กระบวนการถอดความคืออะไร? RNA ได้รับข้อมูลทางพันธุกรรม

การเริ่มต้นของการถอดเสียง

การยืดตัวของการถอดเสียง

ช่วงเวลาที่ RNA polymerase เปลี่ยนจากการเริ่มต้นการถอดรหัสเป็นการยืดตัวไม่ได้ถูกกำหนดอย่างแม่นยำ เหตุการณ์ทางชีวเคมีที่สำคัญสามเหตุการณ์แสดงลักษณะการเปลี่ยนแปลงนี้ในกรณีของ Escherichia coli RNA polymerase: การปลดปล่อยซิกมาแฟคเตอร์ การเคลื่อนย้ายครั้งแรกของโมเลกุลของเอนไซม์ไปตามแม่แบบ และการรักษาเสถียรภาพที่แข็งแกร่งของคอมเพล็กซ์การถอดรหัส ซึ่งนอกเหนือจาก RNA โพลีเมอเรสรวมถึงสายโซ่ RNA ที่กำลังเติบโตและ DNA ที่ถอดเสียง ปรากฏการณ์เดียวกันนี้ก็เป็นลักษณะของยูคาริโอต RNA polymerase เช่นกัน การเปลี่ยนจากการเริ่มต้นไปสู่การยืดตัวจะมาพร้อมกับการแตกของพันธะระหว่างเอนไซม์ โปรโมเตอร์ ปัจจัยการเริ่มต้นการถอดรหัส และในบางกรณีโดยการเปลี่ยน RNA polymerase ไปเป็นสถานะของความสามารถในการยืดตัว (ตัวอย่างเช่น ฟอสโฟรีเลชั่นของโดเมน CTD ใน อาร์เอ็นเอโพลีเมอเรส II) ระยะการยืดตัวจะสิ้นสุดลงหลังจากปล่อยทรานสคริปต์ที่กำลังเติบโต และเอนไซม์แยกตัวออกจากเทมเพลต (สิ้นสุด)

การยืดตัวจะดำเนินการโดยใช้ปัจจัยการยืดตัวขั้นพื้นฐานซึ่งจำเป็นเพื่อให้กระบวนการไม่หยุดก่อนเวลาอันควร

เมื่อเร็วๆ นี้ มีหลักฐานปรากฏว่าปัจจัยด้านกฎระเบียบอาจควบคุมการยืดตัวได้เช่นกัน ในระหว่างกระบวนการยืดตัว RNA polymerase จะหยุดชั่วคราวที่บางส่วนของยีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษที่ความเข้มข้นต่ำของซับสเตรต ในบางพื้นที่ของเมทริกซ์มีความล่าช้าเป็นเวลานานในความก้าวหน้าของ RNA polymerase หรือที่เรียกว่า การหยุดชั่วคราวจะถูกสังเกตแม้ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เหมาะสมที่สุด ระยะเวลาของการหยุดชั่วคราวเหล่านี้สามารถควบคุมได้โดยปัจจัยการยืดตัว

การสิ้นสุด

แบคทีเรียมีกลไกการยุติการถอดความ 2 กลไก:

• กลไกที่ขึ้นกับโรซึ่งโปรตีนโร (โร) ทำให้พันธะไฮโดรเจนไม่เสถียรระหว่างแม่แบบ DNA และ mRNA และปล่อยโมเลกุล RNA

• เป็นอิสระจากโร ซึ่งการถอดรหัสจะหยุดลงเมื่อโมเลกุล RNA ที่ถูกสังเคราะห์ใหม่ก่อตัวเป็นสเต็มลูป ตามด้วยยูราซิลหลายตัว (...UUUU) ซึ่งนำไปสู่การแยกโมเลกุล RNA ออกจากเทมเพลต DNA

การยุติการถอดรหัสในยูคาริโอตยังมีการศึกษาน้อย จบลงด้วยการตัด RNA หลังจากนั้นเอนไซม์จะเพิ่มอะดีนีน (...AAAA) หลายๆ ตัวที่ปลาย 3 นิ้ว ซึ่งจำนวนนี้จะเป็นตัวกำหนดความเสถียรของทรานสคริปต์ที่กำหนด

โรงงานถอดความ

มีข้อมูลการทดลองจำนวนหนึ่งที่บ่งชี้ว่าการถอดความเกิดขึ้นในโรงงานที่เรียกว่าการถอดความ: ตามการประมาณการบางอย่าง คอมเพล็กซ์มากถึง 10 Da ที่มี RNA โพลีเมอเรส II ประมาณ 8 ตัวและส่วนประกอบสำหรับการประมวลผลและการต่อประกบในภายหลัง รวมถึงการแก้ไข ของทรานสคริปต์ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่ ในนิวเคลียสของเซลล์ มีการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องระหว่างกลุ่มของ RNA polymerase ที่ละลายน้ำได้และที่กระตุ้นการทำงาน Active RNA polymerase มีส่วนเกี่ยวข้องในสิ่งที่ซับซ้อนซึ่งในทางกลับกันเป็นหน่วยโครงสร้างที่จัดระเบียบการบดอัดของโครมาติน ข้อมูลล่าสุดระบุว่าโรงงานถอดความมีอยู่แม้ว่าจะไม่มีการถอดความ โรงงานเหล่านี้ได้รับการแก้ไขในเซลล์ (ยังไม่ชัดเจนว่าโรงงานเหล่านี้มีปฏิกิริยากับเมทริกซ์นิวเคลียร์ของเซลล์หรือไม่) และเป็นตัวแทนของหน่วยย่อยนิวเคลียร์อิสระ คอมเพล็กซ์โรงงานถอดรหัสที่มี RNA polymerase I, II หรือ III ได้รับการวิเคราะห์โดยแมสสเปกโตรเมตรี

การถอดเสียงแบบย้อนกลับ

รูปแบบการถอดความแบบย้อนกลับ

ไวรัสบางชนิด (เช่น HIV ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคเอดส์) มีความสามารถในการถ่ายทอด RNA ไปยัง DNA เอชไอวีมีจีโนม RNA ที่รวมอยู่ใน DNA เป็นผลให้ DNA ของไวรัสสามารถรวมกับจีโนมของเซลล์เจ้าบ้านได้ เอนไซม์หลักที่ทำหน้าที่สังเคราะห์ DNA จาก RNA เรียกว่ารีเวิร์สเอส หน้าที่หนึ่งของรีเวิร์สเทสคือการสร้าง DNA เสริม (cDNA) จากจีโนมของไวรัส เอนไซม์ไรโบนิวคลีเอส เอช ที่เกี่ยวข้องจะแยกอาร์เอ็นเอ และรีเวิร์สเอนไซม์สังเคราะห์ cDNA จากดีเอ็นเอเกลียวคู่ cDNA ถูกรวมเข้ากับจีโนมของเซลล์โฮสต์โดยการอินทิเกรส ผลที่ได้คือการสังเคราะห์โปรตีนของไวรัสโดยเซลล์เจ้าบ้านซึ่งก่อให้เกิดไวรัสชนิดใหม่ ในกรณีของเอชไอวี จะมีโปรแกรมการตายของเซลล์ (การตายของเซลล์) ของที-ลิมโฟไซต์ด้วย ในกรณีอื่นๆ เซลล์อาจยังคงเป็นตัวแพร่กระจายไวรัส

เซลล์ยูคาริโอตบางชนิดมีเอนไซม์เทโลเมอเรส ซึ่งแสดงกิจกรรมการถอดรหัสแบบย้อนกลับด้วย ด้วยความช่วยเหลือนี้ จึงสามารถสังเคราะห์ลำดับการทำซ้ำใน DNA ได้ เทโลเมอเรสมักถูกกระตุ้นในเซลล์มะเร็งเพื่อทำซ้ำจีโนมอย่างไม่มีกำหนดโดยไม่สูญเสียลำดับดีเอ็นเอที่เข้ารหัสโปรตีน

หมายเหตุ

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

ดูว่า "การถอดความ (ชีววิทยา)" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

- (จากภาษาลาติน การถอดเสียง, การเขียนใหม่ตามตัวอักษร), การสังเคราะห์ทางชีวภาพของโมเลกุล RNA, การตอบสนอง ส่วนดีเอ็นเอ ขั้นตอนแรกของการดำเนินการทางพันธุกรรม ข้อมูลในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ดำเนินการโดยเอนไซม์ RNA polymerase ที่ขึ้นกับ DNA สู่สวรรค์ของผู้ที่มีการศึกษามากที่สุด... ... พจนานุกรมสารานุกรมชีวภาพ

ชีววิทยา- ชีววิทยา (จากคำชีวิตและโลโก้ของกรีก หลักคำสอน) ความสมบูรณ์ของวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับชีวิตในความหลากหลายของรูปแบบ คุณสมบัติ การเชื่อมโยง และความสัมพันธ์บนโลก คำนี้ถูกเสนอครั้งแรกพร้อมกันและเป็นอิสระในปี พ.ศ. 2345... ... สารานุกรมญาณวิทยาและปรัชญาวิทยาศาสตร์

ศาสตร์แห่งชีวิตที่รวมความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติ โครงสร้าง หน้าที่ และพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิต ชีววิทยาไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับรูปแบบต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิวัฒนาการ การพัฒนา และความสัมพันธ์เหล่านั้นที่... ... สารานุกรมถ่านหิน

ชีววิทยา- ชุดของวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับชีวิตในความหลากหลายของรูปแบบ คุณสมบัติ การเชื่อมโยง และความสัมพันธ์บนโลก คำนี้ถูกเสนอครั้งแรกพร้อมกันและแยกจากกันในปี ค.ศ. 1802 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสผู้มีชื่อเสียง เจ.บี. ลามาร์คกับเยอรมัน...... ปรัชญาวิทยาศาสตร์: อภิธานคำศัพท์พื้นฐาน

ฉัน การถอดความ (จากการเขียนทับภาษาละติน) การทำซ้ำคำและข้อความโดยคำนึงถึงการออกเสียงโดยใช้ระบบกราฟิกบางอย่าง ต. สามารถเป็นวิทยาศาสตร์และปฏิบัติได้ Scientific T. ใช้ในภาษา...

- (จากภาษาละติน transcriptio, การเขียนตัวอักษรใหม่), การสังเคราะห์ RNA บนเมทริกซ์ DNA; ขั้นตอนแรกของการดำเนินการทางพันธุกรรม ข้อมูลในระหว่างการตัดลำดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA จะอ่านในรูปแบบของลำดับนิวคลีโอไทด์ของ RNA (ดูรหัสพันธุกรรม) ... สารานุกรมเคมี

Pre mRNA พร้อมสเตมลูป อะตอมไนโตรเจนในฐานจะถูกเน้นด้วยสีน้ำเงินอะตอมออกซิเจนในกระดูกสันหลังของฟอสเฟตของโมเลกุลด้วยสีแดง กรดริโบนิวคลีอิก (RNA) เป็นกรดนิวคลีอิกโพลีเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ที่มีกรดออร์โธฟอสฟอริกตกค้าง ... Wikipedia

วิทยาศาสตร์ที่มุ่งทำความเข้าใจธรรมชาติของปรากฏการณ์สิ่งมีชีวิตโดยการศึกษาวัตถุและระบบทางชีวภาพในระดับที่ใกล้ถึงระดับโมเลกุล และในบางกรณีก็ถึงขีดจำกัดนี้ เป้าหมายสูงสุดคือ...... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

การถอดรหัสแบบย้อนกลับเป็นกระบวนการสร้าง DNA ที่มีเกลียวคู่จากเทมเพลต RNA ที่มีเกลียวเดี่ยว กระบวนการนี้เรียกว่าการถอดรหัสแบบย้อนกลับเนื่องจากการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมเกิดขึ้นใน "แบบย้อนกลับ" ค่อนข้าง ... ... Wikipedia

คำขอ "ไวรัส" ถูกเปลี่ยนเส้นทางที่นี่ ดู ความหมายอื่นด้วย ? ไวรัส Rotavirus การจำแนกทางวิทยาศาสตร์ Overkingdom ... Wikipedia

หลังจากถอดรหัสรหัสพันธุกรรมแล้ว คำถามก็เกิดขึ้น: ข้อมูลถูกถ่ายโอนจาก DNA ไปยังโปรตีนได้อย่างไร? การศึกษาทางชีวเคมีพบว่า DNA จำนวนมากในเซลล์มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในนิวเคลียส ในขณะที่การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม การแบ่งแยกดินแดนของการสังเคราะห์ DNA และการสังเคราะห์โปรตีนทำให้เกิดการค้นหาตัวกลาง เนื่องจากการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นโดยการมีส่วนร่วมของไรโบโซม RNA จึงถูกหยิบยกให้ทำหน้าที่เป็นตัวกลาง แผนภาพถูกสร้างขึ้นเพื่อแสดงทิศทางการไหลของข้อมูลทางพันธุกรรมในเซลล์:

ดีเอ็นเอ → อาร์เอ็นเอ → โปรตีน

มันถูกเรียกว่าความเชื่อหลักของชีววิทยาระดับโมเลกุล F. Crick ตั้งสมมติฐานว่าการสังเคราะห์โมเลกุลขนาดใหญ่ตามโครงการนี้ดำเนินการตามหลักการเมทริกซ์ ต้องใช้เวลาหลายปีในการพิสูจน์ความถูกต้องของสมมุติฐานนี้

ในตอนแรกสันนิษฐานว่าไรโบโซมอล RNA (“ ยีนหนึ่ง - หนึ่งไรโบโซม - โปรตีนหนึ่งตัว”) มีบทบาทเป็นตัวกลาง อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้าก็ชัดเจนว่าสมมติฐานนี้ไม่สามารถป้องกันได้ แสดงให้เห็นว่าในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน จำนวนไรโบโซมจะไม่เปลี่ยนแปลง กล่าวคือ RNA ใหม่ไม่ได้สังเคราะห์ขึ้น ดังนั้นจึงไม่ได้รับข้อมูลใหม่ ในไม่ช้า เศษเสี้ยวของ RNA ที่ไม่เสถียรก็ถูกค้นพบในองค์ประกอบของไรโบโซม ซึ่งโมเลกุลของสารนั้นถูกยึดไว้อย่างหลวม ๆ บนไรโบโซมด้วยความช่วยเหลือของ Mg แคตไอออน จากการใช้การผสมข้ามโมเลกุล พบว่าโมเลกุลของ RNA นี้เป็นสำเนาของบางส่วนของ DNA เธอได้ชื่อนี้ เมทริกซ์, หรือ เมสเซนเจอร์อาร์เอ็นเอ. ก่อนหน้านี้เรียกว่า Messenger RNA และ Messenger RNA การเสริมกันของโมเลกุลเหล่านี้กับบางส่วนของ DNA บ่งชี้ว่าพวกมันถูกสังเคราะห์ตามประเภทเทมเพลตบน DNA

เส้นทางการถ่ายโอนข้อมูลทั้งหมดจาก DNA ไปยังโปรตีนค่อยๆ ได้รับการชี้แจงอย่างค่อยเป็นค่อยไป ประกอบด้วยสองขั้นตอน: การถอดเสียงและ การออกอากาศ. ในขั้นตอนการถอดรหัส ข้อมูลทางพันธุกรรมจะถูกอ่านและถ่ายโอนจาก DNA ไปยัง mRNA กระบวนการถอดความเกิดขึ้นในสามขั้นตอน: การเริ่มต้น, การยืดตัวและ การเลิกจ้าง. ข้อมูลจะถูกอ่านจากสาย DNA เดียว (+ สายโซ่) เนื่องจากตามคุณสมบัติของรหัสพันธุกรรม ส่วน DNA เสริมไม่สามารถเข้ารหัสโครงสร้างของโปรตีนชนิดเดียวกันได้เนื่องจากขาดความเสื่อมเสริมของรหัส การถอดความดำเนินการโดยเอนไซม์ RNA polymerase ซึ่งประกอบด้วยสี่หน่วยย่อย (ααββ") และไม่มีความจำเพาะเกี่ยวกับแหล่งที่มาของ DNA ในระยะเริ่มแรกของการถอดความ - การเริ่มต้น - หน่วยย่อยที่ห้าที่เรียกว่า s-factor ติดอยู่กับเอนไซม์ซึ่งจดจำส่วนเฉพาะของ DNA ซึ่งเป็นโปรโมเตอร์ ส่วนโปรโมเตอร์จะไม่ถูกถอดความ s-factor รับรู้ได้จากการมีลำดับนิวคลีโอไทด์ที่เฉพาะเจาะจงอยู่ในนั้น ในโปรโมเตอร์ของแบคทีเรียเรียกว่า Pribnov บล็อกและมีรูปแบบ TATAAT (มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย) เอนไซม์ RNA polymerase ติดอยู่กับโปรโมเตอร์ การเจริญเติบโตของสายโซ่ mRNA เกิดขึ้นในทิศทางเดียวอัตราการถอดรหัสคือประมาณ 45-50 นิวคลีโอไทด์ต่อวินาที ที่ระยะเริ่มต้น สังเคราะห์นิวคลีโอไทด์สายสั้นเพียง 8 ตัวหลังจากนั้น s-factor จะถูกแยกออกจาก RNA polymerase และระยะการยืดตัวเริ่มต้นขึ้น ส่วนขยายของสายโซ่ mRNA นั้นดำเนินการโดยโปรตีน tetramer ส่วน ที่อ่านข้อมูลคือ เรียกว่า transcripton ซึ่งลงท้ายด้วยเทอร์มิเนเตอร์ ซึ่งเป็นลำดับนิวคลีโอไทด์เฉพาะที่ทำหน้าที่เป็นสัญญาณหยุด เมื่อถึงจุดสิ้นสุดแล้ว เอนไซม์ RNA polymerase จะหยุดทำงานและด้วยความช่วยเหลือของปัจจัยการยุติโปรตีน จะถูกแยกออกจากเมทริกซ์

ในเซลล์แบคทีเรีย ผลลัพธ์ของโมเลกุล mRNA สามารถทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนได้ทันที เช่น ออกอากาศ. พวกมันเชื่อมต่อกับไรโบโซมซึ่งโมเลกุล RNA (tRNA) จะส่งกรดอะมิโนไปพร้อมกัน สายโซ่ RNA ที่ถ่ายโอนประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ประมาณ 70 ตัว โมเลกุล tRNA แบบเกลียวเดี่ยวมีตำแหน่งของการจับคู่ที่เสริมกัน ซึ่งประกอบด้วยแอคทีฟเซ็นเตอร์: ตำแหน่งสำหรับการรับรู้ tRNA โดยเอนไซม์ tRNA synthetase ซึ่งยึดกรดอะมิโนที่ถูกกระตุ้นที่สอดคล้องกันเข้ากับ tRNA ตัวรับ - ตำแหน่งที่กรดอะมิโนติดอยู่และลูปแอนติโคดอน

แอนติโคดอนเป็นแฝดสามที่เป็นส่วนเสริมของโคดอนที่สอดคล้องกันในโมเลกุล mRNA อันตรกิริยาระหว่างโคดอน-แอนติโคดอนเป็นไปตามประเภทของการจับคู่เสริม ระหว่างนั้นกรดอะมิโนจะถูกเติมเข้าไปในสายโซ่โปรตีนที่กำลังเติบโต โคดอนเริ่มต้นใน mRNA ที่แตกต่างกันคือโคดอน AUG ซึ่งสอดคล้องกับเมไทโอนีนของกรดอะมิโน ดังนั้น tRNA ที่มีแอนติโคดอน UAC ซึ่งเชื่อมต่อกับเมไทโอนีนของกรดอะมิโนที่เปิดใช้งานจึงเป็นคนแรกที่เข้าใกล้เมทริกซ์ เอนไซม์ที่กระตุ้นกรดอะมิโนและเชื่อมต่อกับ tRNA เรียกว่าสังเคราะห์อะมิโนเอซิล-tRNA ทุกขั้นตอนของการสังเคราะห์โปรตีน (การเริ่มต้น การยืดตัว การสิ้นสุด) ทำหน้าที่โดยปัจจัยการแปลโปรตีน Prokaryotes มีสามตัวในแต่ละขั้นตอน ที่ส่วนท้ายของเทมเพลต mRNA มีรหัสไร้สาระที่ไม่ได้อ่านและทำเครื่องหมายจุดสิ้นสุดของการแปล

ในจีโนมของสิ่งมีชีวิตหลายชนิด ตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงมนุษย์ มีการค้นพบยีนและ tRNA ที่เกี่ยวข้องซึ่งอ่านค่าโคดอนที่ไม่ได้มาตรฐาน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ความคลุมเครือในการออกอากาศ.

ช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงผลกระทบด้านลบของข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นในโครงสร้างของโมเลกุล mRNA ในระหว่างการถอดรหัส ดังนั้น เมื่อโคดอนไร้สาระปรากฏขึ้นภายในโมเลกุล mRNA ซึ่งสามารถหยุดกระบวนการถอดรหัสก่อนเวลาอันควรได้ กลไกการปราบปรามจึงถูกเปิดใช้งาน ประกอบด้วยความจริงที่ว่ารูปแบบที่ผิดปกติของ tRNA ปรากฏในเซลล์โดยมีแอนติโคดอนประกอบกับโคดอนไร้สาระซึ่งปกติไม่ควรมีอยู่ ลักษณะที่ปรากฏเป็นผลมาจากการกระทำของยีนที่มาแทนที่ฐานในแอนติโคดอน tRNA ซึ่งมีองค์ประกอบคล้ายคลึงกับโคดอนไร้สาระ จากการแทนที่นี้ โคดอนไร้สาระจะถูกอ่านเป็นโคดอนที่มีนัยสำคัญปกติ การกลายพันธุ์ดังกล่าวเรียกว่าการกลายพันธุ์แบบซับเพรสเซอร์เพราะว่า พวกเขาระงับการกลายพันธุ์ดั้งเดิมที่นำไปสู่รหัสไร้สาระ

สิ่งมีชีวิตในรูปคาร์บอนมีอยู่เนื่องจากมีโมเลกุลโปรตีนอยู่ และการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์เป็นเพียงความเป็นไปได้ในการแสดงออกของยีน แต่ในการนำกระบวนการนี้ไปใช้ มีความจำเป็นต้องเริ่มกระบวนการหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการ "แกะกล่อง" ข้อมูลทางพันธุกรรม ค้นหายีนที่ต้องการ อ่านและทำซ้ำ คำว่า "การถอดความ" ในทางชีววิทยาหมายถึงกระบวนการถ่ายโอนข้อมูลจากยีนไปยัง Messenger RNA โดยเฉพาะ นี่คือจุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ซึ่งก็คือการนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้โดยตรง

การจัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรม

ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ข้อมูลทางพันธุกรรมจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในนิวเคลียส ไมโตคอนเดรีย คลอโรพลาสต์ และพลาสมิด ไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์มี DNA ของสัตว์และพืชจำนวนเล็กน้อย ในขณะที่พลาสมิดของแบคทีเรียเป็นแหล่งกักเก็บยีนที่รับผิดชอบในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมอย่างรวดเร็ว

ในร่างกายของไวรัส ข้อมูลทางพันธุกรรมจะถูกจัดเก็บในรูปแบบของ RNA หรือ DNA polymer แต่กระบวนการนำไปใช้ก็เกี่ยวข้องกับความจำเป็นในการถอดความด้วย ในทางชีววิทยากระบวนการนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษเนื่องจากเป็นการนำไปสู่การนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้ซึ่งกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีน

ในเซลล์ของสัตว์ ข้อมูลทางพันธุกรรมจะแสดงด้วยโพลีเมอร์ของ DNA ซึ่งอัดแน่นอยู่ภายในนิวเคลียส ดังนั้นก่อนการสังเคราะห์โปรตีนหรือการอ่านยีนใด ๆ จะต้องผ่านขั้นตอนบางอย่าง: การคลี่คลายของโครมาตินที่ควบแน่นและ "การปลดปล่อย" ของยีนที่ต้องการ, การรับรู้โดยโมเลกุลของเอนไซม์, การถอดรหัส

ในด้านชีววิทยาและเคมีชีวภาพ ขั้นตอนเหล่านี้ได้รับการศึกษาแล้ว พวกมันนำไปสู่การสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งเป็นโครงสร้างหลักที่ถูกเข้ารหัสไว้ในยีนตัวเดียว

รูปแบบการถอดรหัสในเซลล์ยูคาริโอต

แม้ว่าการถอดความทางชีววิทยายังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ แต่ลำดับของมันมักจะถูกนำเสนอในรูปแบบของแผนภาพ ประกอบด้วยการเริ่มต้น การยืด และการสิ้นสุด ซึ่งหมายความว่ากระบวนการทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามปรากฏการณ์องค์ประกอบ

การเริ่มต้นคือชุดของกระบวนการทางชีวภาพและชีวเคมีที่นำไปสู่การเริ่มต้นของการถอดรหัส สาระสำคัญของการยืดตัวคือการเติบโตอย่างต่อเนื่องของสายโซ่โมเลกุล การสิ้นสุดคือชุดของกระบวนการที่นำไปสู่การหยุดการสังเคราะห์ RNA อย่างไรก็ตาม ในบริบทของการสังเคราะห์โปรตีน กระบวนการถอดรหัสทางชีววิทยามักจะระบุด้วยการสังเคราะห์ Messenger RNA จากนั้นจะมีการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์ในภายหลัง

การเริ่มต้น

การเริ่มต้นเป็นกลไกการถอดรหัสที่เข้าใจน้อยที่สุดในชีววิทยา ไม่ทราบจากมุมมองทางชีวเคมีคืออะไร นั่นคือเอนไซม์เฉพาะที่รับผิดชอบในการกระตุ้นการถอดรหัสไม่เป็นที่รู้จักเลย ยังไม่ทราบสัญญาณภายในเซลล์และวิธีการส่งผ่านซึ่งบ่งบอกถึงความจำเป็นในการสังเคราะห์โปรตีนใหม่ นี่เป็นงานพื้นฐานสำหรับเซลล์วิทยาและชีวเคมี

การยืดตัว

ยังไม่สามารถแยกกระบวนการเริ่มต้นและการยืดตัวได้ทันเวลาเนื่องจากไม่สามารถทำการศึกษาในห้องปฏิบัติการที่ออกแบบมาเพื่อยืนยันการมีอยู่ของเอนไซม์และปัจจัยกระตุ้นที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นเส้นขอบนี้จึงมีเงื่อนไขมาก สาระสำคัญของกระบวนการยืดตัวนั้นอยู่ที่การยืดห่วงโซ่การเจริญเติบโตให้ยาวขึ้น ซึ่งสังเคราะห์ขึ้นจากส่วนเทมเพลต DNA

เชื่อกันว่าการยืดตัวเริ่มต้นหลังจากการเคลื่อนย้ายครั้งแรกของ RNA polymerase และจุดเริ่มต้นของการเกาะติดของ kadon แรกไปยังตำแหน่งเริ่มต้นของ RNA ในระหว่างการยืดตัว แคดอนจะถูกอ่านไปในทิศทางของเส้นขนาด 3"-5" บนส่วนของ DNA ที่ถูกแยกออกจากเกลียวซึ่งแบ่งออกเป็นสองเส้น ในเวลาเดียวกัน สายโซ่ RNA ที่กำลังเติบโตจะถูกเพิ่มด้วยนิวคลีโอไทด์ใหม่ซึ่งเป็นส่วนเสริมของบริเวณแม่แบบ DNA ในกรณีนี้ DNA จะถูก "ขยาย" ให้มีความกว้างเท่ากับ 12 นิวคลีโอไทด์ ซึ่งก็คือ 4 คาดอน

เอนไซม์ RNA polymerase เคลื่อนที่ไปตามสายโซ่ที่กำลังเติบโต และ "เบื้องหลัง" DNA นั้นจะถูก "เชื่อมโยงข้าม" แบบย้อนกลับเป็นโครงสร้างแบบเกลียวคู่พร้อมการฟื้นฟูพันธะไฮโดรเจนระหว่างนิวคลีโอไทด์ ส่วนหนึ่งเป็นการตอบคำถามว่ากระบวนการใดเรียกว่าการถอดความในชีววิทยา เป็นการยืดตัวซึ่งเป็นขั้นตอนหลักของการถอดรหัสเนื่องจากในระหว่างกระบวนการจะมีการรวบรวมสิ่งที่เรียกว่าตัวกลางระหว่างการสังเคราะห์ยีนและการสังเคราะห์โปรตีน

การสิ้นสุด

กระบวนการยุติการถอดรหัสในเซลล์ยูคาริโอตยังไม่เป็นที่เข้าใจ จนถึงตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ลดสาระสำคัญลงในการหยุดการอ่าน DNA ที่ปลาย 5 นิ้ว และแนบกลุ่มของฐานอะดีนีนเข้ากับปลาย 3 นิ้วของ RNA กระบวนการหลังทำให้โครงสร้างทางเคมีของ RNA ที่ได้มีความเสถียร การยุติในเซลล์แบคทีเรียมีสองประเภท มันเป็นกระบวนการที่ขึ้นกับ Rho และขึ้นอยู่กับ Rho

ครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อมีโปรตีน Rho และลดลงจนเหลือเพียงการทำลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างบริเวณแม่แบบของ DNA และ RNA ที่สังเคราะห์ขึ้น ประการที่สอง ไม่ขึ้นกับ Rho เกิดขึ้นหลังจากการปรากฏตัวของ Stem-loop หากมีฐานยูราซิลอยู่ด้านหลัง การรวมกันนี้ทำให้ RNA แยกออกจากแม่แบบ DNA เห็นได้ชัดว่าการยุติการถอดรหัสเป็นกระบวนการของเอนไซม์ แต่ยังไม่พบตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพที่จำเพาะสำหรับกระบวนการนี้

การถอดรหัสไวรัส

ร่างกายของไวรัสไม่มีระบบสังเคราะห์โปรตีนเป็นของตัวเอง ดังนั้นจึงไม่สามารถแพร่พันธุ์ได้โดยไม่ต้องใช้เซลล์ แต่ไวรัสก็มีสารพันธุกรรมของตัวเอง ซึ่งจำเป็นต้องตระหนักและรวมเข้ากับยีนของเซลล์ที่ติดเชื้อด้วย ในการทำเช่นนี้ พวกมันมีเอนไซม์จำนวนหนึ่ง (หรือใช้ประโยชน์จากระบบเอนไซม์ของเซลล์) ที่ถอดรหัสกรดนิวคลีอิกของมัน นั่นคือเอนไซม์นี้สังเคราะห์อะนาล็อกของ Messenger RNA ตามข้อมูลทางพันธุกรรมของไวรัส แต่มันไม่ใช่ RNA เลย แต่เป็น DNA polymer ซึ่งเป็นส่วนเสริมของยีนของมนุษย์ เป็นต้น

สิ่งนี้ฝ่าฝืนหลักการดั้งเดิมของการถอดความทางชีววิทยาอย่างสิ้นเชิง ดังที่เห็นได้ในตัวอย่างของไวรัส HIV เอนไซม์รีเวิร์สเอนไซม์สามารถสังเคราะห์ DNA เสริมกับกรดนิวคลีอิกของมนุษย์จาก RNA ของไวรัสได้ กระบวนการสังเคราะห์ DNA เสริมจาก RNA เรียกว่าการถอดรหัสแบบย้อนกลับ นี่คือคำจำกัดความทางชีววิทยาของกระบวนการที่รับผิดชอบในการบูรณาการข้อมูลทางพันธุกรรมของไวรัสเข้ากับจีโนมมนุษย์

การฟื้นฟูอ่างอาบน้ำใน Kolpino vk.com/restavraciya_vann_kolpino.

การถอดเสียง เริ่มต้น - จุดเริ่มต้นของการถอดความ, สิ้นสุด - สิ้นสุดของการถอดความ, DNA - DNA

การถอดเสียงเป็นกระบวนการสังเคราะห์ RNA โดยใช้ DNA เป็นแม่แบบและเกิดขึ้นในเซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมด กล่าวอีกนัยหนึ่งคือการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA ไปยัง RNA

การถอดความจะถูกเร่งโดยเอนไซม์ RNA polymerase ที่ขึ้นกับดีเอ็นเอ กระบวนการสังเคราะห์ RNA ดำเนินไปในทิศทางจากปลาย 5" ถึงปลาย 3" กล่าวคือ RNA polymerase เคลื่อนที่ไปในทิศทาง 3"->5" ไปตามสายแม่แบบ DNA

การถอดความประกอบด้วยขั้นตอนของการเริ่มต้น การยืด และการสิ้นสุด

การเริ่มต้นของการถอดเสียง

การเริ่มต้นการถอดเสียงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งขึ้นอยู่กับลำดับ DNA ในบริเวณใกล้เคียงกับลำดับการถอดเสียง และขึ้นอยู่กับการมีหรือไม่มีปัจจัยโปรตีนต่างๆ

การยืดตัวของการถอดเสียง

ช่วงเวลาที่ RNA polymerase เปลี่ยนจากการเริ่มต้นการถอดรหัสเป็นการยืดตัวไม่ได้ถูกกำหนดอย่างแม่นยำ เหตุการณ์ทางชีวเคมีที่สำคัญสามเหตุการณ์แสดงลักษณะการเปลี่ยนแปลงนี้ในกรณีของ Escherichia coli RNA polymerase: การปลดปล่อยซิกมาแฟคเตอร์ การเคลื่อนย้ายครั้งแรกของโมเลกุลของเอนไซม์ไปตามแม่แบบ และการรักษาเสถียรภาพที่แข็งแกร่งของคอมเพล็กซ์การถอดรหัส ซึ่งนอกเหนือจาก RNA โพลีเมอเรสรวมถึงสายโซ่ RNA ที่กำลังเติบโตและ DNA ที่ถอดเสียง ปรากฏการณ์เดียวกันนี้ก็เป็นลักษณะของยูคาริโอต RNA polymerase เช่นกัน การเปลี่ยนจากการเริ่มต้นไปสู่การยืดตัวจะมาพร้อมกับการแตกของพันธะระหว่างเอนไซม์ โปรโมเตอร์ ปัจจัยการเริ่มต้นการถอดรหัส และในบางกรณี โดยการเปลี่ยน RNA polymerase ไปเป็นสถานะของความสามารถในการยืดตัว ระยะการยืดตัวจะสิ้นสุดลงหลังจากปล่อยทรานสคริปต์ที่กำลังเติบโต และเอนไซม์แยกตัวออกจากเทมเพลต

ในระหว่างขั้นตอนการยืดตัว คู่นิวคลีโอไทด์ประมาณ 18 คู่จะไม่ถูกแยกออกใน DNA นิวคลีโอไทด์ประมาณ 12 ตัวของสายแม่แบบ DNA ก่อตัวเป็นเกลียวลูกผสมโดยมีปลายที่เพิ่มขึ้นของสาย RNA ในขณะที่ RNA โพลีเมอเรสเคลื่อนที่ผ่านเทมเพลต การคลายเกลียวของ DNA double helix จะเกิดขึ้นข้างหน้า และการฟื้นฟู DNA double helix จะเกิดขึ้นด้านหลัง ในเวลาเดียวกัน ลิงค์ถัดไปของสายโซ่ RNA ที่กำลังเติบโตจะถูกปล่อยออกจากคอมเพล็กซ์พร้อมกับเทมเพลตและ RNA polymerase การเคลื่อนไหวเหล่านี้จะต้องมาพร้อมกับการหมุนสัมพัทธ์ของ RNA polymerase และ DNA เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นในเซลล์ได้อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการถอดรหัสโครมาติน ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าเพื่อป้องกันการหมุนดังกล่าว RNA polymerase ที่เคลื่อนที่ไปตาม DNA จะมาพร้อมกับโทโปอิโซเมอเรส

การยืดตัวจะดำเนินการโดยใช้ปัจจัยการยืดตัวขั้นพื้นฐานซึ่งจำเป็นเพื่อให้กระบวนการไม่หยุดก่อนเวลาอันควร

เมื่อเร็วๆ นี้ มีหลักฐานปรากฏว่าปัจจัยด้านกฎระเบียบอาจควบคุมการยืดตัวได้เช่นกัน ในระหว่างกระบวนการยืดตัว RNA polymerase จะหยุดชั่วคราวที่บางส่วนของยีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษที่ความเข้มข้นต่ำของซับสเตรต ในบางพื้นที่ของเมทริกซ์มีความล่าช้าเป็นเวลานานในความก้าวหน้าของ RNA polymerase หรือที่เรียกว่า การหยุดชั่วคราวจะถูกสังเกตแม้ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เหมาะสมที่สุด ระยะเวลาของการหยุดชั่วคราวเหล่านี้สามารถควบคุมได้โดยปัจจัยการยืดตัว

โอเปอเรเตอร์ทริปโตเฟน

การถอดเสียงเป็นกระบวนการสังเคราะห์โมเลกุลอาร์เอ็นเอเปิดอยู่พื้นที่ดีเอ็นเอใช้เป็นเมทริกซ์ ความหมายของการถอดความก็คือ การถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA ไปยัง RNA.

โมเลกุล DNA ประกอบด้วยสายเสริมสองเส้น ในขณะที่ RNA ประกอบด้วยสายเดียวเท่านั้น ในระหว่างการถอดรหัส จะมีสาย DNA เพียงเส้นเดียวที่ทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์ RNA พวกเขาโทรหาเธอ ห่วงโซ่ความหมาย. ข้อยกเว้นคือ DNA ของไมโตคอนเดรีย ซึ่งทั้งสองสายรับรู้ได้และมียีนต่างกัน นอกจากจะเป็นข้อยกเว้นสำหรับ DNA นิวเคลียร์แล้ว ยีนบางตัวยังอาจถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นบนสายที่ไร้สาระ

ในระหว่างการถอดรหัส โมเลกุล RNA จะถูกสังเคราะห์ในทิศทางจากปลาย 5" ถึงปลาย 3" (ซึ่งเป็นธรรมชาติสำหรับการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกทั้งหมด) ในขณะที่การสังเคราะห์ดำเนินไปในทิศทางตรงกันข้ามตามสายโซ่ DNA: 3"→5 ".

ในยูคาริโอต แต่ละยีนจะถูกคัดลอกแยกกัน ข้อยกเว้นอีกครั้งคือ DNA ของไมโตคอนเดรีย ซึ่งถูกคัดลอกไปเป็นสำเนาหลายยีนทั่วไป ซึ่งจากนั้นจึงถูกตัดออก เนื่องจากยีนโปรคาริโอตก่อตัวเป็นกลุ่มและก่อตัวเป็นโอเปอเรเตอร์ตัวเดียว ยีนดังกล่าวจึงถูกคัดลอกร่วมกัน ถึงอย่างไร การถอดเสียงเรียกว่าส่วนของ DNA ที่ประกอบด้วยโปรโมเตอร์ ส่วนที่ถูกถอดเสียง และส่วนปลาย

การถอดเสียงมี 3 ขั้นตอน: การเริ่มต้น การยืดออก การสิ้นสุด.

การเริ่มต้นการถอดความช่วยให้การสังเคราะห์โมเลกุล RNA เริ่มต้นได้ การเริ่มต้นเกี่ยวข้องกับการแนบเอนไซม์ที่ซับซ้อนเข้ากับโปรโมเตอร์ สิ่งสำคัญคือ RNA polymerase (ในกรณีนี้ขึ้นอยู่กับ DNA) ซึ่งในทางกลับกันประกอบด้วยโปรตีนหน่วยย่อยหลายตัวและมีบทบาทเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการนี้ ในยูคาริโอต การเริ่มต้นของการถอดความได้รับอิทธิพลจากส่วนพิเศษของ DNA ได้แก่ สารเสริม (ทำให้แข็งแรง) และตัวเก็บเสียง (ระงับ) ซึ่งโดยปกติจะอยู่ห่างจากยีนพอสมควร มีปัจจัยโปรตีนหลายอย่างที่มีอิทธิพลต่อความเป็นไปได้ของการเริ่มต้นการถอดรหัส

โปรคาริโอตมี RNA polymerase เพียงชนิดเดียวในขณะที่ยูคาริโอตมีสามชนิด RNA polymerase 1 ใช้ในการสังเคราะห์ไรโบโซม RNA สามประเภท (มี rRNA ทั้งหมด 4 ประเภท) RNA polymerase 2 ใช้เพื่อสังเคราะห์ pre-mRNA (สารตั้งต้นของ Messenger RNA) RNA polymerase-3 สังเคราะห์หนึ่งในประเภทของไรโบโซม RNA การขนส่งและนิวเคลียร์ขนาดเล็ก

RNA polymerase สามารถจดจำลำดับนิวคลีโอไทด์จำเพาะและยึดติดกับพวกมันได้ ลำดับเหล่านี้สั้นและเป็นสากลสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด

หลังจากที่ RNA polymerase จับกับโปรโมเตอร์แล้ว ส่วนหนึ่งของ DNA double helix จะคลายตัวและพันธะนิวคลีโอไทด์ระหว่างเกลียวของส่วนนี้จะถูกทำลาย นิวคลีโอไทด์ประมาณ 18 คู่คลี่ออก

บนเวที การยืดตัวการเติมตามลำดับเกิดขึ้นตามหลักการเสริมนิวคลีโอไทด์อิสระเข้ากับส่วนของ DNA อิสระ RNA polymerase รวมนิวคลีโอไทด์เข้ากับสายโซ่โพลีไรโบนิวคลีโอไทด์

ในระหว่างการสังเคราะห์ RNA นิวคลีโอไทด์ประมาณ 12 ตัวจะเสริมกันและเชื่อมโยงกับนิวคลีโอไทด์ DNA ชั่วคราว เมื่อ RNA polymerase เคลื่อนที่ไปข้างหน้า สายโซ่ DNA จะแยกออกจากกัน และด้านหลังจะถูก "เย็บ" ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ สายโซ่ RNA จะค่อยๆ เติบโตและเคลื่อนออกจาก RNA polymerase complex

มีปัจจัยการยืดตัวที่ป้องกันการยุติการถอดเสียงก่อนกำหนด

การสิ้นสุดกระบวนการถอดรหัสเกิดขึ้นในบริเวณเทอร์มิเนเตอร์ ซึ่งได้รับการยอมรับโดย RNA polymerase เนื่องจากปัจจัยการสิ้นสุดโปรตีนพิเศษ

นิวคลีโอไทด์อะดีนีน (poly-A) จำนวนมากติดอยู่ที่ปลาย 3 นิ้วของโมเลกุล RNA ที่สังเคราะห์ขึ้นเพื่อป้องกันการสลายตัวของเอนไซม์ แม้แต่ก่อนหน้านี้ เมื่อสังเคราะห์ปลาย 5 นิ้วแล้ว สิ่งที่เรียกว่า หมวก.

ในกรณีส่วนใหญ่ การถอดเสียงไม่ได้สร้าง RNA เสร็จสมบูรณ์ Raw RNA ยังคงต้องผ่านกระบวนการ กำลังประมวลผลซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงการปรับเปลี่ยนเกิดขึ้นและจะมีการใช้งานตามหน้าที่ RNA แต่ละประเภทในยูคาริโอตผ่านการดัดแปลงของตัวเอง การก่อตัวของโพลี-เอและแคปมักเรียกกันว่าการแปรรูป