Transkripsjon vs. oversettelse

DNA-transkripsjon. National Human Genome Research Institute

Utvikling , eller endringen i arter over tid, er drevet av prosessen med naturlig utvalg . For at naturlig utvalg skal fungere, må individer innenfor en populasjon av en art ha forskjeller innenfor egenskapene de uttrykker. Individer med de ønskelige egenskapene og for miljøet deres vil overleve lenge nok til å reprodusere og overføre genene som koder for disse egenskapene til deres avkom.

Individer som anses uegnet for miljøet vil dø før de er i stand til å overføre disse uønskede genene til neste generasjon. Over tid vil bare genene som koder for den ønskelige tilpasningen bli funnet i genpool .

Tilgjengeligheten av disse egenskapene er avhengig av genuttrykk.

Genuttrykk er muliggjort av proteinene som lages av celler under og oversettelse . Siden gener er kodet for i DNA og DNA blir transkribert og oversatt til proteiner, ekspresjonen av genene styres av hvilke deler av DNA som blir kopiert og omdannet til proteinene.

Transkripsjon

Det første trinnet i genuttrykk kalles transkripsjon. Transkripsjon er opprettelsen av en messenger RNA molekyl som er komplementet til en enkelt DNA-streng. Frie flytende RNA-nukleotider blir matchet opp til DNA etter baseparingsreglene. Ved transkripsjon er adenin sammenkoblet med uracil i RNA og guanin sammenkoblet med cytosin. RNA-polymerasemolekylet setter messenger-RNA-nukleotidsekvensen i riktig rekkefølge og binder dem sammen.

Det er også enzymet som er ansvarlig for å sjekke for feil eller mutasjoner i sekvensen.

Etter transkripsjon behandles messenger-RNA-molekylet gjennom en prosess som kalles RNA-spleising. Deler av messenger RNA som ikke koder for proteinet som skal uttrykkes kuttes ut og bitene spleises sammen igjen.

Ytterligere beskyttende hetter og haler legges til messenger RNA på dette tidspunktet også. Alternativ spleising kan gjøres til RNA for å lage en enkelt tråd av messenger-RNA i stand til å produsere mange forskjellige gener. Forskere tror at det er slik tilpasninger kan skje uten at mutasjoner skjer på molekylært nivå.

Nå som messenger RNA er ferdig behandlet, kan det forlate kjernen gjennom kjernefysiske porer i kjernefysiske konvolutten og fortsette til cytoplasmaet hvor det vil møte opp med et ribosom og gjennomgå translasjon. Denne andre delen av genuttrykk er der det faktiske polypeptidet som til slutt vil bli det uttrykte proteinet, lages.

I oversettelse blir budbringer-RNA klemt mellom de store og små underenhetene til ribosomet. Overførings-RNA vil bringe over den korrekte aminosyren til ribosom- og messenger-RNA-komplekset. Overførings-RNA gjenkjenner messenger-RNA-kodonet, eller tre nukleotidsekvenser, ved å matche sitt eget anit-kodon-komplement og binde seg til messenger-RNA-strengen. Ribosomet beveger seg for å tillate et annet overførings-RNA å binde seg, og aminosyrene fra disse overførings-RNA'ene skaper en peptidbinding mellom dem og bryter bindingen mellom aminosyren og overførings-RNA'et. Ribosomet beveger seg igjen og det nå frie overførings-RNA kan finne en annen aminosyre og gjenbrukes.

Denne prosessen fortsetter til ribosomet når et stoppkodon, og på det tidspunktet frigjøres polypeptidkjeden og messenger-RNA fra ribosomet. Ribosomet og messenger-RNA kan brukes igjen for videre translasjon, og polypeptidkjeden kan gå av for litt mer prosessering for å bli gjort til et protein.

Hastigheten som transkripsjon og translasjon skjer med driver utviklingen, sammen med den valgte alternative spleisingen av messenger-RNA. Ettersom nye gener uttrykkes og ofte uttrykkes, lages nye proteiner og nye tilpasninger og egenskaper kan sees hos arten. Naturlig utvalg kan da virke på disse forskjellige variantene og arten blir sterkere og overlever lenger.

Oversettelse

Det andre store trinnet i genuttrykk kalles translasjon. Etter at messenger-RNA lager en komplementær tråd til en enkelt DNA-streng i transkripsjon, blir den deretter behandlet under RNA-spleising og er deretter klar for oversettelse. Siden translasjonsprosessen skjer i cytoplasmaet til cellen, må den først bevege seg ut av kjernen gjennom kjerneporene og ut i cytoplasmaet hvor den vil møte ribosomene som trengs for translasjon.

Ribosomer er en organell i en celle som hjelper til med å sette sammen proteiner. Ribosomer består av ribosomalt RNA og kan enten være fritt flytende i cytoplasmaet eller bundet til det endoplasmatiske retikulumet, noe som gjør det til grovt endoplasmatisk retikulum. Et ribosom har to underenheter - en større øvre underenhet og den mindre nedre underenhet.

En tråd av messenger-RNA holdes mellom de to underenhetene mens den går gjennom translasjonsprosessen.

Den øvre underenheten av ribosomet har tre bindingsseter kalt A-, P- og E-setene. Disse stedene sitter på toppen av messenger-RNA-kodonet, eller en tre nukleotidsekvens som koder for en aminosyre. Aminosyrene bringes til ribosomet som et vedlegg til et overførings-RNA-molekyl. Overførings-RNAet har et antikodon, eller komplement av messenger-RNA-kodonet, i den ene enden og en aminosyre som kodonet spesifiserer i den andre enden. Overførings-RNA-en passer inn i A-, P- og E-stedene når polypeptidkjeden bygges.

Det første stoppet for overførings-RNA er et A-sted. A-en står for aminoacyl-tRNA, eller et overførings-RNA-molekyl som har en aminosyre knyttet til seg.

Det er her antikodonet på overførings-RNAet møter kodonet på messenger-RNAet og binder seg til det. Ribosomet beveger seg deretter ned og overførings-RNA er nå innenfor P-stedet til ribosomet. P-en i dette tilfellet står for peptidyl-tRNA. På P-stedet festes aminosyren fra overførings-RNA via en peptidbinding til den voksende kjeden av aminosyrer som lager et polypeptid.

På dette tidspunktet er aminosyren ikke lenger festet til overførings-RNA. Når bindingen er fullført, beveger ribosomet seg ned igjen og overførings-RNA er nå i E-stedet, eller utgangsstedet og overførings-RNA forlater ribosomet og kan finne en fritt flytende aminosyre og brukes igjen.

Når ribosomet når stoppkodonet og den endelige aminosyren har blitt festet til den lange polypeptidkjeden, brytes ribosomunderenhetene fra hverandre og messenger RNA-strengen frigjøres sammen med polypeptidet. Messenger-RNA kan deretter gå gjennom translasjon igjen hvis mer enn én av polypeptidkjeden er nødvendig. Ribosomet er også gratis å gjenbruke. Polypeptidkjeden kan deretter settes sammen med andre polypeptider for å skape et fullt fungerende protein.

Translasjonshastigheten og mengden polypeptider som lages kan drive utvikling . Hvis en messenger RNA-streng ikke blir oversatt med en gang, vil proteinet den koder for ikke bli uttrykt og kan endre strukturen eller funksjonen til et individ. Derfor, hvis mange forskjellige proteiner oversettes og uttrykkes, a arter kan utvikle seg ved å uttrykke nye gener som kanskje ikke har vært tilgjengelige i genpool før.

På samme måte, hvis an ikke er gunstig, kan det føre til at genet slutter å uttrykkes. Denne hemmingen av genet kan oppstå ved ikke å transkribere DNA-region som koder for proteinet, eller det kan skje ved å ikke oversette messenger-RNA som ble opprettet under transkripsjonen.