transkripsjon

Prosessen av transkripsjon I biologi involverer det prosessen med å replikere en seksjon av en DNA-streng til en messenger-RNA-streng (mRNA). MRNA inneholder da den nukleiske basesekvens som er komplementær til delen av DNA. Den etterfølgende transkripsjonen finner sted i alle eukaryoter, inkludert mennesker, i cellekjernen, mens den etterfølgende translasjonen, translasjonen av mRNA til et spesifikt protein i cytoplasma, finner sted på ribosomene.

Hva er transkripsjonen?

Transkripsjonsprosessen representerer det første trinnet i konvertering av genetisk informasjon til proteiner. I motsetning til replikasjon handler det ikke om å lage en kopi av hele genomet, men bare spesifikke deler av en DNA-streng.

Ved en viss del av en DNA-streng blir bindingen til den komplementære delstrengen i dobbelt helix først brutt ved å bryte hydrogenbindelsene. Tilsetningen av frie RNA-nukleotider til området som skal kopieres skaper en ny komplementær seksjon, som imidlertid består av ribonukleinsyrer og ikke deoksyribonukleinsyrer som i DNA.

Det resulterende RNA-segmentet er praktisk talt arbeidskopien av DNA-segmentet og kalles messenger RNA (mRNA). MRNA som oppstår i cellekjernen splittes fra DNA og blir transportert gjennom cellekjernemembranen inn i cytosol, hvor translasjon, omdannelsen av RNA-kodonene til den tilsvarende aminosyresekvensen, dvs. syntesen av proteinet, finner sted.

Sekvens av tre (triplett) nukleobaser på mRNA, kalt kodon, bestemmer en aminosyre hver. I samsvar med sekvensen til mRNA-kodonene blir de tilsvarende aminosyrene samlet til polypeptider og proteiner via peptidbindinger.

Funksjon & oppgave

I biologi oppfyller transkripsjon den første av to hovedprosesser som konverterer genetisk informasjon, som er tilgjengelig som sekvenser av DNA-nukleobaser, til syntesen av proteiner. Den genetiske informasjonen består av sekvenser av tre, såkalte tripletter eller kodoner, som hver står for en aminosyre, hvorved noen aminosyrer også kan defineres av forskjellige kodoner.

Transkripsjonsfunksjonen består i produksjonen av en mRNA-streng hvis nukleiske baser - i dette tilfellet ribonukleiske baser og ikke deoksyribonukleiske baser - tilsvarer det komplementære mønsteret til det uttrykte DNA-segmentet. Det genererte mRNA tilsvarer således en slags negativ mal for det uttrykte gensegmentet, som kan brukes til en enkelt syntese av det kodede proteinet og deretter resirkuleres igjen.

Den andre hovedprosessen for å konvertere genetisk informasjon til spesifikke proteiner er translasjon, i løpet av hvilke aminosyrer er strammet sammen og peptidisk koblet til dannelse av proteiner i henhold til kodingen av mRNA.

Transkripsjon gjør at genetisk informasjon kan leses selektivt og transporteres i form av komplementære kopier ut av cellekjernen inn i cytosol og, uavhengig av det tilsvarende DNA-segmentet, for å bygge proteiner.

En av fordelene med transkripsjon er at deler av en enkelt DNA-streng kan uttrykkes for produksjon av mRNA uten at hele genet må utsettes for konstante fysiologiske forandringer og dermed risikerer å mutere eller på annen måte endre dets egenskaper.

En annen fordel med transkripsjon er den såkalte spleisingen og andre typer prosessering av mRNA. Spleiseprosessen frigjør først mRNA fra såkalte introner, fra funksjonsløse kodoner som ikke koder for aminosyrer. I tillegg kan adeninnukleotider festes til mRNA ved å bruke enzymet poly (A) polymerase.

Hos mennesker, som i andre pattedyr, består denne vedheng, kalt poly (A) halen, av omtrent 250 nukleotider. Poly (A) halen forkortes med økende alder av mRNA-molekylet og bestemmer dens biologiske halveringstid. Selv om ikke alle funksjoner og oppgaver til poly (A) halen er tilstrekkelig kjent, virker det i det minste sikkert at det beskytter mRNA-molekylet mot nedbrytning og forbedrer konvertibiliteten (translaterbarhet) til et protein.

Sykdommer og plager

I likhet med celledeling, der feil i replikasjonen av genomet kan oppstå, er det vanligste problemet relatert til transkripsjon en "kopieringsfeil". Enten blir et kodon "glemt" under syntesen av mRNA, eller det opprettes et feil mRNA-kodon for et visst DNA-kodon.

Det anslås at en slik kopifeil oppstår i omtrent hver 1000. kopi. I begge tilfeller syntetiseres et protein som integrerer en utilsiktet aminosyre på minst ett sted. Spekteret av effekter spenner fra 'ikke merkbar' til total svikt i det syntetiserte proteinet.

Hvis en genmutasjon oppstår under replikasjon eller på grunn av andre omstendigheter, blir den muterte nukleiske basesekvensen transkribert, siden prosessen med transkripsjon ikke inkluderer å kontrollere kodonene for "korrekthet".

Imidlertid har kroppen en velutviklet DNA-reparasjonsmekanisme der mer enn 100 gener er involvert i mennesker. Mekanismen består av et genialt system med øyeblikkelig reparasjon av genmutasjonen eller erstatning av en skadet kjernebase-sekvens, eller ellers minimere effektene hvis de to tidligere mulighetene elimineres.

Det faktum at transkripsjonen foregår uten forutgående testing av genene, har risikoen for at transkripsjon også kan være involvert i spredning av virus hvis virusene injiserer sitt eget DNA i vertscellen og får vertscellen til å skape genomet av virusene, eller deler derav, ved replikasjon eller transkripsjon. Disse kan da utløse den tilsvarende sykdommen. I prinsippet gjelder dette alle typer virus.