heim · Andere · Wie erfolgt die Transkription in einer Zelle? Was ist Transkription in der Biologie und wie erfolgt sie? Diagramm des Transkriptionsprozesses

Wie erfolgt die Transkription in einer Zelle? Was ist Transkription in der Biologie und wie erfolgt sie? Diagramm des Transkriptionsprozesses

Beginn der Transkription

Transkriptionsverlängerung

Der Zeitpunkt, zu dem die RNA-Polymerase von der Transkriptionsinitiierung zur Transkriptionsverlängerung übergeht, ist nicht genau bestimmt. Drei wichtige biochemische Ereignisse kennzeichnen diesen Übergang im Fall der RNA-Polymerase aus Escherichia coli: die Freisetzung des Sigma-Faktors, die erste Translokation des Enzymmoleküls entlang der Matrize und die starke Stabilisierung des Transkriptionskomplexes, der zusätzlich zur RNA Polymerase umfasst die wachsende RNA-Kette und die transkribierte DNA. Die gleichen Phänomene sind auch für eukaryotische RNA-Polymerasen charakteristisch. Der Übergang von der Initiation zur Elongation geht mit dem Aufbrechen der Bindungen zwischen dem Enzym, dem Promotor, den Tund in einigen Fällen mit dem Übergang der RNA-Polymerase in einen Zustand der Elongationskompetenz (z. B. Phosphorylierung der CTD-Domäne in) einher RNA-Polymerase II). Die Elongationsphase endet, nachdem das wachsende Transkript freigesetzt wurde und das Enzym von der Matrize dissoziiert (Terminierung).

Die Dehnung erfolgt mit Hilfe grundlegender Dehnungsfaktoren, die notwendig sind, damit der Prozess nicht vorzeitig abbricht.

Kürzlich wurden Hinweise darauf gefunden, dass auch regulatorische Faktoren die Dehnung regulieren können. Während des Verlängerungsprozesses hält die RNA-Polymerase an bestimmten Stellen des Gens inne. Dies ist besonders deutlich bei geringen Substratkonzentrationen zu erkennen. In einigen Bereichen der Matrix kommt es zu langen Verzögerungen beim Fortschritt der RNA-Polymerase, der sogenannten. Selbst bei optimalen Substratkonzentrationen werden Pausen beobachtet. Die Dauer dieser Pausen kann durch Dehnungsfaktoren gesteuert werden.

Beendigung

Bakterien verfügen über zwei Transkriptionsterminationsmechanismen:

  • ein Rho-abhängiger Mechanismus, bei dem das Rho (Rho)-Protein die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen der DNA-Matrize und der mRNA destabilisiert und das RNA-Molekül freisetzt.
  • rho-unabhängig, wobei die Transkription stoppt, wenn das neu synthetisierte RNA-Molekül eine Stammschleife bildet, gefolgt von mehreren Uracilen (...UUUU), was zur Ablösung des RNA-Moleküls von der DNA-Matrize führt.

Die Termination der Transkription in Eukaryoten ist weniger untersucht. Es endet mit dem Schneiden der RNA, woraufhin das Enzym mehrere Adenine (...AAAA) an ihr 3"-Ende anfügt, deren Anzahl die Stabilität eines bestimmten Transkripts bestimmt.

Transkriptionsfabriken

Es gibt eine Reihe experimenteller Daten, die darauf hinweisen, dass die Transkription in den sogenannten Transkriptionsfabriken stattfindet: Schätzungen zufolge riesige Komplexe mit bis zu 10 Da, die etwa 8 RNA-Polymerasen II und Komponenten für die anschließende Verarbeitung und das Spleißen sowie die Korrektur enthalten des neu synthetisierten Transkripts. Im Zellkern findet ein ständiger Austausch zwischen Pools löslicher und aktivierter RNA-Polymerase statt. An einem solchen Komplex ist die aktive RNA-Polymerase beteiligt, die wiederum eine Struktureinheit ist, die die Chromatinverdichtung organisiert. Aktuelle Daten deuten darauf hin, dass Transkriptionsfabriken auch ohne Transkription existieren, in der Zelle fixiert sind (es ist noch nicht klar, ob sie mit der Kernmatrix der Zelle interagieren oder nicht) und ein unabhängiges Kernunterkompartiment darstellen. Der Transkriptionsfabrikkomplex, der die RNA-Polymerase I, II oder III enthielt, wurde mittels Massenspektrometrie analysiert.

Reverse Transkription

Reverse-Transkriptionsschema

Einige Viren (wie HIV, das AIDS verursacht) haben die Fähigkeit, RNA in DNA umzuwandeln. HIV verfügt über ein RNA-Genom, das in die DNA integriert ist. Dadurch kann die DNA des Virus mit dem Genom der Wirtszelle kombiniert werden. Das Hauptenzym, das für die Synthese von DNA aus RNA verantwortlich ist, heißt Reversease. Eine der Funktionen der Reversetase besteht darin, aus dem viralen Genom komplementäre DNA (cDNA) zu erzeugen. Das zugehörige Enzym Ribonuklease H spaltet RNA und Reversease synthetisiert cDNA aus der DNA-Doppelhelix. Die cDNA wird durch Integrase in das Genom der Wirtszelle integriert. Das Ergebnis ist die Synthese viraler Proteine ​​​​durch die Wirtszelle, die neue Viren bilden. Bei HIV ist auch die Apoptose (Zelltod) von T-Lymphozyten programmiert. In anderen Fällen kann die Zelle weiterhin ein Virusverbreiter bleiben.

Einige eukaryotische Zellen enthalten das Enzym Telomerase, das auch eine Aktivität der reversen Transkription aufweist. Mit seiner Hilfe werden sich wiederholende Sequenzen in der DNA synthetisiert. Telomerase wird in Krebszellen häufig aktiviert, um das Genom auf unbestimmte Zeit zu vervielfältigen, ohne die proteinkodierende DNA-Sequenz zu verlieren.

Anmerkungen


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Sehen Sie, was „Transkription (Biologie)“ in anderen Wörterbüchern ist:

    - (von lateinisch transcriptio, wörtlich Umschreiben), Biosynthese von RNA-Molekülen bzw. DNA-Abschnitte; die erste Stufe der genetischen Implementierung. Informationen in lebenden Zellen. Es wird durch das Enzym DNA-abhängige RNA-Polymerase durchgeführt, das am häufigsten untersucht wurde... ... Biologisches enzyklopädisches Wörterbuch

    Biologie- BIOLOGIE (von griech. bio, leben und logos, Wort, Lehre) die Gesamtheit der Wissenschaften über das Leben in seiner ganzen Vielfalt an Erscheinungsformen seiner Formen, Eigenschaften, Verbindungen und Beziehungen auf der Erde. Der Begriff wurde erstmals 1802 gleichzeitig und unabhängig voneinander vorgeschlagen... ... Enzyklopädie der Erkenntnistheorie und Wissenschaftstheorie

    Die Wissenschaft vom Leben, die sämtliches Wissen über die Natur, Struktur, Funktion und das Verhalten von Lebewesen umfasst. Die Biologie beschäftigt sich nicht nur mit der großen Formenvielfalt verschiedener Organismen, sondern auch mit ihrer Evolution, Entwicklung und mit jenen Beziehungen, die... ... Colliers Enzyklopädie

    BIOLOGIE- eine Reihe von Wissenschaften über das Leben in seiner ganzen Vielfalt an Erscheinungsformen seiner Formen, Eigenschaften, Verbindungen und Beziehungen auf der Erde. Der Begriff wurde erstmals 1802 gleichzeitig und unabhängig voneinander von dem herausragenden französischen Wissenschaftler J.B. vorgeschlagen. Lamarck und Deutsch... ... Wissenschaftsphilosophie: Glossar der Grundbegriffe

    I Transkription (von lateinisch transcriptio rewriting) schriftliche Wiedergabe von Wörtern und Texten unter Berücksichtigung ihrer Aussprache unter Verwendung eines bestimmten grafischen Systems. T. kann wissenschaftlich und praktisch sein. Wissenschaftliches T. wird in der Sprachwissenschaft verwendet...

    - (von lateinisch transcriptio, Umschreiben von Buchstaben), RNA-Biosynthese auf einer DNA-Matrix; die erste Stufe der genetischen Implementierung. Information, beim Schneiden wird die Nukleotidsequenz der DNA in Form einer Nukleotidsequenz der RNA gelesen (siehe Genetischer Code) ... Chemische Enzyklopädie

    Prä-mRNA mit Stammschleife. Stickstoffatome in den Basen sind blau hervorgehoben, Sauerstoffatome im Phosphatrückgrat des Moleküls rot. Ribonukleinsäuren (RNA) sind Nukleinsäuren, Polymere von Nukleotiden, die einen Orthophosphorsäurerest enthalten ... Wikipedia

    Eine Wissenschaft, die darauf abzielt, die Natur von Lebensphänomenen zu verstehen, indem sie biologische Objekte und Systeme auf einer Ebene untersucht, die sich der molekularen Ebene annähert und in einigen Fällen diese Grenze erreicht. Das ultimative Ziel ist... ... Große sowjetische Enzyklopädie

    Reverse Transkription ist der Prozess der Herstellung doppelsträngiger DNA aus einer einzelsträngigen RNA-Matrize. Dieser Vorgang wird als Reverse Transkription bezeichnet, da die Übertragung genetischer Informationen relativ „umgekehrt“ erfolgt ... ... Wikipedia

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DNA, der Träger aller genetischen Informationen in einer Zelle, ist nicht direkt an der Proteinsynthese beteiligt. In tierischen und pflanzlichen Zellen sind DNA-Moleküle in den Chromosomen des Zellkerns enthalten und durch die Kernmembran vom Zytoplasma getrennt, wo die Proteinsynthese stattfindet. Ein informationsübertragender Botenstoff wird vom Zellkern zu den Ribosomen, dem Ort des Proteinaufbaus, geschickt und kann die Poren der Kernmembran passieren. Ein solcher Vermittler ist die Messenger-RNA (i-RNA). Nach dem Komplementaritätsprinzip wird es unter Beteiligung eines Enzyms namens RNA-Polymerase aus der DNA abgelesen. Der Prozess des Lesens (oder vielmehr Kopierens) oder Synthetisierens von RNA, der durch die RNA-Polymerase durchgeführt wird, wird Transkription (lateinisch transcriptio – Umschreiben) genannt. Messenger-RNA ist ein einzelsträngiges Molekül und die Transkription erfolgt von einem Strang eines doppelsträngigen DNA-Moleküls. Wenn der transkribierte DNA-Strang das Nukleotid G enthält, dann schließt die RNA-Polymerase C in die RNA ein; wenn es T ist, schließt es A ein; wenn es A ist, schließt es y ein (RNA enthält kein T) (Abb. 46). Die Länge jedes mRNA-Moleküls ist hunderte Male kürzer als die der DNA. Messenger-RNA ist keine Kopie des gesamten DNA-Moleküls, sondern nur eines Teils davon – eines Gens oder einer Gruppe benachbarter Gene, die Informationen über die Struktur von Proteinen enthalten, die zur Erfüllung einer Funktion erforderlich sind. Bei Prokaryoten wird eine solche Gruppe von Genen als Operon bezeichnet. Wie Gene zu einem Operon zusammengefasst werden und wie die Transkription gesteuert wird, lesen Sie im Abschnitt zur Proteinbiosynthese. Am Anfang jedes Operons befindet sich eine Art Landeplatz für die RNA-Polymerase, ein sogenannter Promotor. Dabei handelt es sich um eine spezifische Sequenz von DNA-Nukleotiden, die das Enzym aufgrund seiner chemischen Affinität erkennt. Erst durch die Bindung an den Promotor kann die RNA-Polymerase mit der mRNA-Synthese beginnen. Am Ende des Operons angekommen empfängt das Enzym ein Signal (in Form einer spezifischen Nukleotidsequenz), das das Ende des Lesevorgangs anzeigt. Die fertige mRNA verlässt die DNA und gelangt zum Ort der Proteinsynthese. Im beschriebenen Transkriptionsprozess lassen sich vier Stadien unterscheiden:

1) Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor;

2) Einweihung – der Beginn der Synthese. Es besteht in der Bildung der ersten Phosphodiesterbindung zwischen ATP oder GTP und dem zweiten Nukleotid des synthetisierten mRNA-Moleküls;

3) Verlängerung – das Wachstum einer RNA-Kette, d. h. die sequentielle Addition von Nukleotiden aneinander in der Reihenfolge, in der komplementäre Nukleotide im transkribierten DNA-Strang erscheinen. Die Verlängerungsrate erreicht 50 Nukleotide pro Sekunde;

4) Termination – Abschluss der mRNA-Synthese.

Die Transkription in der Biologie ist ein mehrstufiger Prozess des Ablesens von Informationen aus der DNA, die ein Bestandteil der Nukleinsäure ist und der Träger genetischer Informationen im Körper ist. Daher ist es wichtig, sie korrekt zu entschlüsseln und zur weiteren Zusammenstellung auf andere Zellstrukturen zu übertragen von Peptiden.

Definition von „Transkription in der Biologie“

Die Proteinsynthese ist der wichtigste lebenswichtige Prozess in jeder Körperzelle. Ohne die Bildung von Peptidmolekülen ist es unmöglich, normale Lebensfunktionen aufrechtzuerhalten, da diese organischen Verbindungen an allen Stoffwechselprozessen beteiligt sind, Strukturbestandteile vieler Gewebe und Organe sind und im Körper Signal-, Regulierungs- und Schutzfunktionen spielen.

Der Prozess, der die Proteinbiosynthese in Gang setzt, ist die Transkription. Die Biologie unterteilt es kurz in drei Phasen:

  1. Einleitung.
  2. Verlängerung (Wachstum der RNA-Kette).
  3. Beendigung.

Die Transkription in der Biologie ist eine ganze Kaskade schrittweiser Reaktionen, bei der RNA-Moleküle auf einer DNA-Matrix synthetisiert werden. Darüber hinaus werden auf diese Weise nicht nur Informations-Ribonukleinsäuren gebildet, sondern auch Transport-, ribosomale, kleine Kern- und andere.

Wie jeder biochemische Prozess hängt auch die Transkription von vielen Faktoren ab. Dabei handelt es sich zunächst einmal um Enzyme, die sich zwischen Prokaryoten und Eukaryoten unterscheiden. Diese spezialisierten Proteine ​​helfen dabei, Transkriptionsreaktionen genau zu initiieren und durchzuführen, was für eine qualitativ hochwertige Proteinproduktion wichtig ist.

Transkription von Prokaryoten

Da es sich bei der Transkription in der Biologie um die Synthese von RNA auf einer DNA-Matrize handelt, ist das Hauptenzym in diesem Prozess die DNA-abhängige RNA-Polymerase. In Bakterien gibt es für alle Moleküle nur eine Art solcher Polymerasen

Die RNA-Polymerase vervollständigt nach dem Komplementaritätsprinzip die RNA-Kette mithilfe des DNA-Matrizenstrangs. Dieses Enzym enthält zwei β-Untereinheiten, eine α-Untereinheit und eine σ-Untereinheit. Die ersten beiden Komponenten erfüllen die Funktion, den Enzymkörper zu bilden, und die verbleibenden beiden sind dafür verantwortlich, das Enzym auf dem DNA-Molekül zu halten bzw. den Promotorteil der Desoxyribonukleinsäure zu erkennen.

Der Sigma-Faktor ist übrigens eines der Zeichen, an denen ein bestimmtes Gen erkannt wird. Beispielsweise bedeutet der lateinische Buchstabe σ mit dem tiefgestellten N, dass diese RNA-Polymerase Gene erkennt, die aktiviert werden, wenn in der Umgebung Stickstoff fehlt.

Transkription in Eukaryoten

Anders als bei Bakterien ist die Transkription bei Tieren und Pflanzen etwas komplexer. Erstens enthält jede Zelle nicht eine, sondern drei Arten unterschiedlicher RNA-Polymerasen. Unter ihnen:

  1. RNA-Polymerase I. Sie ist für die Transkription ribosomaler RNA-Gene verantwortlich (mit Ausnahme der ribosomalen 5S-RNA-Untereinheiten).
  2. RNA-Polymerase II. Seine Aufgabe besteht darin, normale Informations-(Matrizen-)Ribonukleinsäuren zu synthetisieren, die anschließend an der Translation beteiligt sind.
  3. RNA-Polymerase III. Die Funktion dieser Art von Polymerase besteht darin, 5S-ribosomale RNA zu synthetisieren.

Zweitens reicht es für die Promotorerkennung in eukaryotischen Zellen nicht aus, nur eine Polymerase zu haben. Auch spezielle Peptide, sogenannte TF-Proteine, sind an der Initiierung der Transkription beteiligt. Nur mit ihrer Hilfe kann die RNA-Polymerase auf der DNA landen und mit der Synthese eines Ribonukleinsäuremoleküls beginnen.

Bedeutung der Transkription

Das RNA-Molekül, das auf der DNA-Vorlage gebildet wird, bindet anschließend an Ribosomen, wo daraus Informationen abgelesen und Proteine ​​synthetisiert werden. Der Prozess der Peptidbildung ist für die Zelle sehr wichtig, weil Ohne diese organischen Verbindungen ist eine normale Lebensaktivität nicht möglich: Sie sind in erster Linie die Grundlage für die wichtigsten Enzyme aller biochemischen Reaktionen.

In der Biologie ist die Transkription auch eine Quelle für rRNA, die ebenso wie tRNA an der Übertragung von Aminosäuren während der Translation auf diese Nichtmembranstrukturen beteiligt ist. Es können auch SnRNAs (kleine Kernmoleküle) synthetisiert werden, deren Funktion darin besteht, alle RNA-Moleküle zu spleißen.

Abschluss

Translation und Transkription spielen in der Biologie eine äußerst wichtige Rolle bei der Synthese von Proteinmolekülen. Diese Prozesse sind der Hauptbestandteil des zentralen Dogmas der Molekularbiologie, das besagt, dass RNA auf der DNA-Matrix synthetisiert wird und RNA wiederum die Grundlage für den Beginn der Bildung von Proteinmolekülen ist.

Ohne Transkription wäre es unmöglich, die in Desoxyribonukleinsäure-Tripletts kodierten Informationen zu lesen. Dies beweist einmal mehr die Bedeutung des Prozesses auf biologischer Ebene. Jede Zelle, ob prokaryotisch oder eukaryotisch, muss ständig neue und neue Proteinmoleküle synthetisieren, die derzeit zur Aufrechterhaltung des Lebens benötigt werden. Daher ist die Transkription in der Biologie der Hauptschritt in der Arbeit jeder einzelnen Körperzelle.

TRANSKRIPTION in der Biologie(syn. Template-RNA-Synthese) – Synthese von Ribonukleinsäure auf einer Desoxyribonukleinsäurematrix. T., das in lebenden Zellen vorkommt, stellt das Anfangsstadium der Umsetzung genetischer Merkmale dar, die in der DNA enthalten sind (siehe Desoxyribonukleinsäuren). Durch T. entsteht RNA (siehe Ribonukleinsäuren) – eine exakte Kopie eines der DNA-Stränge entsprechend der Reihenfolge der stickstoffhaltigen Basen in der Polynukleotidkette. T. wird durch DNA-abhängige RNA-Polymerasen (siehe Polymerasen) katalysiert und sorgt für die Synthese von drei Arten von RNA: Messenger-RNA (mRNA), die die Primärstruktur des Proteins, also die Abfolge der Aminosäurereste im Protein, kodiert Olipeptidkette im Aufbau (siehe Proteine, Biosynthese); ribosomale RNA (rRNA), die Teil von Ribosomen ist (siehe), und Transport-RNA (tRNA), die am Prozess der Proteinsynthese als Komponente beteiligt ist, die die in der mRNA enthaltenen Informationen „umkodiert“.

T. in Mikroorganismen wurde ausführlicher untersucht als in höheren Organismen (siehe Bakterien, Genetik). Der durch RNA-Polymerase katalysierte Prozess von T. ist in 4 Stufen unterteilt: Bindung der RNA-Polymerase an DNA, Beginn – Initiierung – der Synthese der RNA-Kette, der eigentliche Prozess der Synthese der Polynukleotidkette – Verlängerung und die Abschluss dieser Synthese - Beendigung.

Die RNA-Polymerase hat die größte Affinität zu bestimmten Regionen der DNA-Matrize, die eine bestimmte Nukleotidsequenz enthalten (den sogenannten Promotorregionen). Die Bindung des Enzyms an eine solche Stelle geht mit einem teilweisen lokalen Aufschmelzen der DNA-Stränge und deren Divergenz einher. In der Initiationsphase wird das erste Nukleotid – normalerweise Adenosin (A) oder Guanosin (G) – in das RNA-Molekül eingefügt. Bei der Elongation entwindet die RNA-Polymerase lokal die DNA-Doppelhelix und kopiert einen ihrer Stränge nach dem Prinzip der Komplementarität (siehe Replikation). Während sich die RNA-Polymerase entlang der DNA bewegt, entfernt sich die wachsende RNA-Kette von der Matrize und die doppelsträngige Struktur der DNA wird nach der Passage des Enzyms wiederhergestellt. Die Beendigung der RNA-Synthese erfolgt auch an bestimmten DNA-Stellen. In einigen Fällen werden zusätzliche Proteine ​​benötigt, um Terminationssignale zu erkennen, darunter der p-Faktor, ein Protein mit ATPase-Aktivität, in anderen Fällen können es modifizierte stickstoffhaltige Basen sein. Wenn die RNA-Polymerase die Terminatorstelle erreicht, wird der synthetisierte RNA-Strang schließlich von der DNA-Matrize getrennt.

Die funktionelle Transkriptionseinheit in Mikroorganismen ist das Operon (siehe), das einen Promotor, einen Operator und eine Reihe von Genen umfasst, die Polypeptidketten kodieren (siehe Gen). Die Entwicklung des Operons beginnt mit der Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor, einer Region, die sich ganz am Anfang des Operons befindet. Unmittelbar nach dem Promotor befindet sich ein Operator – ein DNA-Abschnitt, der an das Repressorprotein binden kann. Wenn der Operator frei ist, kommt T. im gesamten Operon vor, wenn der Operator jedoch mit einem Repressorprotein assoziiert ist, ist T. blockiert. Alle gut untersuchten Repressoren sind Proteine, die allosterische Veränderungen durchlaufen können (siehe Konformation). Die Struktur von Repressorproteinen wird durch regulatorische Gene kodiert, die sich entweder unmittelbar vor dem Operon oder in beträchtlicher Entfernung davon befinden. Die Synthese und Aktivität von Repressoren wird durch die Bedingungen der extra- und intrazellulären Umgebung (Konzentration von Metaboliten, Ionen etc.) bestimmt.

Die Transkription von DNA in höheren Organismen erfolgt in separaten Abschnitten, die als T.-Einheiten – Transkriptone – bezeichnet werden. Die T.-Einheit umfasst die DNA des entsprechenden Gens und angrenzender Abschnitte. Konzepte über die Struktur von T.-Einheiten haben im Zusammenhang mit der Identifizierung funktioneller Nichtäquivalenz der Sequenz eukaryontischer Genregionen eine bedeutende Entwicklung erfahren. Es stellte sich heraus, dass sich in den Strukturgenen höherer Organismen sogenannte befinden. Introns sind DNA-Insertionssequenzen, die nicht direkt mit der Kodierung eines bestimmten Proteins zusammenhängen. Die Anzahl und Größe der Introns verschiedener Gene variiert stark; in vielen Fällen übersteigt die Gesamtlänge aller Introns die Länge des kodierenden Teils der Gene (Exon) deutlich. Die Aufklärung der Rolle von Introns ist eine der dringendsten Aufgaben der Molekulargenetik (siehe).

Bei der Transkription entsteht RNA, die eine Kopie der gesamten Transkriptionseinheit ist. In Fällen, in denen Gene die Proteinsynthese kodieren, wird das Primärprodukt von T. als nuklearer Vorläufer der mRNA (pro-mRNA) bezeichnet; es ist um ein Vielfaches größer als die mRNA. Pro-mRNA umfasst Sequenzen, die in kodierenden Regionen (Exons), Introns und möglicherweise angrenzenden DNA-Regionen transkribiert werden. Im Zellkern wird Pro-mRNA in reife mRNA, die sogenannte, umgewandelt. Verarbeitung oder Reifung. In diesem Fall interagieren spezifische Enzyme mit pro-mRNA und entfernen selektiv redundante Sequenzen, insbesondere solche, die auf Introns synthetisiert werden. In diesem Stadium werden bestimmte Modifikationen der RNA durchgeführt, wie z. B. Methylierung, Hinzufügung spezifischer Gruppen usw. Die in das Zytoplasma freigesetzte reife mRNA enthält dennoch redundante Regionen, die nicht direkt mit der Kodierung der Proteinstruktur zusammenhängen und vermutlich vorhanden sind notwendig für die korrekte Interaktion von RNA mit Ribosomen, Proteintranslationsfaktoren (siehe) usw.

Störungen im T.-Prozess können den Zellstoffwechsel erheblich verändern. Defekte in Enzymen, die an der RNA-Synthese beteiligt sind, können zu einer Abnahme der T.-Intensität einer großen Anzahl von Genen führen und zu erheblichen Funktionsstörungen der Zelle bis hin zum Tod führen.

Genetische Defekte in der Struktur einer einzelnen T.-Einheit führen zu einer Störung der Synthese dieser RNA (und ihres entsprechenden Proteins) und können somit die Grundlage einer monogenen Erbkrankheit sein (siehe Erbkrankheiten).

Es gibt eine umgekehrte T. - DNA-Synthese auf einer RNA-Matrix, bei der die Informationsübertragung nicht wie beim direkten T. von DNA auf RNA erfolgt, sondern in die entgegengesetzte Richtung. Reverse T. wurde erstmals in RNA-haltigen onkogenen Viren etabliert, nachdem in reifen Viruspartikeln eine RNA-abhängige DNA-Polymerase namens Reverse Transkriptase oder Reversase entdeckt wurde (siehe). Unter Beteiligung dieses Enzyms wird in einer mit Viren infizierten Zelle DNA auf einer RNA-Matrix synthetisiert, die anschließend als Matrix für die Bildung von RNA neuer Viruspartikel dienen kann. Durch Reverse T. synthetisierte virale DNA kann in die DNA der Wirtszelle eingebaut werden und dadurch eine maligne Transformation von Zellen verursachen. Reverse T. in vitro wird üblicherweise in gentechnischen Studien (siehe) zur Synthese von Strukturzonen der entsprechenden Gene auf beliebigen RNA-Vorlagen verwendet.

Literaturverzeichnis: Ashmarin I.P., Molekularbiologie, S. 70, L., 1974; 3 e n g b u sh P. Molekular- und Zellbiologie, trans. mit Deutsch, Bd. 1, S. 135, M., 1982; Kiselev L.L. RNA-gesteuerte DNA-Synthese. (Reverse Transkription), M., 1978, Bibliogr.; Watson J. Molekularbiologie des Gens, trans. aus dem Englischen, S. 268, M., 1978.

S. A. Limborskaya.

Bevor mit der Synthese von Proteinen begonnen wird, müssen Informationen über ihre Struktur aus der DNA „extrahiert“ und an den Ort der Proteinsynthese geliefert werden. Dies geschieht durch Boten- oder Messenger-RNAs. Gleichzeitig benötigt die Zelle Aminosäuretransporter – Transfer-RNAs und strukturelle Komponenten proteinsynthetisierender Organellen - ribosomale RNA. Alle Informationen über die Struktur von Transport- und ribosomalen RNAs finden sich auch in der DNA.

Daher gibt es einen Prozess des Umschreibens oder Transkribierens von Daten von DNA in RNA. Transkription– Umschreiben) – Biosynthese von RNA auf einer DNA-Vorlage.

Wie bei jeder Matrixbiosynthese werden bei der Transkription 5 notwendige Elemente unterschieden:

  • Matrix – einer der DNA-Stränge,
  • wachsende Kette - RNA,
  • Substrat für die Synthese - Ribonukleotide (UTP, GTP, CTP, ATP),
  • Energiequelle – UTP, GTP, CTP, ATP.
  • RNA-Polymerase-Enzyme und Proteintranskriptionsfaktoren.

Die RNA-Biosynthese findet in einem Abschnitt der DNA namens Transkripton statt und ist an einem Ende begrenzt Promoter(Anfang), vom anderen - Terminator(Ende).

Eukaryotische RNA-Polymerasen haben zwei große Untereinheiten und mehrere kleine Untereinheiten.

Transkriptionsstufen

Es gibt drei Phasen der Transkription: Initiation, Elongation und Termination.

Einleitung

Der Promotor enthält das Transkriptionsstartsignal – TATA-Box. Dies ist der Name einer bestimmten Sequenz von DNA-Nukleotiden, die den ersten Initiationsfaktor TATA-Faktor bindet. Dieser TATA-Faktor sorgt für die Bindung der RNA-Polymerase an den DNA-Strang, der als Matrize für die Transkription verwendet wird (DNA-Matrizenstrang). Da der Promotor asymmetrisch ist („TATA“), bindet er die RNA-Polymerase nur in einer Ausrichtung, die die Transkriptionsrichtung vom 5“-Ende zum 3“-Ende (5“ → 3“) bestimmt. Um die RNA-Polymerase an den Promotor zu binden, ist ein weiterer Initiationsfaktor erforderlich – der σ-Faktor (griechisch σ – „Sigma“). Unmittelbar nach der Synthese des RNA-Samenfragments (8–10 Ribonukleotide lang) wird der σ-Faktor jedoch abgetrennt das Enzym.

Andere Initiationsfaktoren entwinden die DNA-Helix vor der RNA-Polymerase.

Diagramm des Transkriptionsprozesses

Verlängerung

Proteinverlängerungsfaktoren sorgen für das Fortschreiten der RNA-Polymerase entlang der DNA und wickeln das DNA-Molekül über etwa 17 Nukleotidpaare ab. Die RNA-Polymerase bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 40–50 Nukleotiden pro Sekunde in der Richtung 5"→3". Das Enzym nutzt ATP, GTP, CTP, UTP gleichzeitig als Substrat und als Energiequelle.