رونویسی DNA به RNA: از آغاز تا خاتمه

DNA یا اسید دئوکسی ریبونوکلئیک، مولکولی است که اطلاعات ژنتیکی را کدگذاری می کند. با این حال، DNA نمی تواند به طور مستقیم به یک سلول فرمان دهد که پروتئین ها را تولید کند. این مولکول باید به RNA یا اسید ریبونوکلئیک تبدیل شود. RNA به نوبه خود توسط ماشین آلات سلولی ترجمه می شود تا اسیدهای آمینه تولید کند، که آن ها را به یکدیگر متصل می کند تا پلی پپتیدها و پروتئین ها شکل بگیرند. در ادامه، نگاهی دقیق به مراحل رونویسی خواهیم داشت.

مرور کلی رونویسی

رونویسی اولین مرحله از بیان ژن ها به پروتئین ها است. در رونویسی، یک RNA پیام رسان (mRNA) از یکی از رشته های مولکول DNA رونویسی می شود. RNA پیام رسان به این دلیل این گونه نامگذاری شده است که "پیام" یا اطلاعات ژنتیکی را از DNA به ریبوزوم ها منتقل می کند، جایی که این اطلاعات برای تولید پروتئین ها استفاده می شود. RNA و DNA از کدگذاری مکمل استفاده می کنند که در آن جفت های پایه به یکدیگر متصل می شوند، شبیه به این که رشته های DNA با هم به منظور تشکیل یک دوک helix متصل می شوند.

یکی از تفاوت های بین DNA و RNA این است که RNA از اوراسیل به جای تیمین استفاده می کند که در DNA موجود است. RNA پلیمراز تولید یک رشته RNA که مکمل رشته DNA است را تسهیل می کند. RNA در جهت 5' به 3' سنتز می شود (همان طور که از رونویسی در حال رشد RNA مشاهده می شود). مکانیزم های ویرایش برای رونویسی وجود دارد، اما به اندازه ای که برای تکثیر DNA وجود دارد، فراوان نیستند. گاهی اوقات خطاهای کدنویسی رخ می دهد.

تفاوت های رونویسی

تفاوت های قابل توجهی در مراحل رونویسی در پروکاریوت ها و یوکاریوت ها وجود دارد.

• در پروکاریوت ها (باکتری ها)، رونویسی در سیتوپلاسم انجام می شود. ترجمه RNA پیام رسان به پروتئین ها نیز در سیتوپلاسم صورت می گیرد. در یوکاریوت ها، رونویسی در هسته سلول اتفاق می افتد. سپس RNA پیام رسان به سیتوپلاسم منتقل می شود تا ترجمه شود.
• DNA در پروکاریوت ها به مراتب برای RNA پلیمراز دسترسی پذیرتر است تا DNA در یوکاریوت ها. DNA یوکاریوتی به دور پروتئین هایی به نام هیستون پیچیده شده و ساختارهایی به نام نوکلئوزوم را تشکیل می دهد. DNA یوکاریوتی برای تشکیل کروماتین فشرده می شود. در حالی که RNA پلیمراز به طور مستقیم با DNA پروکاریوتی در تعامل است، پروتئین های دیگری، تعامل بین RNA پلیمراز و DNA در یوکاریوت ها را تسهیل می کنند.
• RNA پیام رسان تولیدشده در نتیجه رونویسی در سلول های پروکاریوتی تغییر نمی کند. سلول های یوکاریوتی RNA پیام رسان را با استفاده از برش RNA، پوشش انتهای 5' و افزودن دم polyA تغییر می دهند.

نکات کلیدی: مراحل رونویسی

• دو مرحله اصلی در بیان ژن، رونویسی و ترجمه است.
• رونویسی نام فرآیندی است که در آن DNA کپی می شود تا رشته مکمل RNA تولید گردد. سپس RNA تحت ترجمه قرار می گیرد تا پروتئین ها ساخته شوند.
• مراحل اصلی رونویسی شامل آغاز، پاکسازی پروموتر، کشش و خاتمه است.

مراحل رونویسی

رونویسی را می توان به پنج مرحله تقسیم کرد: پیش آغازی، آغاز، پاکسازی پروموتر، کشش و خاتمه:

پیش آغازی

اولین مرحله رونویسی پیش آغازی نام دارد. RNA پلیمراز و عوامل همکار (عوامل رونویسی عمومی) به DNA متصل می شوند و آن را باز می کنند و یک حباب آغازین ایجاد می کنند. این حباب مشابه به سطحی است که وقتی رشته های نخ چندلا را باز کنید به دست می آید. این فضا به RNA پلیمراز دسترسی به یک رشته از مولکول DNA را می دهد. به طور تقریبی 14 جفت پایه هم زمان در معرض قرار می گیرد.

آغاز

آغاز رونویسی در باکتری ها با اتصال RNA پلیمراز به پروموتر در DNA شروع می شود. آغاز رونویسی در یوکاریوت ها پیچیده تر است، جایی که گروهی از پروتئین ها به نام عوامل رونویسی، اتصال RNA پلیمراز و آغاز رونویسی را تسهیل می کنند.

پاکسازی پروموتر

مرحله بعدی رونویسی پاکسازی پروموتر یا فرار از پروموتر نامیده می شود. RNA پلیمراز باید پس از سنتز اولین پیوند، پروموتر را پاکسازی کند. پروموتر یک توالی DNA است که مشخص می کند کدام رشته DNA رونویسی شده و جهت رونویسی چگونه است. به طور تقریبی 23 نوکلئوتید باید سنتز شود تا RNA پلیمراز تمایل خود را برای لغزش و آزادسازی زودهنگام رونویسی RNA از بین ببرد.

کشش

یک رشته DNA به عنوان الگو برای سنتز RNA عمل می کند، اما ممکن است چندین بار رونویسی انجام شود تا کپی های زیادی از یک ژن تولید شود.

خاتمه

خاتمه آخرین مرحله رونویسی است. خاتمه منجر به آزادسازی RNA پیام رسان جدید سنتز شده از مجتمع کشش می شود. در یوکاریوت ها، خاتمه رونویسی شامل بریدن رونویسی و سپس فرآیندی به نام polyadenylation است. در polyadenylation، یک سری از باقی مانده های آدنین یا دم poly(A) به انتهای 3' جدید رشته RNA پیام رسان افزوده می شود.