זאל זיך אפשטעלן און די RNA-DNA בונד ווערט שוואכער אזוי אז דער קאמפלעקס צעשיידט זיך.
2. ראָ-אָפּהענגיקע טערמינאַציע: די ראָ פּראָטעין (העליקאַזע) באַהעפט זיך צום RNA און באַוועגט זיך נאָך אים ביז עס דערגרייכט די פּויזירטע RNA פּאָלימעראַזע, און דערנאָך לאָזט עס אַרויס די RNA פֿונעם טראַנסקריפּציע קאָמפּלעקס.
טערמינאַציע אין עוקאַריאָטן (RNA פּאָלימעראַזע II)
אין פילע גענעס, RNA פּאָלימעראַזע II גיט איבער אַ פּאָליאַדענילאַטיאָן סיגנאַל (למשל, AAUAAA אין RNA) און ווערט דערנאָך צעשפּאָלטן דורך אַ פּראַסעסינג קאָמפּלעקס. נאָך צעשפּאָלטן, קען טערמינאַציע פּאַסירן דורך אַ "טאָרפּעדאָ" מאָדעל (אַן עקסאָנוקלעאַזע ענזיים דעגראַדירט די פארבליבענע RNA און יאָגט די פּאָלימעראַזע) אָדער אַ קאָמפּלעקס קאָנפאָרמאַציאָנעל ענדערונג מאָדעל. טערמינאַציע אין RNA פּאָלימעראַזעס I און III האט אַן אַנדערן, מער סיקוואַנס-ספּעציפֿישן מעханіזם.
RNA פּראַסעסינג אין עוקאַריאָטן: פון פאַר-mRNA צו דערוואַקסן mRNA
א גרויסער אונטערשייד צווישן פראקאריאטן און איוקאריאטן איז אז איוקאריאטישע mRNA מוז בכלל ווערן פראצעסירט איידער עס קען ווערן איבערגעזעצט. די פראצעסירונג פאסירט קא-טראנסקריפציאנעל (צוזאמען מיט טראנסקריפציע) און נעמט אריין:
1. 5' קאַפּ אַטאַטשמענט: צוגאב פון אַ 7-מעטהילגואַנאָסין גרופּע צו די 5' עק. די קאַפּ באַשיצט די RNA פון דעגראַדאַציע, העלפֿט עקספּאָרט צו די ציטאָפּלאַזמע, און איז וויכטיק פֿאַר איבערזעצונג איניציאַציע.
2. ספּלייסינג: באַזייַטיקונג פון ינטראָנס און ספּלייסינג פון עקסאָנס דורך די ספּלייסאָסאָם. אַלטערנאַטיווע ספּלייסינג קען פּראָדוצירן קייפל פּראָטעין יסאָפאָרמז פון אַן איינציקן גען, וואָס פאַרגרעסערט פּראָטעאָם דייווערסיטי.
3. פּאָליאַדענילאַציע (פּאָלי-A עק): צוגאב פון אַ פּאָלי-A עק צום 3' עק. דער עק פאַרגרעסערט mRNA סטאַביליטעט, העלפֿט עקספּאָרט, און אַפעקטירט איבערזעצונג עפעקטיווקייט.
נישט-פארארבעטע RNA (pre-mRNA) ווערט געווענליך נישט איבערגעזעצט. די צעל'ס קוואַליטעט קאָנטראָל סיסטעם וועט האַלטן אָדער דעגראַדירן דעפעקטיווע RNA.
טראַנסקריפּציאָנעלע רעגולאַציע: פארוואס זענען נישט אַלע גענעס אַקטיוו אַלע מאָל?
טראַנסקריפּציע איז דער ערשטיקער קאָנטראָל פונקט פֿאַר גען אויסדרוק. צעלן רעגולירן וועלכע גענען זענען אַקטיוו, ווי שטאַרק זיי זענען טראַנסקריבירט, און ווען טראַנסקריפּציע זאָל זיין אָפּגעשטעלט. די רעגולאַציע אַלאַוז צעלן צו רעאַגירן צו סביבה ענדערונגען, כאָרמאָנאַל סיגנאַלן, דרוק, אָדער אַנטוויקלונג באדערפענישן.
אין פּראָקאַריאָטן, רעגולאַציע אָפט ינוואַלווז אָפּעראָנס, אַזאַ ווי די לאַק אָפּעראָן, וואָס אַקטיוויז די לאַקטאָז-ספּלייטינג ענזיים בלויז ווען לאַקטאָז איז פאָרשטעלן. רעפּרעסאָר און אַקטיוואַטאָר פאַקטאָרן קענען ינכיבאַט אָדער פֿאַרבעסערן RNA פּאָלימעראַזע רעקרוטמענט.
אין עוקאַריאָטן, איז רעגולאַציע מער קאָמפּליצירט. עלעמענטן ווי ענהאַנסערס און סיילענסערס קענען זיין ליגן ווייט פון דעם פּראָמאָטער אָבער השפּעה האָבן אויף טראַנסקריפּציאָנעלע טעטיקייט דורך דנאַ פאָלדינג און פּראָטעין ינטעראַקשאַנז. דערצו, כראָמאַטין באדינגונגען (למשל, היסטאָן אַסעטילאַטיאָן, וואָס מאכט דנאַ מער "אָפֿן") באַשטימען באַדייטנד צי אַ גען איז צוטריטלעך פֿאַר די טראַנסקריפּציאָנעלע מאַשינערי.
קלאָוזינג
דער מעכאניזם פון טראַנסקריפּציע איז אין צענטער פון ווי גענעטישע אינפארמאציע ווערט אויסגעדריקט אין RNA, סיי ווי אַן אינטערמידייט פֿאַר פּראָטעין סינטעז און סיי ווי אַ פונקציאָנעלע מאָלעקול וואָס פירט אויס רעגולאַטאָרישע און סטרוקטורעלע ראָלעס. דער פּראָצעס פּאַסירט דורך דריי הויפּט סטאַגעס - איניציאַציע, פֿאַרלענגערונג און טערמינאַציע - מיט פֿאַרשידענע קאָמפּלעקסיטעט צווישן פּראָקאַריאָטן און עוקאַריאָטן. אין עוקאַריאָטן איז טראַנסקריפּציע ענג אינטעגרירט מיט RNA פּראַסעסינג ווי 5' קאַפּ פאָרמאַציע, ספּלייסינג און פּאָליאַדענילאַטיאָן. ווייל טראַנסקריפּציע איז אויך אונטערטעניק צו העכסט רעגולירטע רעגולאַציע, איז פֿאַרשטיין דעם פּראָצעס קריטיש אין אַ ברייטע קייט פון פעלדער, פֿון גענעטיק און ביאָטעכנאָלאָגיע ביז מאָלעקולאַרע מעדיצין, אַרייַנגערעכנט אין פֿאַרשטיין קראַנקייטן וואָס אַרייַנציען באַגרענעצטע גענע אויסדרוק.
