Prepisovanje DNA v RNA

DNA IN RNA

Zaporedje nukleotidov v molekuli DNA (deoksiribonukleinska kislina) narekuje aminokislinsko zaporedje proteina. Specifične regije na DNA (geni) se prepišejo v kemijsko in funkcionalno drugačen polinukleotid imenovan ribonukleinska kislina (RNA). RNA se od DNA razlikuje po vsebujočem sladkorju pentozi (DNA vsebuje deoksiribozo, RNA pa ribozo) in po pirimidinski bazi (DNA vsebuje timin, RNA pa uracil).

PROCES PREPISOVANJA

Prenos informacije iz DNA v RNA se imenuje sinteza RNA ali DNA transkripcija oz. prepisovanje. Sinteza RNA poteka v treh korakih: začetek (iniciacija), podaljševanje (elongacija) in zaključek (terminacija). Celoten proces prepisovanja katalizira encim RNA polimeraza ali krajše RNAP.

Začetek (iniciacija)

Prepisovanje gena se prične s prepoznavanjem promotorske regije, ki vsebuje start signal za prepisovanje. Holoencim RNA-polimeraze se veže na večino regij matrične DNA, vendar je interakija močnejša na promotorskih regijah. Znotraj promotorske regije pri vseh prokariontskih DNA najdemo dve pomembni podregiji: regijo -10 (t.i. Pribnowovo zaporedje) z običajnim zaporedjem TATAAT in regijo -35, ki ima zaporedje TTGACA. Holoencim RNA-polimeraze se na matrico DNA veže nespecifično in potuje navzdol (v smeri 3` -> 5` po matični verigi), dokler ne prepozna promotorske regije. Močnejša vezava na promotorsko zaporedje, še posebej na regiji -10, upočasni napredovanje RNA-polimeraze in povzroči razprtje dvojne vijačnice DNA. Loči se približno 12 do 15 baznih parov, kar pripelje do nastanka prepisovalnega mehurčka. Sinteza RNA se začne z vstopom prvega ribonukleotida, ki se izbere glede na možnost vezave z vodikovo vezjo na matrico DNA in njegove vezave v aktivno mesto RNA-polimeraze. RNA-polimeraza katalizira nastanek fosfoestrske vezi med prvima dvema nukleotidoma. Vsak ribonukleotid, ki se veže, je komplementaren deoksiribonukleotidu na verigi DNA. [1]

Podaljševanje (elongacija)

Podaljševanje verige RNA poteka v smeri 5` -> 3`. RNA-polimeraza se pomika po matrici DNA in dodaja nukleotide rastoči verigi RNA. Ko je dodanih približno 10 nukleotidov, ena od podenot RNA-polimeraza disociira, tako da ostane le osrednji encim. Disociirana podenota je potrebna za prepoznavanje promotorskih regij ter za začetek sinteze, vendar ni bistvenega pomena za podaljševanje. Za to obdobje sinteze je značilen prehodni hibrid, kjer sta DNA in RNA povezani. RNA-polimeraza katalizira podaljševanje verig zelo natančno, saj pride do nastanka napačnega baznega para enkrat na od 10^4 do 10^5 vgrajenih nukleotidov. [2]

Zaključek (terminacija)

Podaljševanje se nadaljuje vse dokler encim ne naleti do naslednjega posebnega predela zaporedja na DNA, ki vsebuje stop signal. Tam se RNA polimeraza zaustavi in se loči od obeh verig DNA ter od novo nastale verige RNA. RNA ostane enoverižna molekula. [3]

RAZLIKE V PROCESU PREPISOVANJA PRI EVKARIONTIH IN PROKARIONTIH

V prokariontskih celicah prepisovaje poteka v citoplazmi, v evkariontskih pa v celoti v celičnem jedru. Razlike obstajajo tudi v številu encimov: evkarinotske celice vsebujejo tri različne RNA polimeraze, prokariotske pa le eno. Evkariontska RNA-polimeraza I tvori velike ribosomske RNA, RNA-polimeraza II prepisuje gene, ki kodirajo proteine, RNA-polimeraza III pa tvori različne manjše RNA, kot so tRNA (transfer ali prenašalna RNA) in rRNA 5 S (ribosomal ali ribosomska RNA).

POSTTRANSKRIPCIJSKE SPREMEMBE RNA

Molekule RNA, ki so nastale pri procesu prepisovanja, imenujemo primarni transkripti. Te običajno biološko niso aktivne. Zato jih je potrebno predelati v zrele, biološko funkcionalne molekule.Geni večine evkariontskih celic imajo tako kodirajoča zaporedja (eksoni) kot tudi nekodirajoča zaporedja (introni). V procesu primarne transkripcije je prepisan celoten gen (ekson in intron) v zelo dolgo molekulo RNA. Preden RNA zapusti celično jedro, kompleks posebnih RNA encimov odstrani vsa področja intronov – dobimo veliko krajšo molekulo RNA. Proces spreminjanja primarnega transkripta je odvisen od vrste celic in vrste RNA.

VIRI

• Alberts, B. et al. Molecular biology of the cell. 3. izdaja. New York: Garland publishing, 1994.
• Boyer, R. Temelji biokemije. Ljubljana: Študentska založba, 2005.
• Slika 1: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/91/Simple_transcription_initiation1.svg
• Slika 2: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/21/Simple_transcription_elongation1.svg
• Slika 3: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e1/Simple_transcription_termination1.svg