začatia

začatia je prvý krok a teda príprava prekladu, transkripcie a replikácie. Spoločne tieto fázy v podstate vedú k génovej expresii. Iniciácia tiež hrá úlohu v patofyziológii vo vzťahu k chorobám, ako je rakovina.

Čo je začatie?

Počas translácie vedie kopírovaná genetická informácia k syntéze proteínov v bunkách živých organizmov. Naopak, transkripcia je syntéza RNA použitím DNA ako templátu, z ktorého je RNA vytvorená.

Rovnako ako translácia, transkripcia je podstatnou súčasťou génovej expresie. V genetike je replikácia produkciou kópií DNA. Každý z uvedených procesov pozostáva z niekoľkých fáz. Prvou fázou replikácie, translácie a transkripcie je iniciácia. Iniciácia je počiatočný proces pre všetky komponenty génovej expresie. Iniciácii spravidla predchádza vytvorenie tzv. Komplexu pred iniciáciou.

Začatia transkripcie, translácie a replikácie sa líšia povahou a účelom ich postupnosti. Fáza iniciácie sa okrem toho líši v závislosti od formy života, a preto sa líši v eukaryotoch ako v prokaryotoch.

Funkcia a úloha

Na zahájenie translácie je vytvorený komplex pred iniciáciou. Tento komplex sa skladá z takzvanej 40S podjednotky ribozómu a iniciátora tRNAMet. Zahŕňa tiež GTP a iniciačné faktory. Kombinácia týchto prvkov rozpoznáva zrelú mRNA na 5 'konci, môže ich viazať a skúmať ich v následnom kroku analýzy z 5' → 3 'smeru.

Tieto procesy prebiehajú, až kým komplex, ktorý má byť skúmaný, nerozpozná takzvaný štartovací kodón alebo AUG. Po rozpoznaní tohto kodónu sa k nemu pripojí ribozomálna podjednotka 60S, čo spôsobí rozpustenie iniciačných faktorov. Až potom sa môže uskutočniť translácia mRNA v zmysle translácie.

Génový expresný krok transkripcie vo všetkých eukaryotoch závisí tiež od pred iniciačného komplexu, ktorý pozostáva z rôznych transkripčných faktorov. Do komplexu sú zapojené faktory ako TFIIA, TFIID, TFIIB a TFIIF.

DNA templát sa privádza do katalytického centra RNA polymerázy, aby sa uľahčila tvorba prvej fosfodiesterovej väzby. Skutočná transkripcia sa iniciuje iba prostredníctvom tohto čiastkového kroku. V začiatočnej fáze replikácie sa replikácia DNA opäť spustí prerušením dvojitej špirály DNA. Toto rozdelenie sa uskutočňuje v určitom okamihu v DNA a realizuje sa pomocou helikázy.

Po označení primázou sa na zlomenej DNA nachádza polymeráza a hromadí sa. Na začiatku replikácie je helikálna DNA v bunke prítomná v neusporiadanom, kruhovom alebo lineárnom usporiadaní a je tiež skrútená. Aby sa eukaryotická DNA mohla replikovať, musí sa najskôr rozmotať, čo vedie k zvýšenému skrúteniu dvojreťazcov DNA. Počas iniciácie replikácie dochádza tiež k štiepeniu DNA reťazcov.

Na začatie fázy replikácie je potrebný tzv. Začiatok replikácie, od ktorého závisí počiatočný bod. Pri tomto začiatku je vodíková väzba medzi bázami jednotlivých vlákien prerušená počas iniciácie. Po otvorení prameňov sa uskutoční aktivácia náteru. Časť RNA, ktorá sa tiež nazýva primer, je pripojená k voľným jednovláknovým reťazcom pomocou RNA polymerázovej primázy.

Tento komplex zodpovedá primozómu a používa ho DNA polymeráza ako "pomocná látka pri štarte". Keď DNA polymeráza začne syntetizovať druhý reťazec DNA, prepracuje sa až do ukončenia. Každá regulácia replikácie teda prebieha v začiatočnej fáze.

Choroby a choroby

V patofyziológii hrá koncept iniciácie úlohu najmä v súvislosti s rakovinovými bunkami. Začatie malígnych procesov je v zásade dôsledkom vystavenia škodlivým a mutanogénnym vplyvom. Medzi genetické mechanizmy karcinogenézy patrí bodová mutácia, amplifikácia, delécia a chromozómová prestavba.

V tejto súvislosti je bodová mutácia variantom génovej mutácie, pri ktorej dochádza k výmene, pridaniu alebo nahradeniu špecifického nukleotidu v rámci DNA. Bodové mutácie preto môžu byť substitúcie, prechody a transverzie, inzercie alebo delécie. Bodová mutácia vedie k zmenám v génovom produkte pri syntéze proteínov.

Počas amplifikácie prebieha bunkový proces alebo molekulárno-genetický proces na replikáciu nukleovej kyseliny, čo vedie k karcinogenéze v prípade rakoviny. Delécie zase zodpovedajú strate DNA rezov, ktoré môžu zodpovedať strate jednotlivých báz alebo väčších sekvencií báz v zmysle celých chromozómových rezov. Ak sú ovplyvnené iba jednotlivé bázy, k delécii zvyčajne dochádza ako súčasť bodovej mutácie. Ak sa prostredníctvom delécie zmení celý chromozóm, nazýva sa chromozómová aberácia.

Pokiaľ ide o karcinogenézu, tieto procesy sa skúmajú výskumom z hľadiska ich úlohy pri iniciovaní malígnych buniek. Cieľom tohto výskumného úsilia je vývoj rôznych opatrení na prevenciu rakoviny. V súvislosti s karcinogenézou predstavuje iniciácia prvý krok a sumarizuje mutácie, ktorým bunka prechádza v dôsledku karcinogénu. Teoreticky môže byť táto mutácia odstránená opravou DNA alebo vypnutá apoptózou (bunková smrť).

Avšak, najmä u starších pacientov, mechanizmy na opravu DNA už nie sú dostatočne silné na odstránenie mutácie. Karcinogénna mutácia je teda nezvratná. Takáto mutácia vždy ovplyvňuje gén v karcinogenéze, ktorý riadi bunkový cyklus a delenie buniek. Karcinogény sú genotoxické látky, ktoré spôsobujú malígnu iniciáciu a nevyhnutne spôsobujú mutáciu.