Àwọn Ọ̀nà Ìkọ̀wé Ìkọ̀wé nínú Ẹ̀kọ́ Ìmọ̀ Ẹ̀dá Molecular
Ìkọ̀wé jẹ́ ìlànà pàtàkì nínú ìmọ̀ nípa ẹ̀dá alààyè tí ó so ìwífún nípa ẹ̀dá alààyè nínú DNA pọ̀ mọ́ ìṣẹ̀dá àwọn mọ́lẹ́kúùlù RNA. Nípasẹ̀ ìkọ̀wé, ìtẹ̀lé nucleotide nínú DNA ni a "túmọ̀" sí RNA, èyí tí ó lè ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìránṣẹ́ RNA (mRNA) fún ìṣẹ̀dá amuaradagba, tàbí gẹ́gẹ́ bí àwọn RNA iṣẹ́ míràn bíi rRNA àti tRNA. Ìlànà yìí jẹ́ apá pàtàkì nínú ẹ̀kọ́ pàtàkì ti ìmọ̀ nípa ẹ̀dá alààyè: DNA → RNA → Prótéènì. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ó lè dún bí ohun tí ó rọrùn, ìkọ̀wé ní àwọn ìgbésẹ̀ tí a ṣètò, onírúurú enzyme, àti ìlànà tí ó le koko kí àwọn sẹ́ẹ̀lì lè sọ àwọn jínì jáde gẹ́gẹ́ bí ó ṣe pọndandan.
Àwọn ìlànà ìpìlẹ̀ ti ìkọ̀wé
Nínú ìkọ̀wé, ọ̀kan lára àwọn okùn DNA ni a lò gẹ́gẹ́ bí okùn template. Enzymu polymerase RNA ka okùn template láti 3' sí 5' ó sì ṣe àkójọpọ̀ RNA tuntun ní ìtọ́sọ́nà 5' sí 3'. Ìtẹ̀léra RNA tí ó jáde wá jẹ́ àfikún sí okùn template DNA, pẹ̀lú ìyàtọ̀ pàtàkì kan: RNA ń lo uracil ipilẹ (U) dípò thymine (T). Nítorí náà, tí A bá wà nínú DNA, U ni okùn ipilẹ ninu RNA, tí C bá sì wà, G ni okùn ipilẹ (àti ní ìdàkejì).
Àkójọpọ̀ lè wáyé nínú onírúurú àwọn jínì. Àwọn jínì tí ń ṣe àkójọpọ̀ èròjà protein máa ń ṣe mRNA, nígbà tí àwọn jínì mìíràn lè ṣe àkójọpọ̀ RNA tí kì í ṣe àkójọpọ̀ tí a kò túmọ̀ sí amuaradagba ṣùgbọ́n tí ó ní àwọn iṣẹ́ ìṣètò àti ìlànà, bíi rRNA (àwọn ohun èlò ìkọ́lé ribosomal), tRNA (àwọn ohun èlò amino acid), snRNA (splicing), àti onírúurú irú miRNA/lncRNA tí ó ń ṣàkóso ìfihàn ìran.
Awọn eroja akọkọ ati awọn iyatọ laarin awọn prokaryotes ati awọn eukaryotes
Nínú àwọn prokaryotes (fún àpẹẹrẹ, bakitéríà), ìlànà ìkọ̀wé náà rọrùn díẹ̀. Ní gbogbogbòò, polymerase RNA àkọ́kọ́ kan wà, tí a fi àmì sígma ṣe ìrànlọ́wọ́ rẹ̀, tí ó ń dá olùgbékalẹ̀ mọ̀. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, nítorí pé bakitéríà kò ní nucleus, ìkọ̀wé àti ìtumọ̀ lè wáyé ní àkókò kan náà ní àwọn ibi tí ó wà ní ẹ̀gbẹ́.
Ní ìyàtọ̀ sí èyí, nínú àwọn eukaryotes (fún àpẹẹrẹ, ènìyàn), ìkọ̀wé jẹ́ ohun tó díjú jù. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ polymerases RNA ló wà: RNA polymerase I (ó ń ṣàkọsílẹ̀ àwọn rRNA kan), RNA polymerase II (ó ń ṣàkọsílẹ̀ àwọn mRNA àti àwọn snRNA/miRNAs kan), àti RNA polymerase III (ó ń ṣàkọsílẹ̀ àwọn tRNA àti 5S rRNAs). Jù bẹ́ẹ̀ lọ, DNA eukaryotic wà nínú chromatin, nítorí náà, lílo àwọn jínì nílò ìlànà afikún, títí kan ìyípadà histone, àtúnṣe chromatin, àti onírúurú àwọn ohun ìkọ̀wé gbogbogbòò àti pàtó.
Ipele 1: Bibẹrẹ kikọsilẹ
Ìbẹ̀rẹ̀ ni ìpele àkọ́kọ́ nígbà tí a bá kó ẹ̀rọ ìkọ̀wé jọ sí ibi tí ó tọ́ lórí DNA. Ìlànà yìí bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú mímọ olùgbékalẹ̀ kan, ìtẹ̀lé DNA pàtó kan ní òkè jínì kan tí ó ń pinnu ibi ìbẹ̀rẹ̀ ìkọ̀wé.
Ibẹrẹ ninu awọn prokaryotes
Nínú bakitéríà, àwọn ohun tí ó ní í ṣe pẹ̀lú sigma factors ń ran RNA polymerase lọ́wọ́ láti mọ àwọn èròjà pàtàkì tí ó ní í ṣe pẹ̀lú promoterase bíi àpótí Pribnow àti àpótí 35. Lẹ́yìn tí RNA polymerase bá so mọ́ promoterase náà, “complex” kan yóò ṣẹ̀dá. DNA tí ó yí ibi ìbẹ̀rẹ̀ padà yóò sì ṣí sílẹ̀ díẹ̀, yóò sì ṣẹ̀dá “complex tí ó ṣí sílẹ̀,” èyí tí yóò jẹ́ kí RNA polymerase bẹ̀rẹ̀ sí í kó àwọn nucleotides RNA àkọ́kọ́ jọ.
Ìbẹ̀rẹ̀ nínú eukaryotes
Nínú eukaryotes, ìpilẹ̀ṣẹ̀ ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn protein nínú. Nínú àwọn jínì tí RNA polymerase II kọ sílẹ̀, àwọn olùgbékalẹ̀ sábà máa ń ní àwọn èròjà bíi àpótí TATA. Prótéènì TATA-binding (TBP), apá kan nínú ìdàpọ̀ TFIID, mọ àpótí TATA ó sì ń gba àwọn ohun èlò ìkọ̀wé gbogbogbò mìíràn (TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIF, àti TFIIH) àti RNA polymerase II. Ìdàpọ̀ yìí ni a ń pè ní ìdàpọ̀ ṣáájú ìpilẹ̀ṣẹ̀.
TFIIH kó ipa pàtàkì nítorí pé ó ní helicase (ìtútù DNA) àti ìṣiṣẹ́ kinase, èyí tí ó ń mú kí CTD (C-terminal domain) ti RNA polymerase II phosphorylation pọ̀ sí i. CTD phosphorylation ń ran RNA polymerase II lọ́wọ́ láti “tú” kúrò nínú olùgbékalẹ̀ náà kí ó sì wọ inú ìpele ìtẹ̀síwájú, nígbà tí ó tún ń pèsè ìpìlẹ̀ fún àwọn protein ìṣiṣẹ́ RNA.
Ipele 2: Gbigbe transcription
Lẹ́yìn ìbẹ̀rẹ̀, RNA polymerase ń lọ sí ẹ̀gbẹ́ DNA àwòṣe náà ó sì ń gùn sí i. A ń fi àwọn nucleotides RNA (ATP, UTP, GTP, CTP) kún un lọ́kọ̀ọ̀kan, bí àwọn ìpìlẹ̀ méjì ṣe ń ṣẹlẹ̀. Nígbà gígùn, RNA polymerase ń ṣẹ̀dá ìtúpalẹ̀ kan níbi tí DNA ti ń tú sílẹ̀ fún ìgbà díẹ̀. Lẹ́yìn polymerase, DNA náà ń tú sílẹ̀, nígbà tí RNA tuntun tí a ṣẹ̀dá jáde kúrò nínú àkópọ̀ enzyme náà.
Elongation tun ni eto kika ti o lopin. Ti aṣiṣe ba waye, RNA polymerase le da duro ki o si se atunse aṣiṣe naa nipa gige opin ti ko tọ ti RNA, lẹhinna tẹsiwaju iṣelọpọ.
Nínú àwọn eukaryotes, ìfàgùn a máa ń tẹ̀lé ìfàgùn pẹ̀lú ìlànà afikún, bíi dídúró RNA polymerase II nítòsí olùgbékalẹ̀. Ìdádúró yìí ṣe pàtàkì fún ìṣètò jínì tí a ṣètò àti ìmúrasílẹ̀ fún ìkọ̀wé kíákíá nígbà tí sẹ́ẹ̀lì náà bá gba àwọn àmì pàtó.
Ipele 3: Ipari kikọsilẹ
Ìparí ni ilana idaduro kikọsilẹ ati itusilẹ RNA ati RNA polymerase lati inu DNA.
Ipari ninu awọn prokaryotes
Awọn ọna ṣiṣe akọkọ meji lo wa:
1. Ìparí nínú ara (tí kò ní rho-independent): DNA ní ìtẹ̀léra kan tí ó ń ṣe RNA ọlọ́rọ̀ GC tí ó ń ṣe ìrísí hairpin, lẹ́yìn náà ni ìtẹ̀léra U-rich tẹ̀lé e. Ìtẹ̀léra hairpin náà ń mú kí RNA polymerase dúró, ìsopọ̀ RNA-DNA sì ń dínkù kí ìṣọ̀kan náà lè yapa.
2. Ìparí ìparí Rho-dependent: Prótéènì rho (helicase) so mọ́ RNA ó sì ń tẹ̀lé e títí ó fi dé polymerase RNA tí a dá dúró, lẹ́yìn náà ó tú RNA náà sílẹ̀ láti inú àkópọ̀ ìkọ̀wé.
Ìparí nínú àwọn eukaryotes (RNA polymerase II)
Nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìran, RNA polymerase II ń kọjá àmì polyadenylation (fún àpẹẹrẹ, AAUAAA nínú RNA) lẹ́yìn náà ni a ó sì fi àkópọ̀ ìṣiṣẹ́ kan gé e kúrò. Lẹ́yìn tí a bá ti gé e kúrò, ìparẹ́ lè wáyé nípasẹ̀ àpẹẹrẹ "torpedo" (ẹ́ńsáìmù exonuclease kan ń ba RNA tó kù jẹ́ ó sì ń lépa polymerase) tàbí àpẹẹrẹ ìyípadà ìṣètò tó díjú. Ìparẹ́ nínú àwọn polymerase RNA I àti III ní ìlànà tó yàtọ̀, tó ṣe pàtó sí ìtẹ̀léra.
Ìṣiṣẹ́ RNA nínú eukaryotes: láti pre-mRNA sí àgbà mRNA
Ìyàtọ̀ pàtàkì kan láàrín àwọn prokaryotes àti eukaryotes ni pé a gbọ́dọ̀ ṣe àgbékalẹ̀ mRNA eukaryotic kí a tó lè túmọ̀ rẹ̀. Ìṣiṣẹ́ yìí máa ń wáyé ní ìfọwọ́sowọ́pọ̀ (pẹ̀lú ìfọwọ́sowọ́pọ̀) ó sì ní nínú:
1. Àfikún ìbòrí 5': Àfikún ẹgbẹ́ 7-methylguanosine sí òpin 5'. Ìbòrí náà ń dáàbò bo RNA kúrò lọ́wọ́ ìbàjẹ́, ó ń ran ìtajà lọ sí cytoplasm, ó sì ṣe pàtàkì fún ìbẹ̀rẹ̀ ìtumọ̀.
2. Ìsopọ̀: Yíyọ introns kúrò àti ìsopọ̀ exons nípasẹ̀ spliceosome. Ìsopọ̀ mìíràn lè mú ọ̀pọ̀lọpọ̀ isoforms protein jáde láti inú jiini kan ṣoṣo, èyí sì lè mú kí onírúurú proteome pọ̀ sí i.
3. Polyadenylation (poly-A iru): Fifi iru poly-A kun si opin 3'. Iru yii mu ki iduroṣinṣin mRNA pọ si, o ṣe iranlọwọ fun gbigbejade, o si ni ipa lori ṣiṣe itumọ.
A kìí sábà túmọ̀ RNA tí a kò tíì ṣe iṣẹ́ (pre-mRNA). Ètò ìṣàkóso dídára sẹ́ẹ̀lì náà yóò pa RNA tí ó ní àbùkù mọ́ tàbí kí ó ba á jẹ́.
Ìlànà ìkọ̀wé: kí ló dé tí gbogbo àwọn jínì kò fi ń ṣiṣẹ́ ní gbogbo ìgbà?
Ìkọ̀wé ni ibi ìdarí pàtàkì fún ìfarahàn jínì. Àwọn sẹ́ẹ̀lì ló ń ṣàkóso àwọn jínì tó ń ṣiṣẹ́, bí wọ́n ṣe lágbára tó, àti ìgbà tí ó yẹ kí a dá ìkọ̀wé dúró. Ìlànà yìí ń jẹ́ kí àwọn sẹ́ẹ̀lì dáhùn sí àwọn ìyípadà àyíká, àwọn àmì homonu, wàhálà, tàbí àìní ìdàgbàsókè.
Nínú àwọn prokaryotes, ìlànà sábà máa ń ní àwọn operon nínú, bíi lac operon, èyí tí ó máa ń mú kí enzyme tí ń pín lactose ṣiṣẹ́ nígbà tí lactose bá wà. Àwọn ohun tí ń dín agbára àti àwọn ohun tí ń mú kí activator factors lè dí tàbí kí wọ́n mú kí RNA polymerase gba agbára pọ̀ sí i.
Nínú àwọn eukaryotes, ìlànà jẹ́ ohun tó díjú jù. Àwọn èròjà bíi àwọn ohun tó ń mú kí ara gbóná àti àwọn ohun tó ń pa ẹnu mọ́ lè wà ní ibi tó jìnnà sí olùgbékalẹ̀ ṣùgbọ́n wọ́n lè ní ipa lórí ìṣiṣẹ́ ìkọ̀wé nípasẹ̀ ìfọ́pọ̀ DNA àti ìbáṣepọ̀ amuaradagba. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn ipò chromatin (fún àpẹẹrẹ, histone acetylation, èyí tó mú kí DNA “ṣí sílẹ̀”) ń pinnu bóyá jínì kan wà fún ẹ̀rọ ìkọ̀wé.
Penutup
Ọ̀nà ìkọ̀wé ìkọ̀wé ni ó wà ní ọkàn bí a ṣe ń fi ìwífún nípa ìran hàn nínú RNA, gẹ́gẹ́ bí àárín fún ìṣẹ̀dá amuaradagba àti gẹ́gẹ́ bí mọ́líkúùlù iṣẹ́ tí ó ń ṣe àwọn ipa ìlànà àti ìṣètò. Ìlànà yìí máa ń wáyé nípasẹ̀ àwọn ìpele pàtàkì mẹ́ta—ìbẹ̀rẹ̀, gígùn, àti ìparí—pẹ̀lú onírúurú ìṣòro láàrín àwọn prokaryotes àti eukaryotes. Nínú àwọn eukaryotes, ìkọ̀wé ìkọ̀wé ní ìṣọ̀kan pẹ̀lú ìṣiṣẹ́ RNA bíi ìṣẹ̀dá 5' cap, splicing, àti polyadenylation. Nítorí pé ìkọ̀wé ìkọ̀wé náà tún wà lábẹ́ ìlànà gíga, lílóye ìlànà yìí ṣe pàtàkì ní onírúurú pápá, láti inú ìṣẹ̀dá àti ìmọ̀-ẹ̀rọ bayotechnology sí ìṣègùn mọ́líkúùlù, títí kan ní lílóye àwọn àrùn tí ó ní ìṣiṣẹ́ jínì tí kò dára.
