inicjacja

Plik inicjacja jest pierwszym krokiem, a tym samym przygotowaniem do translacji, transkrypcji i replikacji. Wszystkie te fazy zasadniczo prowadzą do ekspresji genów. Inicjacja odgrywa również rolę w patofizjologii w odniesieniu do chorób, takich jak rak.

Co to jest inicjacja?

Podczas tłumaczenia skopiowana informacja genetyczna prowadzi do syntezy białek w komórkach organizmów żywych. Z kolei transkrypcja to synteza RNA przy użyciu DNA jako matrycy, z którego powstaje RNA.

Podobnie jak translacja, transkrypcja jest istotną częścią ekspresji genów. W genetyce replikacja to tworzenie kopii DNA. Każdy z wymienionych procesów składa się z kilku faz. Pierwszą fazą zarówno replikacji, jak i translacji i transkrypcji jest inicjacja. Inicjacja jest początkowym procesem dla wszystkich składników ekspresji genów. Z reguły inicjację poprzedza tworzenie tzw. Kompleksu przedinicjacyjnego.

Inicjacje transkrypcji, translacji i replikacji różnią się charakterem i celem ich sekwencji. Ponadto faza inicjacji różni się w zależności od formy życia i dlatego jest inna u eukariontów niż u prokariotów.

Funkcja i zadanie

Tworzy się kompleks przedinicjacyjny, aby rozpocząć tłumaczenie. Kompleks ten składa się z tak zwanej podjednostki 40S rybosomu i inicjatora tRNAMet. Obejmuje również GTP i czynniki inicjacji. Połączenie tych elementów rozpoznaje dojrzały mRNA na końcu 5 ', może je wiązać i badać w kolejnym etapie analizy z kierunku 5' → 3 '.

Procesy te zachodzą do momentu rozpoznania przez badany kompleks tak zwanego kodonu startu lub AUG. Po rozpoznaniu tego kodonu, podjednostka rybosomu 60S wiąże się z nim, powodując rozpuszczenie czynników inicjacji. Tylko wtedy może nastąpić translacja mRNA w sensie translacji.

Etap transkrypcji z ekspresją genów u wszystkich eukariotów zależy również od kompleksu preinicjacyjnego, który składa się z różnych czynników transkrypcyjnych. W kompleksie zaangażowane są takie czynniki jak TFIIA, TFIID, TFIIB i TFIIF.

Matryca DNA jest podawana do katalitycznego centrum polimerazy RNA w celu ułatwienia tworzenia pierwszego wiązania fosfodiestrowego. Właściwa transkrypcja jest inicjowana tylko przez ten częściowy krok. W początkowej fazie replikacji replikacja DNA jest ponownie wyzwalana przez przerwanie podwójnej helisy DNA. Ten rozpad zachodzi w określonym punkcie DNA i jest realizowany przy pomocy Helicase.

Po wyznakowaniu prymazą na zepsutym DNA znajduje się polimeraza i gromadzi się. Na początku replikacji helikalny DNA jest obecny w komórce w nieuporządkowanym, kolistym lub liniowym układzie, a także jest skręcony. Aby można było replikować, eukariotyczny DNA musi najpierw zostać odkręcony, co prowadzi do narastającego skręcenia podwójnych nici DNA. Podczas inicjacji replikacji następuje również rozszczepienie nici DNA.

Do zainicjowania fazy replikacji wymagany jest tzw. Początek replikacji, od którego zależy punkt startowy. W tym miejscu wiązanie wodorowe między zasadami pojedynczych nici jest przerywane podczas inicjacji. Po otwarciu pasm następuje gruntowanie. Fragment RNA, zwany także starterem, jest przyłączany do wolnych pojedynczych nici za pomocą prymazy polimerazy RNA.

Kompleks ten odpowiada primosomowi i jest używany przez polimerazę DNA jako „pomoc wyjściowa”. Kiedy polimeraza DNA zaczyna syntetyzować drugą nić DNA, przechodzi przez drogę do zakończenia. Zatem każda regulacja replikacji odbywa się w fazie inicjacji.

Choroby i dolegliwości

W patofizjologii pojęcie inicjacji odgrywa rolę szczególnie w odniesieniu do komórek nowotworowych. Początek złośliwych procesów jest zasadniczo spowodowany narażeniem na szkodliwe i mutanogenne wpływy. Genetyczne mechanizmy kancerogenezy obejmują mutację punktową, amplifikację, delecję i przegrupowanie chromosomów.

W tym kontekście mutacja punktowa jest wariantem mutacji genu, w którym następuje wymiana, dodanie lub zastąpienie określonego nukleotydu w DNA. Mutacje punktowe mogą zatem być substytucjami, przejściami i transwersjami, insercjami lub delecjami. Mutacja punktowa prowadzi do zmian produktu genowego w syntezie białek.

Podczas amplifikacji zachodzi proces komórkowy lub molekularny proces genetyczny w celu replikacji kwasu nukleinowego, co prowadzi do kancerogenezy w przypadku raka. Delecje z kolei odpowiadają utracie fragmentów DNA, co może odpowiadać utracie pojedynczych zasad lub większych sekwencji zasad w sensie całych sekcji chromosomów. Jeśli dotyczy to tylko pojedynczych zasad, delecja zwykle występuje jako część mutacji punktowej. Jeśli cały chromosom zostanie zmieniony przez delecję, nazywa się to aberracją chromosomową.

W odniesieniu do karcynogenezy wspomniane procesy są badane pod kątem ich roli w inicjacji komórek złośliwych. Celem tych wysiłków badawczych jest opracowanie różnych środków profilaktyki raka. W związku z karcynogenezą, inicjacja stanowi pierwszy krok i podsumowuje mutację, której podlega komórka z powodu czynnika rakotwórczego. Teoretycznie mutacja ta może zostać wyeliminowana przez naprawę DNA lub wyłączona przez apoptozę (śmierć komórki).

Jednak zwłaszcza u starszych pacjentów mechanizmy naprawy DNA nie są już wystarczająco silne, aby usunąć mutację. Tak więc mutacja rakotwórcza jest nieodwracalna. Taka mutacja zawsze wpływa na gen w karcynogenezie, który kontroluje cykl komórkowy i podział komórki. Czynniki rakotwórcze to substancje genotoksyczne, które powodują złośliwą inicjację i nieuchronnie powodują mutację.