Co aktywuje transkrypcje?

Co aktywuje transkrypcje? Osoby znające się na biologii, doskonale wiedzą, czym jest transkrypcja. Tym, którzy jednak nie bardzo lubią tę dziedzinę nauki, kojarzą tę definicję głównie z językoznawstwem. Należy więc zadać zasadnicze pytanie: czym jest transkrypcja biologiczna i co ją aktywuje?

Czym jest transkrypcja?

Transkrypcja to z języka łacińskiego transcriptio, czyli przepisywanie. Jest to genetyczny proces syntezy RNA. W trakcie jego trwania, na matrycy DNA syntezuje się komplementarna nić RNA. Transkrypcja jest przeprowadzana w komórkach dzięki polimerazom RNA, które są uzależnione od DNA. Szukają one odpowiedniego miejsca w DNA i rozpoznają je. To miejsce to promotor. na nici matrycowej, po odnalezieniu promotora właśnie, dochodzi do syntezy RNA.
Podczas transkrypcję powstają produkty końcowe, takie jak: RNA rybosomowy, RNA informacyjny (będący matrycą dla syntezy polipeptydów, to jest biosyntezy białka oraz translacji), a także RNA przenoszący. Warto wspomnieć, że w organizmach eukariotycznych transkrypcja ma miejsce w jądrach komórkowych. Cząsteczki RNA informacyjnego są poddawane kolejnemu procesowi, a później transportowane do cytoplazmy, gdzie dochodzi do wspomnianej już syntezy białek.

Rodzaje czynników transkrypcyjnych

Istotnym pojęciem – w kontekście transkrypcji – jest czynnik transkrypcyjny. To – inaczej rzecz ujmując – białko wiążące DNA w obszarze promotora albo sekwencji wzmacniającej. Ma ono za zadanie regulować właśnie wspomniany proces transkrypcji. Czynniki te mogą być aktywowane selektywnie albo dezaktywowane przez inne białka.
Można je podzielić na kilka rodzajów, tak zwane klasy. Po pierwsze, są to ogólne czynniki transkrypcyjne, które mogą brać udział w kompleksie preinicjacyjnym (kompleksie białkowym, wiążącym się z promotorem genu). Po drugie, na czynniki indukowalne, wymagające aktywacji. Po trzecie – czynniki wiodące, posiadające nieregulowane białka wiążące się do nici wiodącej DNA przed inicjacją. Są podobne do indukowalnych.
Organizm człowieka zawiera wiele czynników transkrypcyjnych. To one odpowiadają za utrzymywanie prawidłowej pracy komórek. Gwarantują to, że geny są wyrażane we właściwych komórkach.

Kiedy zachodzi ekspresja genów?

Ekspresja genów to moment, w którym gen DNA w pewnym sensie włącza się, czyli jest włączany do tworzenia białka. Należy pamiętać, że wszystkie geny nie są włączone w tej samej chwili albo w tych samych częściach ciała, bądź też tych samych, jednych komórkach.

Często transkrypcję nazywa się punktem kontroli zarówno włączania, jak i wyłączania genów. Można o tym mówić, kiedy gen nie jest przepisywany w komórce i nie może być wykorzystany do tworzenia innych białek w komórce, w której się znajduje. Ponadto, może do tego dojść, jeśli gen jest przepisywany i zapewne ulegnie ekspresji, czyli zostanie przypisany do tworzenia białka. Im częściej gen jest przepisywany, tym białka powstaje więcej.

Co aktywuje transkrypcje?

Aby proces transkrypcji został aktywowany, enzym polimerazy RNA, tworzący nowe cząsteczki na matrycy DNA, musi związać się z fragmentem DNA, który posiada gen. Wówczas dochodzi do wiązania w promotorze.
W bakteriach polimeraza wiąże się z promotorem bezpośrednio w DNA. U ludzi natomiast istnieje dodatkowy etap, ponieważ może dojść do wiązania tylko i wyłącznie dzięki pomocy białek, czyli czynników transkrypcyjnych.
Transkrypcją można sterować poprzez związanie czynników białkowych albo hormonalnych z różnych miejsc DNA. Mogą to być miejsca zarówno w obrębie genów, jak i nukleotydów, czyli wzmacniaczy albo wyciszaczy.

Pierwszy transkrypt musi być poddany w późniejszym czasie tak zwany obróbce potranskrypcyjnej. Jest to niezbędne, aby transkrypt mógł być wykorzystany do translacji. Jeśli do tego nie dojdzie, wówczas może dojść do wydostania się z jądra RNA informacyjnego, które zostanie zniszczone w cytozolu przez białka mające za zadanie właśnie niszczenie kwasów nukleinowych. W ten sposób białka bronią się przed przedostaniem się do komórki obcego kwasu, to jest między innymi bakterii albo wirusów. Jeśli więc RNA informacyjny ma być rozpoznany jako znajomy, musi dojść do wspomnianej obróbki potranskrypcyjnej.

Można ją podzielić na kilka sposobów. Po pierwsze, może polegać na edycji RNA. Po drugie, na splicingu, czyli usuwaniu intronów oraz łączeniu egzonów. Po trzecie, na dołączeniu czapeczki guanylowej na końcu RNA informacyjnego. Jest to dość nietypowy nukleotyd, który pozwala znaleźć w cytozolu miejsce, gdzie produkowane jest białko. W ten sposób ułatwiane jest wiązanie się z podjednostkę rybosomu. Proces dołączania czapeczki ma miejsce w tym samym momencie, co transkrypcja właśnie. Czwartym sposobem jest dołączenie do końca RNA informacyjnego ogonka poli-A. Jest to niewielka nić, złożona z nukleotydów z adeniną. RNA informacyjny jest rozpoznawany jako swój, a nie jako obcy, dlatego też białko nie niszczy go. Często niektóre obce bakterie i wirusy grypy stosują ten sposób, dlatego nie są zabijane przez cytozol, ale uznawane za czynnik transkrypcji organizmu.