Transkripcija

Izvor: Bionet Škola
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Transkripcija (lat. transcriptio - prepisivanje) je sinteza RNK kao kopije dela jednog lanca DNK (gena) koju katalizuje enzim RNK polimeraza. Kod eukariota se vrši u jedru, a kod prokariota u nukleoidu, u 5'-3' pravcu. Da bi se izvršila transkripcija lanci DNK moraju da se razdvoje i jedan od njih služi kao kalup prema kome se ređaju komplementarni nukleotidi RNK : naspram adenina postavlja se uracil, a naspram guaninacitozin i obrnuto. Enzim koji je neophodan za transkripciju je RNK-polimeraza. Taj enzim povezuje ribonukleotide koji su postavili komplementarno nukleotidima DNK i tako formira molekul RNK. Transkripcija se kontroliše zasebno za svaki gen u našem genomu.

Za aktivnost RNK-polimeraze, slično kao i za DNK-plimerazu, potrebno je prisustvo DNK lanca-matrice. Međutim, za razliku od DNK-polimeraze, za RNK polimeraze nisu potrebni prajmeri. U principu, bilo kojii od dva lanca DNK može da posluži kao matrica za sintezu RNK, ali se u toku transkripcije prepisuje samo jedan. Naspram matičnog lanca DNK po principu komplementarnosti mogu se sintetisati tri osnovne vrste RNK: iRNK, tRNK i rRNK. Gen koji kodira protein biće prepisan u iRNK, a u procesu translacije biće preveden u protein. Novosintetisani lanac RNK je uvek i po smeru i po redosledu nukleotida identičan onom lancu koji nije prepisivan (samo što umesto timina sadrži uracil) i naziva se smisleni (engl. sense) lanac.

Pregled transkripcije

Transkripcija DNK je prvi korak u ekspresiji gena, pri čemu se informacija iz gena koristi za sintezu funkcionalog proizvoda kakav je protein. Sinteza iRNK počinje kada je ćeliji potreban određeni protein. Cilj ovoj procesa jeste da se napravi kopija sekvence DNK, odnosno, kopija gena. Ako se radi o genu koji kodira protein, onda njegova RNK kopija ili transkript nosi informacije potrebne za sintezu određenog polipeptida. Kod eukariota molekuli RNK moraju posle transkripcije da se obrade kako bi mogla da se obavi translacija (sinteza proteina). Proteini su ključni molekuli koji održavaju strukturu ćelija i omogućavaju njihov rad. Transkripcija je od suštinskog značaja za život. Razumevanje tog procesa je značajno za održavanje zdravlja čoveka. Tako na primer, jedna od otrovnih gljiva Amanita phalloides, proizvodi specifičan otrov (toksin) koji se veže za RNK-polimerazu i blokira transkripciju. To dovodi do otkazivanja jetre i smrti jer se ne mogu stvarati nove RNK, a time ni novi proteini.

Glavni enzim u ovom procesu je RNK-polimeraza. Ona kao šablon koristi jedan lanac DNK za sintezu komplementarnog lanca RNK (naspram adenina u DNK postavlja se uracil u RNK, a naspram guaninacitozin i obrnuto). Dakle, RNK-polimeraza formira lanac RNK u pravcu 5'-3', dodajući nove nukleotide na 3' kraj lanca. Kod eukariota postoje tri vrste RNK-polimeraza: I, II i III. Svaka vrsta je spaecijalizovana za prepisivanje određene klase gena.

Tok transkripcije

Transkripcija se odvija kroz tri faze:

  • fazu inicijacije,
  • fazu elongacije i
  • fazu terminacije.

Faza inicijacije

U fazi inicijacije RNK polimeraza se vezuje za mesto na genu nazvano promotor. Promotor sadrži mesto za vezivanje RNK- polimeraze i on se ne prepisuje u procesu transkripcije. Mesto na genu u kome se transkribuje prvi nukleotid obeležava se sa +1 ili mesto inicijacije (mesto početka transkripcije). Nukleotidi koji se nalaze pre mesta inicijacije obeležavaju se negativnim brojevima i za njih se kaže da se nalaze uzvodno. Nukleotidi koji se nalaze posle mesta inicijacije obeleženi su pozitivnim brojevima i kaže se da se nalaze nizvodno. Promotor mnogih eukariotskih gena sadrži kratki niz naizmenično vezanih T (timin) i A (adenin) uzvodno od mesta inicijacije. Ovaj niz se zbog karakterističnog rasporeda parova A=T naziva TATA blok. Oko 85% eukariotskih gena u svojim promotorima sadrži TATA blok. Svaki gen ima svoj promotor.

Faza elongacije transkripcije

Faza elongacije

U fazi elongacije (izduživanje) RNK polimeraza odvija jedan zavoj DNK pri čemu se lanci razdvajaju (formira se transkripcioni mehur). Jedan od lanaca služi kao matrica prema kome RNK polimeraza ređa komplementarne nukleotide RNK u 5'-3' pravcu. Tokom izduživanja RNK-polimeraza ''hoda'' duž jednog lanca DNK (šablon) u koji ima 3'-5' pravac. Prema svakom nukleotidu u lancu šablonu, RNK-polimeraza dodaje odgovarajući (komplementaran) ribonukleotid na 3' kraj RNK. Što je veći deo gena prepisan, lanac RNK postaje duži.

Faza terminacije

Ređanje nukleotida RNK vrši se sve dok RNK polimeraza ne stigne do niza nukleotida koji se nazivaju terminacioni (stop) signal. Najčešći stop-signal je niz od nekoliko uzastupno poređanih adenina (AAAA...). Na tom mestu se transkripcija zaustavlja, a novonastali molekul RNK se oslobađa sa matrice ( do tada je bio za matricu vezan samo svojim 3' krajem) . To predstavlja poslednju fazu terminacije.

Obrada primarnog transkripta

Kod prokariota, čiji geni nemaju introne, prepisana RNK (primarni transkript) predstavlja zrelu RNK koja se odmah može uključiti u sintezu proteina. Čak se mogu uključiti u translaciju i pre nego što je transkripcija završena. Tako, ribozomi se vežu za iRNK, koja se još uvek transkribuje i počinje translacija iako transkripcija još nije završena. Zahvaljujući čemu je moguće da se ova dva procesa vrše istovremeno? Jedan od razloga je taj što se i transkripcija i translacija vrše u istom pravcu (5'-3'). Drugi je što prokariote nemaju membranu koja bi transkripciju odvojila od translacije.

Istovremena transkripcija više različitih gena i translacija kod prokariota na poliribozomima

Kod eukariota su ova dva procesa odvojena kako prostorno tako i vremenski. Transkripcija se vrši u nukleusu pre translacije. Transkripti se u jedru moraju dodatno obraditi da bi postale zrele RNK sposobne da otpočnu translaciju. Tek tako obrađene šalju se u citoplazmu gde će se pomoću njih obaviti sinteza proteina.

Dodatna obrada prepisanih RNK sastoji se u:

  • modifikaciji njihovih krajeva (5' i 3' kraja):

Modifikacija krajeva primarnog transkripta

Oba kraja modifikuju se dodavanjem određenih jedinjenja ili hemijskih grupa:

1. na 5’ kraju dobijaju strukturu, koja se naziva 5’ kapa; ova struktura je važna za vezivanje iRNK za ribozom i za stabilnost same iRNK;

2. na 3’ kraju se dodaje poli(A) rep (dugi niz od 100-200 adenina).

Obrada krajeva primarnog transkripta


Obe strukture, kapa i rep, važne su za stabilnost iRNK i pomažu joj da neoštećena iz nukleusa stigne do ribozoma u citoplazmi. 5' kapa je modifikovani nukleotid guanin koji štiti iRNK od razarajućeg dejstva enzima. Istovremeno ova ''kapa'' omogućava vezivanje iRNK za ribozom kako bi otpočela translacija. Poli(A) rep daje stabilnost iRNK i omogućava njen transport iz nukleusa u citoplazmu.

Isecanje (iskrajanje) introna

Mehanizam iskrajanja introna mora biti takav da obezbedi maksimalnu preciznost, jer bi greška u samo jednom nukleotidu potpuno promenila sve kodone u i-RNK od tog mesta nadalje i proizvela pogrešnu informaciju za sintezu proteina. Time se postiže pravilna sekvenca. Ako se introni ne bi uklonili, onda bi se oni u translaciji prevodili zajedno sa egzonima čime bi se proizveo ''besmisleni'' protein. Introne prepoznaju specijalni kompleksi proteina i RNK nazvani splajsozomi.

Posle uklanjanja introna preostali egzoni se spajaju što se može uraditi na više načina pa se naziva alternativno spajanje egrzona. Takvim spajanjem egzona iz jednog gena se može dobiti više od jedne iRNK. To znači da je u DNK eukariota prikriveno kodirano više proteina nego što u stvari ima gena.

Primer alternativnog spajanja ezgona - od 5 egzona koji su iskombinovani na samo tri načina moguće je proizvesti tri različite iRNK koje se u translaciji prevode u tri različita proteina.


Srodni tekstovi


Pogledaj video, animaciju... Video.jpg

animacija

Pogledaj Transkripciju u Virtuelnoj nastavi


Literatura

  • Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002.
  • Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd
  • Tatić, S, Kostić, G, Tatić, B: Humani genom, ZUNS, Beograd, 2002.
  • Matić, Gordana: Osnovi molekularne biologije, Zavet, Beograd, 1997.
  • Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001.
  • Prentis S: Biotehnologija, Školska knjiga, Zagreb, 1991.
  • Dumanović, J, marinković, D, Denić, M: Genetički rečnik, Beograd, 1985.
  • Kosanović, M, Diklić, V: Odabrana poglavlja iz humane genetike, Beograd, 1986.
  • Lazarević, M: Ogledi iz medicinske genetike, beograd, 1986.
  • Švob, T. i sradnici: Osnovi opće i humane genetike, Školska knjiga, Zagreb, 1990.

https://www.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/transcription-of-dna-into-rna/a/stages-of-transcription