ტრანსკრიფციის ზოგადი მიმოხილვა

საკვანძო საკითხები:

• ტრანსკრიფცია გენის ექსპრესიის პირველი საფეხურია. იგი გულისხმობს გენის დნმ თანმიმდევრობის გადაწერას რნმ-ის მოლეკულაზე.
• ტრანსკრიფციას წარმართავს ფერმენტი სახელად რნმ-პოლიმერაზა, რომელიც ნუკლეოტიდებს ერთმანეთთან აკავშირებს და მათგან რნმ-ის ჯაჭვს წარმოქმნის (ჯაჭვის თანმიმდევრობის ნიმუშად კი დნმ-ის მოლეკულა გამოიყენება).
• ტრანსკრიფცია სამი საფეხურისგან შედგება: ინიციაცია, ელონგაცია და ტერმინაცია.
• ეუკარიოტებში რნმ-ის მოლეკულები ტრანსკრიფციის მერე კიდევ უნდა დამუშავდეს: ისინი განიცდიან სპლაისინგს, ბოლოებზე კი 5' კეპი და პოლი-ა კუდი ემატებათ.
• თქვენს გენომში არსებული თითოეული გენის ტრანსკრიფცია ინდივიდუალურად რეგულირდება.

შესავალი

ტრანკრიფციის მიმოხილვა

რნმ-პოლიმერაზა

ტრანსკრიფციის ეტაპები

1. ინიციაცია. რნმ-პოლიმერაზა უკავშრდება დნმ-ის სპეციალურ თანმიმდევრობას, პრომოტორს, რომელიც გენის წინ მდებარეობს. თითოეულ გენს (ან გენთა ჯგუფს, რომელიც ერთად ტრანსკრიბირდება ბაქტერიებში) თავისი პრომოტორი აქვს. დაკავშირების შემდეგ რნმ-პოლიმერაზა ხლეჩს ორმაგ სპირალს, რათა გამოაცალკევოს დნმ-ის ერთი, მატრიცა ჯაჭვი ტრანსკრიფციისთვის.
   პრომოტორი იმ უბნის წინ მდებარეობს (და ნაწილობრივ გადაფარავს), რომლის ტრანსკრიფციასაც არეგულირებს. იგი შეიცავს სპეციალურ თანმიმდევრობებს, რომლებსაც რნმ-პოლიმერაზა და მისი დამხმარე ცილები ამოიცნობს და უკავშირდება. დნმ-ის ორმაგი სპირალი პრომოტორულ უბანში იხსნება, რათა რნმ-პოლიმერაზამ ტრანსკრიფციის დაწყება შეძლოს.
2. ელონგაცია. დნმ-ის ერთი ჯაჭვი მატრიცაა და მას რნმ-პოლიმერაზა ნიმუშად იყენებს. ეს ფერმენტი მატრიცა ჯაჭვს ნაბიჯ-ნაბიჯ „კითხულობს", თითო ჯერზე ერთ ნუკლეოტიდს და კომპლემენტარული ნუკლეოტიდებისგან რნმ-ის მოლეკულას აწყობს, 5'-დან 3' მიმართულებით. რნმ-ტრანსკრიპტის თანმიმდევრობა იგივეა, რაც დნმ-ის არა-მატრიცა (მაკოდირებელი) ჯაჭვისა, მაგრამ მასში თიმინის (თ) ფუძეების ნაცვლად ურაცილებია (უ).

   [რას ნიშნავს 5' და 3'?]
   რნმ პოლიმერაზა დნმ-ის ნიმუში ჯაჭვის კომპლემენტარულ რნმ-ტრანსკრიპტს აწყობს 5'-დან 3' მიმართულებით. იგი ნიმუშ ჯაჭვზე 3'-5' მიმართულებით მოძრაობს და თანდათან ხსნის დნმ-ის ორმაგ სპირალს. სინთეზირებული რნმ-ის მოლეკულა ნიმუშ ჯაჭვს მხოლოდ ცოტა ხნით უკავშირდება, შემდეგ კი რნმ-პოლიმერაზას მიჰყვება გადმოკიდებული ძაფივით. დნმ-ის ორმაგი სპირალი რნმ-პოლიმერაზას „ჩავლის" მერე ისევ იხურება.

   ამ მაგალითში მაკოდირებელი ჯაჭვის, მატრიცა ჯაჭვისა და რნმ-ტრანსკრიპტის თანმიმდევრობებია:

   მაკოდირებელი ჯაჭვი: 5' - ATGATCTCGTAA-3'

   მატრიცა ჯაჭვი: 3'-TACTAGAGCATT-5'

   რნმ: 5'-AUGAUC...-3' (წერტილები ნიშნავს, რომ რნმ-ის ჯაჭვის 3' ბოლოდე ნუკლეოტიდები ჯერ კიდევ ემატება)
3. ტერმინაცია. არსებობს სპეციალური თანმიმდევრობები, ე.წ. ტერმინატორები, რომლებიც რნმ-პოლიმერაზას ანიშნებენ, რომ რნმ-ტრანსკრიპტი დასრულებულია. ამ თანმიმდევრობის ტრანსკრიფციის შემდეგ ფერმენტი რნმ-ის მოლეკულას ათავისუფლებს. ტერმინაციის ერთ-ერთი მექანიზმი, რნმ-ის სარჭის წარმოქმნა, ქვედა სურათზეა წარმოდგენილი.
   დნმ-ის ტერმინატორულ უბანში კოდირებულია რნმ, რომელიც თმის სარჭის მსგავს სტრუქტურას ქმნის და ურაცილის ნუკლეოტიდების წყებით ბოლოვდება. ტრანსკრიპტის სარჭისმაგვარი სტრუქტურის გამო რნმ-პოლიმერაზა ჩერდება. სარჭის შემდეგ არსებული უ (ურაცილი) ნუკლეოტიდები სუსტად ებმიან დნმ-ის ნიმუშის ა (ადენინი) ნუკლეოტიდებს, რის გამოც ტრანსკრიპტი ნიმუშს სწყდება და ტრანსკრიფცია სრულდება.

ეუკარიოტული დნმ-ის გარდაქმნები

• მოდიფიცირდება ეუკარიოტული პრე-ი-რნმ-ის ბოლოები, კერძოდ მას ემატება 5'-კეპი (თავში) და 3' პოლი-ა კუდი (ბოლოში).
• მრავალი ეუკარიოტული პრე-ი-რნმ სპლაისინგსაც განიცდის. ამ პროცესში პრე-ი-რნმ-ის განსაზღვრული ნაწილები (ე.წ. ინტრონები) ამოიჭრება და დარჩენილი უბნები (ეგზონები) ერთმანეთს გადაებმევა.
  სურათის ზედა ნაწილი: 5'-კეპისა და 3' პოლი-ა კუდის მქონე პრე-ირნმ-ის დიაგრამა. 5'-კეპი ჯაჭვის 5' ბოლოზე მდებარეობს და შეცვლილი გ (გუანინი) ნუკლეოტიდია. პოლი-ა კუდი ჯაჭვის 3' ბოლოზეა და შედგება ა (ადენინი) ნუკლეოტიდების გრძელი წყებისგან (ნაჩვენებია მხოლოდ რამდენიმე მათგანი).

  ეს პრე-ირნმ ჯერ კიდევ შეიცავს ეგზონებსაც და ინტერონებსაც. ი-რნმ-ის ჯაჭის სიგრძეზე ეგზონები და ინტრონები ერთმანეთის მონაცვლეობითაა განლაგებული: ეგზონი 1 - ინტრონი 1 - ეგზონი 2 - ინტრონი 2 - ეგზონი 3. თითოეული მათგანი რნმ-ნუკლეოტიდებისგან შედგება.

  სპლაისინგის დროს პრე-ირნმ-იდან ინტრონები ამოიჭრება, ეგზონები ერთმანეთს გადაებმევა და საბოლოო ი-რნმ წარმოიქმნება.

  სურათის ქვედა ნაწილი: საბოლოო ი-რნმ, რომელიც ინტრონებს აღარ შეიცავს (მხოლოდ ეგზონი 1 - ეგზონი 2 - ეგზონი 3).

თითოეული გენი ცალ-ცალკე ტრანსკრიბირდება