<= Secţiunea precedentă

ADN

ADN-ul
Replicarea ADN
● Transcrierea
Translaţia
Codon
Acizi nucleici

Secţiunea următoare =>

Transcrierea (sau transcripţia)

            Un alt acid nucleic, numit ARN, guvernează procesele prin care informaţia unei gene este utilizată la producerea proteinei. ARN este asemănător ADN-ului cu excepţia zahărul său este o riboză în loc de dezoxiriboză, bazele sale sunt de patru tipuri A, U, C, şi G, şi el apare tipic sub forma unui singur lanţ decât ca spirală dublă. Există câteva tipuri de ARN. Ne vom ocupa cu m-ARN (mesagerul ARN - messenger RNA) şi t-ARN (ARN de transfer - transfer RNA), dar cel mai abundent tip este rARN (ARN din ribozomi - ribosomal RNA).

            Procesul prin care o genă conduce producţia unei gene este numit expresie genetică (gene expression). Genele sunt exprimate prin transcriere din ADN în m-ARN urmată de traducerea din m-ARM în proteină. Cantitatea de expresie a unei gene este fin acordată de o serie de mecanisme de control pentru a îndeplini nevoile temporale ale unei celule.

            Multe studii ale transcripţiei sau focalizat asupra bacteriei e-coli. În general, transcrierea la procariote este mai simplă decât la eucariote. Transcrierea ADN-ului în m-ARN la procariote este similară replicării ADN-ului. Ea este catalizată de către o enzimă numită ARN polimerază. Matriţa de transcripţie este un lanţ simplu de ADN. Spirală dublă se desface şi o bulă de transcripţie se mişcă de-a lungul ADN-ului, desrăsucind în mers o mică parte a spiralei duble şi adăugând nucleotide complementare de ARN matriţie de ADN. Complementaritatea este definită acum de perechile AU, TA, CG şi GC, unde fiecare pereche constă dintr-o nucleotidă a ADN-ului, respectiv o nucleotidă a ARN-ului. Transcripţia este iniţiată numai la anumite secvenţe, ce semnalizează începutul unei gene, numite promotori. Transcriptia are loc întotdeaună în direcţia  5’-3’, şi numai unul dintre cele două lanţuri desrăsucite este transcris. Promotorii au structură specifică; Ei pot fi ades recunoscuţi prin două secvenţe specifice de 6 nucleotide ce apar, prima cu 35 de baze, iar a doua cu 10 baze înainte de primul nucleotid care codifică m-ARN-ul. Secvente specifice la sfârsitul unei gene semnalizează terminarea transcripţiei.

            Viteza de transcriptie este controlată de proteine care se leagă de ADN lângă pozitiile promotorilor. Există represori care inhibă transcrierea şi activatori care stimulează activitatea polimerazei ARN.

            EXEMPLU: La bacteria e coli, enzima β-galactosidase descompune lactoza în două zaharuri simple, glucoza şi galactoza. Gena acestei enzime este exprimată numai în absenţa glucozei şi prezenţa lactozei. Dacă lactoza este prezentă ea se leagă de o proteină represoare, împiedicând-o să se lege de ADN. Dacă glucoza este prezentă ea se leagă de o proteină activatoare, împiedicând-o să se ataşeze de ADN. Astfel descompunerea lactozei în celulă este controlată printr- buclă de control automat (feedback loop) care poate fi descrisă de regula de producţie următoare:

            if lactose and not glucose then produce β-galactosidase (dacă există lactoză dar lipseşte glucoza, atunci produ enzima β-galactosidase!).

            Procesul transcripţiei este mult mai complicat la eucariote, în special la organisme mari. La multe organisme eucariote există trei polimeraze ARN diferite ce catalizează producerea a trei clase diferite de molecula ARN. Regiune ADNN-ului care codează o genă este de regulă discontinuă, alternând între exoni (regiuni care comandă sinteza proteinelor) şi introni (intervening regions- regiuni care aparent nu au nici un rol în sinteza proteinelor). Atât exonii cât şi intronii sunt transcrişi în m-ARN în ordinea liniară în care apar, dar intronii sunt apoi înlăturaţi şi exonii sunt legaţi împreună în ordine. Principalele etape sunt:

• transcripţia (transcription) O copie ARN a secvenţei genei este construită, inclusiv secvenţele complementare atât pentru exoni cât şi pentru introni;

• încapsularea şi adenilarea (capping and adenylation) Secvenţe de nucleotide speciale sunt ataşate la capetele 5’ şi 3’ ale t-ARN;

• înădirea (splicing) ARN-ul este “operat” astfel încât secvenţele corespunzătoare intronilor sunt tăiate şi înlăturate. Secvenţele de ARN corespunzătoare exonilor sunt apoi înădite împreună. Poziţia locurilor de înădire este dictată de secvenţe scurte la limita intron/exon din genă.

            Controlul vitezei de transcripţie la eucariote nu este complet înţeles. Deoarece genomul eucariotelor este mare oşi mai bună selectivitate este necesară la utilizarea polimerazei ARN la transcrierea genelor decât la ADN-ul necodant (non-coding DNA). O transcriptie eficientă necesită, de regulă, ca două sau mai multe proteine diferite să se lege în poziţii apropiate începutului transcripţiei. Anumite poziţii de legătură numite intensificatori pot fi pot fi localizate la aproximativ 3kb (adică 3000 de baze perechi) de la începutul transcripţie, şi activarea lor poate creşte viteza de transcriptie de o sută de ori (transcrierea este un proces rapid de ordinul 60 nucleotide pe secundă). Intensificatorii se pot întinde atât înainte cât şi după startul transcrierii şi pot exista câţiva intensificatori care să afecteze o singură genă.

Vezi aici un film care explica transcrierea ADN.