De DNA-vertaling is het proces waarbij de informatie in de boodschapper-RNA's geproduceerd tijdens transcriptie (de kopie van de informatie in een DNA-sequentie in de vorm van RNA) wordt 'vertaald' in een aminozuursequentie door middel van eiwitsynthese.
Vanuit een cellulair perspectief is genexpressie een relatief complexe aangelegenheid die plaatsvindt in twee stappen: transcriptie en translatie..
Alle genen die tot expressie worden gebracht (of ze nu coderen voor peptidesequenties, dat wil zeggen eiwitten) doen dit aanvankelijk door de informatie in hun DNA-sequentie over te brengen naar een boodschapper-RNA (mRNA) -molecuul via een proces dat transcriptie wordt genoemd..
Transcriptie wordt bereikt door speciale enzymen die bekend staan als RNA-polymerasen, die een van de complementaire strengen van het gen-DNA gebruiken als een sjabloon voor de synthese van een "pre-mRNA" -molecuul, dat vervolgens wordt verwerkt om een volwassen mRNA te vormen..
Voor genen die coderen voor eiwitten, wordt de informatie in rijpe mRNA's 'gelezen' en vertaald in aminozuren volgens de genetische code, die specificeert welk codon of nucleotide-triplet overeenkomt met welk specifiek aminozuur..
De specificatie van de aminozuursequentie van een eiwit hangt daarom af van de initiële sequentie van stikstofbasen in het DNA die overeenkomt met het gen en vervolgens in het mRNA dat deze informatie van de kern naar het cytosol (in eukaryote cellen) draagt; proces dat ook wordt gedefinieerd als mRNA-geleide eiwitsynthese.
Aangezien er 64 mogelijke combinaties zijn van de 4 stikstofbasen die DNA en RNA vormen en slechts 20 aminozuren, kan een aminozuur worden gecodeerd door verschillende tripletten (codons), en daarom wordt gezegd dat de genetische code "gedegenereerd" is. (behalve het aminozuur methionine, dat wordt gecodeerd door een uniek AUG-codon).
Artikel index
Bij eukaryote cellen vindt transcriptie plaats in de celkern en translatie in het cytosol, dus de mRNA's die tijdens het eerste proces worden gevormd spelen ook een rol bij het transport van informatie van de celkern naar het cytosol, waar de cellen worden aangetroffen. (ribosomen).
Het is belangrijk om te vermelden dat de compartimentering van transcriptie en translatie in eukaryoten waar is voor de kern, maar niet hetzelfde voor organellen met een eigen genoom, zoals chloroplasten en mitochondriën, die systemen hebben die meer lijken op die van prokaryote organismen..
Eukaryote cellen hebben ook cytosolische ribosomen die zijn bevestigd aan de membranen van het endoplasmatisch reticulum (ruw endoplasmatisch reticulum), waarin de translatie plaatsvindt van eiwitten die bestemd zijn om in celmembranen te worden ingebracht of die posttranslationele verwerking vereisen die in dat compartiment plaatsvindt..
De mRNA's worden aan hun uiteinden gewijzigd terwijl ze worden getranscribeerd:
- Wanneer het 5'-uiteinde van het mRNA tijdens transcriptie uit het oppervlak van RNA-polymerase II komt, wordt het onmiddellijk 'aangevallen' door een groep enzymen die een 'kap' synthetiseren die is samengesteld uit 7-methylguanylaat en die is verbonden met het terminale nucleotide. . van het mRNA via een 5 ', 5' trifosfaatbinding.
- Het 3'-uiteinde van het mRNA ondergaat een 'splitsing' door een endonuclease, dat een 3'-vrije hydroxylgroep genereert waaraan een 'string' of 'staart' van adenineresiduen (van 100 tot 250) is bevestigd, die worden toegevoegd tegelijkertijd door een enzym poly (A) polymerase.
De "kap 5" en de "staart poly A ”vervullen functies bij de bescherming van mRNA-moleculen tegen afbraak en bovendien functioneren ze bij het transport van rijpe transcripten naar het cytosol en bij het initiëren en beëindigen van translatie, respectievelijk..
Na transcriptie ondergaan de 'primaire' mRNA's met hun twee gemodificeerde uiteinden, die nog steeds in de kern aanwezig zijn, een 'splitsingsproces' waarbij intronische sequenties in het algemeen worden verwijderd en de resulterende exons worden samengevoegd (post-transcriptionele verwerking), waarmee rijpe transcripten worden verkregen die de kern verlaten en het cytosol bereiken.
De splitsing wordt uitgevoerd door een riboproteïnecomplex genaamd de spliceosome (Anglicisme van spliceosome), bestaande uit vijf kleine ribonucleoproteïnen en RNA-moleculen, die in staat zijn om de te verwijderen regio's uit het primaire transcript te 'herkennen'.
In veel eukaryoten is er een fenomeen dat bekend staat als "alternatieve splitsing", wat betekent dat verschillende soorten post-transcriptionele modificaties verschillende eiwitten of iso-enzymen kunnen produceren die van elkaar verschillen in sommige aspecten van hun sequenties..
Wanneer rijpe transcripten de kern verlaten en worden getransporteerd voor translatie in het cytosol, worden ze verwerkt door het translationele complex dat bekend staat als het ribosoom, dat bestaat uit een complex van eiwitten die zijn geassocieerd met RNA-moleculen..
Ribosomen zijn samengesteld uit twee subeenheden, een "grote" en de andere "kleine", die vrijelijk worden gedissocieerd in het cytosol en binden of associëren op het mRNA-molecuul dat wordt getranslateerd.
De binding tussen ribosomen en mRNA hangt af van gespecialiseerde RNA-moleculen die associëren met ribosomale eiwitten (ribosomaal RNA of rRNA en transfer-RNA of tRNA), die elk specifieke functies hebben..
TRNA's zijn moleculaire "adapters", aangezien ze via een van hun uiteinden elk codon of triplet in het rijpe mRNA kunnen "lezen" (door base-complementariteit) en via de andere kunnen ze binden aan het aminozuur dat wordt gecodeerd door het "gelezen" codon..
De rRNA-moleculen zijn daarentegen verantwoordelijk voor het versnellen (katalyseren) van het bindingsproces van elk aminozuur in de ontluikende peptideketen..
Een rijp eukaryoot mRNA kan door vele ribosomen worden "gelezen", zo vaak als de cel aangeeft. Met andere woorden, hetzelfde mRNA kan aanleiding geven tot veel kopieën van hetzelfde eiwit..
Wanneer een volgroeid mRNA wordt benaderd door ribosomale subeenheden, 'scant' het riboproteïnecomplex de sequentie van het molecuul totdat het een startcodon vindt, dat altijd AUG is en de introductie van een methionineresidu omvat..
Het AUG-codon definieert het leeskader voor elk gen en definieert bovendien het eerste aminozuur van alle eiwitten die in de natuur worden vertaald (dit aminozuur wordt vaak posttranslationeel geëlimineerd).
Er zijn drie andere codons geïdentificeerd die terminatie van vertaling induceren: UAA, UAG en UGA..
Die mutaties die een verandering van stikstofbasen in het triplet met zich meebrengen die coderen voor een aminozuur en die resulteren in stopcodons, staan bekend als onzinmutaties, omdat ze een voortijdige stopzetting van het syntheseproces veroorzaken, dat kortere eiwitten vormt..
Nabij het 5'-uiteinde van rijpe mRNA-moleculen zijn er regio's die niet worden getranslateerd (UTR). Onvertaalde regio), ook wel 'leader'-sequenties genoemd, die zich tussen het eerste nucleotide en het translatiestartcodon (AUG) bevinden.
Deze UTR-regio's die niet zijn vertaald, hebben specifieke locaties voor binding met ribosomen en bij mensen zijn ze bijvoorbeeld ongeveer 170 nucleotiden lang, waaronder regulerende regio's, eiwitbindingsplaatsen die functioneren bij de regulatie van de translatie, enz..
Zowel de vertaling als de transcriptie bestaat uit 3 fasen: een initiatiefase, een verlengingsfase en tenslotte een beëindigingsfase..
Het bestaat uit de assemblage van het translationele complex op het mRNA, dat de vereniging verdient van drie eiwitten die bekend staan als initiatiefactoren (IF). Initiatie factor) IF1, IF2 en IF3 naar de kleine subeenheid van het ribosoom.
Het "pre-initiatie" -complex dat wordt gevormd door de initiatiefactoren en de kleine ribosomale subeenheid, bindt op zijn beurt met een tRNA dat een methionineresidu "draagt" en deze set moleculen bindt zich aan het mRNA, nabij het startcodon. AUG.
Deze gebeurtenissen leiden tot de binding van het mRNA aan de grote ribosomale subeenheid, wat leidt tot het vrijkomen van initiatiefactoren. De grote ribosoomsubeenheid heeft 3 bindingsplaatsen voor tRNA-moleculen: de A-plaats (aminozuur), de P-plaats (polypeptide) en de E-plaats (uitgang)..
Site A bindt aan het anticodon van het aminoacyl-tRNA dat complementair is aan dat van het mRNA dat wordt getranslateerd; de P-site is waar het aminozuur wordt overgebracht van het tRNA naar het ontluikende peptide en de E-site is waar het wordt gevonden in 'lege' tRNA voordat het wordt vrijgegeven in het cytosol nadat het aminozuur is afgeleverd.
Deze fase bestaat uit de "beweging" van het ribosoom langs het mRNA-molecuul en de translatie van elk codon dat "leest", wat de groei of verlenging van de polypeptideketen bij de geboorte impliceert..
Dit proces vereist een factor die bekend staat als verlengingsfactor G en energie in de vorm van GTP, wat de translocatie van verlengingsfactoren langs het mRNA-molecuul drijft terwijl het wordt vertaald..
De peptidyltransferase-activiteit van ribosomale RNA's maakt de vorming van peptidebindingen mogelijk tussen opeenvolgende aminozuren die aan de keten worden toegevoegd.
De translatie eindigt wanneer het ribosoom een van de terminatiecodons tegenkomt, aangezien tRNA's deze codons niet herkennen (ze coderen niet voor aminozuren). Eiwitten die bekend staan als afgiftefactoren binden ook, wat het losmaken van mRNA van het ribosoom en de dissociatie van zijn subeenheden vergemakkelijkt..
In prokaryoten, zoals in eukaryote cellen, worden de ribosomen die verantwoordelijk zijn voor de eiwitsynthese gevonden in het cytosol (wat ook geldt voor de transcriptionele machinerie), een feit dat de snelle toename van de cytosolische concentratie van een eiwit mogelijk maakt wanneer de expressie van de genen die coderen neemt toe.
Hoewel het bij deze organismen geen extreem gebruikelijk proces is, kunnen de primaire mRNA's die tijdens transcriptie worden geproduceerd, post-transcriptionele rijping ondergaan door middel van "splicing". De meest voorkomende is echter om ribosomen te observeren die aan het primaire transcript zijn bevestigd en die deze vertalen op hetzelfde moment dat ze worden getranscribeerd vanuit de overeenkomstige DNA-sequentie..
Met het oog op het bovenstaande begint translatie in veel prokaryoten aan het 5'-uiteinde, aangezien het 3'-uiteinde van het mRNA gehecht blijft aan het template-DNA (en gelijktijdig met transcriptie plaatsvindt)..
Prokaryote cellen produceren ook mRNA met niet-getranslateerde gebieden die bekend staan als de "Shine-Dalgarno-box" en waarvan de consensussequentie AGGAGG is. Zoals duidelijk is, zijn de UTR-gebieden van bacteriën aanzienlijk korter dan die van eukaryote cellen, hoewel ze vergelijkbare functies uitoefenen tijdens translatie..
Bij bacteriën en andere prokaryote organismen lijkt het translatieproces sterk op dat van eukaryote cellen. Het bestaat ook uit drie fasen: initiatie, verlenging en beëindiging, die afhankelijk zijn van specifieke prokaryotische factoren, verschillend van die welke door eukaryoten worden gebruikt..
Verlenging hangt bijvoorbeeld af van verlengingsfactoren die bekend staan als EF-Tu en EF-Ts, in plaats van de G-factor van eukaryoten..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.