Een inleiding tot DNA-transcriptie
Een illustratie van RNA-polymerase II die DNA in RNA transcribeert. selvanegra / Getty Images
DNA bestaat uit vier nucleotide basen die aan elkaar zijn gekoppeld om DNA zijn dubbel spiraalvormig vorm geven aan. Deze bases zijn: adenine (A) , guanine (G) , cytosine (C) , en thymine (T) . Adenine paren met thymine (BIJ) en cytosine paren met guanine (CG) . Nucleotidebase-sequenties zijn de genetische code of instructies voor eiwitsynthese.
Er zijn drie hoofdstappen in het proces van DNA-transcriptie:
DNA wordt getranscribeerd door een enzym dat RNA-polymerase wordt genoemd. Specifieke nucleotidesequenties vertellen RNA-polymerase waar te beginnen en waar te eindigen. RNA-polymerase hecht zich aan het DNA op een specifiek gebied dat het promotorgebied wordt genoemd. Het DNA in het promotorgebied bevat specifieke sequenties waarmee RNA-polymerase aan het DNA kan binden.
Bepaalde enzymen die transcriptiefactoren worden genoemd, wikkelen de DNA-streng af en zorgen ervoor dat RNA-polymerase slechts een enkele DNA-streng kan transcriberen in een enkelstrengs RNA-polymeer dat messenger-RNA (mRNA) wordt genoemd. De streng die als sjabloon dient, wordt de antisense-streng genoemd. De streng die niet wordt getranscribeerd, wordt de sense-streng genoemd.
Zoals DNA, RNA bestaat uit nucleotidebasen. RNA bevat echter de nucleotiden adenine, guanine, cytosine en uracil (U). Wanneer RNA-polymerase het DNA transcribeert, paren guanine met cytosine (G-C) en adenine paren met uracil (NAAR DE) .
RNA-polymerase beweegt langs het DNA totdat het een terminatorsequentie bereikt. Op dat moment maakt RNA-polymerase het mRNA-polymeer vrij en maakt het los van het DNA.
Transcriptie in prokaryotische en eukaryote cellen
Gekleurde transmissie-elektronenmicrofoto van deoxyribonucleïnezuur, (DNA roze), transcriptie gekoppeld aan vertaling in de bacterie Escherichia coli. Dr. Elena Kiseleva/WETENSCHAP FOTOBIBLIOTHEEK/Getty Images
Terwijl transcriptie in beide voorkomt prokaryotische en eukaryote cellen , is het proces complexer bij eukaryoten. In prokaryoten, zoals bacteriën wordt het DNA getranscribeerd door één RNA-polymerasemolecuul zonder de hulp van transcriptiefactoren. In eukaryote cellen zijn transcriptiefactoren nodig om transcriptie te laten plaatsvinden en er zijn verschillende soorten RNA-polymerasemoleculen die het DNA transcriberen, afhankelijk van het type genen . Genen die coderen voor eiwitten worden getranscribeerd door RNA-polymerase II, genen die coderen voor ribosomale RNA's worden getranscribeerd door RNA-polymerase I en genen die coderen voor transfer-RNA's worden getranscribeerd door RNA-polymerase III. In aanvulling, organellen zoals mitochondriën en chloroplasten hebben hun eigen RNA-polymerasen die het DNA in deze celstructuren transcriberen.
Van transcriptie naar vertaling
Nummer 1: Synthese van mRNA uit DNA in de kern. 2 Het mRNA-decoderende ribosoom door binding van complementaire tRNA-anticodonsequenties aan mRNA-codons. 3-5 ribosomen synthetiseren eiwitten in het cytoplasma. ttsz/iStock/Getty Images Plus
In vertaling , wordt het bericht gecodeerd in mRNA omgezet in een eiwit. Sinds eiwitten zijn gebouwd in de cytoplasma van de cel moet mRNA het kernmembraan passeren om het cytoplasma in eukaryote cellen te bereiken. Eenmaal in het cytoplasma, ribosomen en een ander RNA-molecuul genaamd overdracht RNA werken samen om mRNA in een eiwit te vertalen. Dit proces heet vertaling . Eiwitten kunnen in grote hoeveelheden worden vervaardigd omdat een enkele DNA-sequentie door veel RNA-polymerase-moleculen tegelijk kan worden getranscribeerd.
Omgekeerde transcriptie
DNA wordt getranscribeerd en vertaald om eiwitten te produceren. Reverse transcriptie zet RNA om in DNA. ttsz/iStock/Getty Images Plus
In omgekeerde transcriptie RNA wordt gebruikt als een sjabloon om DNA te produceren. Het enzym reverse transcriptase transcribeert RNA om een enkele streng complementair DNA (cDNA) te genereren. Het enzym DNA-polymerase zet het enkelstrengs cDNA om in een dubbelstrengs molecuul zoals bij DNA-replicatie . Speciaal virussen bekend als retrovirussen gebruiken reverse transcriptie om hun virale genomen te repliceren. Wetenschappers gebruiken ook reverse transcriptase-processen om retrovirussen te detecteren.
Eukaryote cellen gebruiken ook reverse transcriptie om de eindsecties van chromosomen bekend als telomeren. Het enzym telomerase reverse transcriptase is verantwoordelijk voor dit proces. De verlenging van telomeren produceert cellen die resistent zijn tegen apoptose , of geprogrammeerde celdood, en wordenkankerachtig.De moleculaire biologie techniek die bekend staat als reverse transcriptie-polymerase kettingreactie (RT-PCR) wordt gebruikt om RNA te amplificeren en te meten. Aangezien RT-PCR genexpressie detecteert, kan het ook worden gebruikt om kanker op te sporen en bij de diagnose van genetische ziekten.