ο την έναρξη είναι το πρώτο βήμα και έτσι η προετοιμασία για μετάφραση, μεταγραφή και αναπαραγωγή. Μαζί, αυτές οι φάσεις ουσιαστικά οδηγούν σε γονιδιακή έκφραση. Η έναρξη παίζει επίσης ρόλο στην παθοφυσιολογία σε σχέση με ασθένειες όπως ο καρκίνος.
Τι είναι η μύηση;
Κατά τη διάρκεια της μετάφρασης, οι αντιγραφείσες γενετικές πληροφορίες οδηγούν στη σύνθεση πρωτεϊνών εντός των κυττάρων των ζωντανών οργανισμών. Αντιθέτως, η μεταγραφή είναι η σύνθεση του RNA χρησιμοποιώντας το DNA ως πρότυπο, από το οποίο δημιουργείται το RNA.
Όπως και η μετάφραση, η μεταγραφή είναι ουσιαστικό μέρος της γονιδιακής έκφρασης. Στη γενετική, η αντιγραφή είναι η παραγωγή αντιγράφων DNA. Κάθε μία από τις διεργασίες που αναφέρονται αποτελείται από διάφορες φάσεις. Η πρώτη φάση αντιγραφής και μετάφρασης και μεταγραφής είναι η έναρξη. Η έναρξη είναι η διαδικασία έναρξης για όλα τα συστατικά της γονιδιακής έκφρασης. Κατά κανόνα, προηγείται η έναρξη της δημιουργίας ενός λεγόμενου συγκροτήματος προ-μύησης.
Οι εκκινήσεις μεταγραφής, μετάφρασης και αναπαραγωγής διαφέρουν ως προς τη φύση και τον σκοπό της ακολουθίας τους. Επιπλέον, η φάση της μύησης διαφέρει με τη μορφή ζωής και ως εκ τούτου είναι διαφορετική στους ευκαρυωτικούς από τους προκαρυωτικούς.
Λειτουργία & εργασία
Ένα σύμπλεγμα προ-μύησης σχηματίζεται για να ξεκινήσει η μετάφραση. Αυτό το σύμπλεγμα αποτελείται από τη λεγόμενη υπομονάδα 40S του ριβοσώματος και τον εκκινητή tRNAMet. Περιλαμβάνει επίσης GTP και παράγοντες εκκίνησης. Ο συνδυασμός αυτών των στοιχείων αναγνωρίζει ώριμο mRNA στο άκρο 5 ', μπορεί να τα δεσμεύσει και να τα εξετάσει σε ένα επόμενο βήμα ανάλυσης από την κατεύθυνση 5' → 3 '.
Αυτές οι διαδικασίες πραγματοποιούνται έως ότου το σύμπλεγμα που θα διερευνηθεί αναγνωρίσει το λεγόμενο κωδικόνιο έναρξης ή AUG. Με την αναγνώριση αυτού του κωδικονίου, η ριβοσωματική υπομονάδα 60S δεσμεύεται σε αυτό, προκαλώντας τη διάλυση των παραγόντων έναρξης. Μόνο τότε μπορεί να γίνει η μετάφραση mRNA με την έννοια της μετάφρασης.
Το γονίδιο-εκφραστικό βήμα της μεταγραφής σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς εξαρτάται επίσης από ένα σύμπλεγμα προ-έναρξης, το οποίο αποτελείται από διαφορετικούς παράγοντες μεταγραφής. Παράγοντες όπως TFIIA, TFIID, TFIIB και TFIIF εμπλέκονται στο συγκρότημα.
Το πρότυπο DNA τροφοδοτείται στο καταλυτικό κέντρο της πολυμεράσης RNA προκειμένου να διευκολυνθεί ο σχηματισμός ενός πρώτου δεσμού φωσφοδιεστέρα. Η πραγματική μεταγραφή ξεκινά μόνο μέσω αυτού του μερικού βήματος. Στη φάση έναρξης της αντιγραφής, η αντιγραφή του DNA ενεργοποιείται και πάλι με το σπάσιμο της διπλής έλικας του DNA. Αυτή η διάσπαση λαμβάνει χώρα σε ένα ορισμένο σημείο του DNA και υλοποιείται με τη βοήθεια του Helicase.
Μετά την επισήμανση με πριμάση, μια πολυμεράση βρίσκεται στο σπασμένο DNA και συσσωρεύεται. Στην αρχή της αντιγραφής, το ελικοειδές DNA υπάρχει στο κύτταρο σε διαταραγμένη, κυκλική ή γραμμική διάταξη και είναι επίσης στριμμένο. Προκειμένου να αναπαραχθεί, το ευκαρυωτικό DNA πρέπει πρώτα να είναι μη στριμμένο, πράγμα που οδηγεί σε μια αυξανόμενη συστροφή των διπλών κλώνων του DNA. Κατά την έναρξη της αντιγραφής, λαμβάνει χώρα επίσης η διάσπαση των κλώνων DNA.
Για την έναρξη της φάσης αναπαραγωγής, απαιτείται η λεγόμενη προέλευση αναπαραγωγής, από την οποία εξαρτάται το σημείο εκκίνησης. Σε αυτήν την προέλευση, ο δεσμός υδρογόνου μεταξύ των βάσεων των μονών κλώνων σπάει κατά την έναρξη. Μετά το άνοιγμα των κλώνων, γίνεται αστάρωμα. Ένα κομμάτι RNA, το οποίο ονομάζεται επίσης εκκινητής, συνδέεται στους ελεύθερους μονόκλωνους χρησιμοποιώντας RNA πολυμεράση primase.
Αυτό το σύμπλοκο αντιστοιχεί στο πρωτόσωμα και χρησιμοποιείται από την DNA πολυμεράση ως "αρχικό βοήθημα". Όταν η πολυμεράση DNA αρχίζει να συνθέτει τον δεύτερο κλώνο του DNA, λειτουργεί μέχρι τον τερματισμό. Έτσι, κάθε ρύθμιση της αντιγραφής λαμβάνει χώρα εντός της φάσης έναρξης.
Ασθένειες και παθήσεις
Στην παθοφυσιολογία, η έννοια της έναρξης παίζει ρόλο ειδικά σε σχέση με τα καρκινικά κύτταρα. Η έναρξη κακοηθών διεργασιών οφείλεται ουσιαστικά στην έκθεση σε επιβλαβείς και μεταλλαξιογόνες επιδράσεις. Οι γενετικοί μηχανισμοί καρκινογένεσης περιλαμβάνουν σημειακή μετάλλαξη, ενίσχυση, διαγραφή και αναδιάταξη χρωμοσωμάτων.
Σε αυτό το πλαίσιο, η σημειακή μετάλλαξη είναι μια παραλλαγή της γονιδιακής μετάλλαξης, στην οποία υπάρχει ανταλλαγή, προσθήκη ή αντικατάσταση συγκεκριμένου νουκλεοτιδίου εντός του DNA. Οι σημειακές μεταλλάξεις μπορούν επομένως να είναι υποκαταστάσεις, μεταβάσεις και μετατροπές, παρεμβολές ή διαγραφές. Η σημειακή μετάλλαξη οδηγεί σε αλλαγές στο γονιδιακό προϊόν στη σύνθεση πρωτεϊνών.
Κατά τη διάρκεια της ενίσχυσης, πραγματοποιείται κυτταρική διαδικασία ή μοριακή γενετική διαδικασία για την αναπαραγωγή του νουκλεϊκού οξέος, το οποίο οδηγεί σε καρκινογένεση σε περίπτωση καρκίνου. Οι διαγραφές με τη σειρά τους αντιστοιχούν σε απώλεια τμημάτων DNA, η οποία μπορεί να αντιστοιχεί στην απώλεια μεμονωμένων βάσεων ή μεγαλύτερων αλληλουχιών βάσης με την έννοια ολόκληρων τμημάτων χρωμοσωμάτων. Εάν επηρεάζονται μόνο μεμονωμένες βάσεις, η διαγραφή συμβαίνει συνήθως ως μέρος μιας σημειακής μετάλλαξης. Εάν ένα ολόκληρο χρωμόσωμα αλλάξει μέσω διαγραφής, αναφέρεται ως εκτροπή χρωμοσωμάτων.
Όσον αφορά την καρκινογένεση, αυτές οι διεργασίες εξετάζονται με έρευνα για το ρόλο τους στην έναρξη κακοηθών κυττάρων. Ο στόχος αυτών των ερευνητικών προσπαθειών είναι η ανάπτυξη διαφορετικών μέτρων για την πρόληψη του καρκίνου. Σε σχέση με την καρκινογένεση, η έναρξη αντιπροσωπεύει το πρώτο βήμα και συνοψίζει τη μετάλλαξη που υφίσταται ένα κύτταρο λόγω καρκινογόνου. Θεωρητικά, αυτή η μετάλλαξη μπορεί να εξαλειφθεί με επιδιόρθωση DNA ή να απενεργοποιηθεί με απόπτωση (κυτταρικός θάνατος).
Ωστόσο, ειδικά σε ηλικιωμένους ασθενείς, οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης του DNA δεν είναι πλέον αρκετά ισχυροί για να αφαιρέσουν τη μετάλλαξη. Η καρκινογόνος μετάλλαξη είναι επομένως μη αναστρέψιμη. Μια τέτοια μετάλλαξη επηρεάζει πάντα ένα γονίδιο καρκινογένεσης που ελέγχει τον κυτταρικό κύκλο και την κυτταρική διαίρεση. Οι καρκινογόνοι είναι γονοτοξικές ουσίες που προκαλούν κακοήθη έναρξη και προκαλούν αναγκαστικά μετάλλαξη.
