Biology for Majors I

Elämän keskeinen dogmi voidaan määritellä melko yksinkertaisesti:

Transkription aikana geneettinen koodi transkriboidaan eli kirjoitetaan RNA:ksi. Translaatiossa tämä RNA käännetään sitten proteiineiksi. Transkriptio- ja translaatioprosessit ovat tietysti hieman monimutkaisempia. Käydäänpä nämä kaksi prosessia läpi:

Transkriptio: DNA → RNA

Transkriptio on keskusdogman ensimmäinen puoli. Tässä DNA käännetään RNA:ksi. Transkriptio tapahtuu solun ytimessä – DNA ei voi poistua ytimestä. Transkriptiossa on kolme vaihetta: initiaatio, elongaatio ja terminaatio (nämä ovat myös samat vaiheet kuin translaatiossa; eri prosessien vaiheissa tapahtuu kuitenkin eri asioita).

1. Initiaatio: Transkriptio alkaa promoottorista: geenin tietystä alueesta. RNA-polymeraasi sitoutuu promoottoriin. Tämä antaa signaalin DNA:n purkautumisesta. Entsyymi on nyt valmis valmistamaan mRNA:ta
2. Elongaatio: Nukleotideja lisätään mRNA-juosteeseen
   • Muista: tymiini esiintyy vain DNA:ssa ja urasiili vain RNA:ssa!
3. Lopetus: Transkriptio päättyy, kun RNA-polymeraasi kohtaa geenissä stop-sekvenssin (terminaatiosekvenssin).

RNA-polymeraasi

Eukaryoottisia RNA-polymeraaseja on kolmenlaisia. Sopivasti ne on nimetty RNA-polymeraasi I:ksi, RNA-polymeraasi II:ksi ja RNA-polymeraasi III:ksi.

• RNA-polymeraasi I sijaitsee nukleoluksessa, ja se helpottaa ribosomaalisen RNA:n (rRNA) transkriptiota, joka sitten prosessoidaan ja kootaan ribosomeiksi.
• RNA-polymeraasi II sijaitsee ytimessä ja syntetisoi kaikki proteiineja koodaavat ytimen pre-mRNA:t.
• RNA-polymeraasi III sijaitsee myös ytimessä. Tämä polymeraasi transkriboi erilaisia rakenteellisia RNA:ita, joihin kuuluvat 5S pre-rRNA, siirto pre-RNA:t (pre-tRNA:t) ja pienet ydinpre-RNA:t.

mRNA:n prosessointi

Transkription jälkeen eukaryoottisten pre-mRNA:iden on läpäistävä useita prosessointivaiheita, ennen kuin ne voidaan kääntää.

Pre-mRNA:t päällystetään ensin RNA:ta stabiloivilla proteiineilla; nämä suojaavat pre-mRNA:ta hajoamiselta, kun sitä prosessoidaan ja viedään ulos ytimestä. Pre-mRNA:n prosessoinnin kolme tärkeintä vaihetta ovat stabiloivien ja signaloivien tekijöiden lisääminen molekyylin 5′- ja 3′-päätteisiin sekä sellaisten väliin jäävien sekvenssien poistaminen, jotka eivät määritä sopivia aminohappoja. Harvoissa tapauksissa mRNA-transkriptiota voidaan ”muokata” sen transkriptioinnin jälkeen.

Translation: RNA → proteiini

Translaatio tapahtuu sytoplasmassa. Translaatiossa on kolme vaihetta: initiaatio, elongaatio ja terminaatio (nämä ovat myös samat vaiheet kuin transkriptiossa; eri prosessien vaiheissa tapahtuu kuitenkin eri asioita).

1. Initiaatio: Proteiinisynteesi alkaa initiaatiokompleksin muodostumisella. Translaatio alkaa metioniinilla jokaisessa polypeptidiketjussa
2. Elongaatio: A-kohta sitoo saapuvia varattuja aminoasyyli-tRNA:ita. P-kohta sitoo aminohappoja kuljettavia varautuneita tRNA:ita. Elongaatio etenee siten, että varatut tRNA:t saapuvat A-kohtaan ja siirtyvät sitten P-kohtaan ja sen jälkeen E-kohtaan ribosomin jokaisella yhden koodonin ”askeleella”.
3. Terminaatio: Kohdataan nonsense-kodoni (UAA, UAG tai UGA). Kohdistuessaan A-kohtaan nämä nonsense-kodonit tunnistavat vapautumistekijät

Ribosomit ja tRNA:t

Kodonit

Valkuaisaineita muodostavat aminohapot koodataan nukleotidikolmikolla: Esimerkiksi proteiinia seriini koodataan koodoneilla UCU, UCC, UCA ja UCG.