Transkrypcja i translacja

Żeby odczytać informację dziedziczną zapisaną w DNA potrzebny jest wielostopniowy proces. Biologowie podzielili go na dwa główne etapy — transkrypcję i translację.

Transkrypcja polega na przepisaniu informacji z nici DNA na podobną nić – kwasu rybonukleinowego (RNA). Pomimo drobnych różnic w budowie, ogólna zasada budowy RNA jest podobna do DNA. Jest to nić złożona z sekwencji zasad azotowych, komplementarnych do sekwencji DNA.

Sam proces zaczyna się po znalezieniu w DNA odpowiedniego miejsca, sygnalizującego, że tam właśnie zaczyna się gen. Odpowiednie kompleksy cząsteczek przyczepiają się do helisy DNA i rozplatają jej fragment. Przypomina to trochę działanie zamka błyskawicznego — każdy kolejny krok polega na przesunięciu się o jeden nukleotyd (podstawową cegiełkę budowy DNA) i dopisaniu do nici RNA nukleotydu komplementarnego do nukleotydu z odwiniętej nici DNA. W efekcie procesu transkrypcji wydłuża się nić RNA, która stanowi kopię informacji genetycznej, zapisanej w DNA. DNA zawiera również fragmenty działające jak znak STOP. Natrafienie na taki fragment kończy transkrypcję. Na odchodne nowo powstała nić RNA zostaje z obu stron zakończona odpowiednimi dekoracjami i odesłana do dalszej obróbki.

Nić RNA powstała w wyniku transkrypcji sama w sobie może stanowić funkcjonalny element komórki. Jest to tak zwany niekodujący RNA. Po dodatkowej obróbce może stać się on czynnikiem regulacyjnym (na przykład wyłączającym niektóre geny), wehikułem transportującym cząsteczki do odpowiednich obszarów komórek lub małą fabryczką, produkującą określone cząsteczki chemiczne (podobną do białkowych enzymów).

Jeśli jednak gen koduje jakieś białko, to nić RNA, powstała w wyniku transkrypcji, zostaje oznaczona specjalną chemiczną etykietą i skierowana do dalszego przetwarzania. Musi ona zostać dalej przetłumaczona na strukturę białka. Ten proces z kolei nazywa się translacją. Zanim jednak to nastąpi, często już w trakcie samej transkrypcji, z nici RNA muszą zostać wycięte niektóre fragmenty. Dzieje się tak dlatego, że informacja w genie nie jest ciągła – fragmenty kodujące poprzedzielane są zwykle obszarami regulacyjnymi, czy też po prostu „śmieciowymi”. Proces wycinania tych niekodujących fragmentów nosi nazwę splicingu (czyt. splajsingu).

Sama translacja odbywa się na podobnej zasadzie, co transkrypcja. Specjalny kompleks cząsteczek rozpoznaje kodujące RNA — najczęściej po początkowej „czapeczce”. Przyczepia się doń, a następnie przesuwa wzdłuż nici, kodon po kodonie. Równocześnie syntetyzowane jest białko — każdemu kodonowi odpowiada doczepienie kolejnego aminokwasu. W miarę przesuwania się nici RNA, wydłuża się łańcuch aminokwasów białka. Ostatecznie proces dociera do końca nici. Wtedy białko odrywa się i — po dodatkowej obróbce — transportowane jest do miejsca przeznaczenia, gdzie stanie się budulcem komórki, enzymem przeprowadzającym reakcje chemiczne lub zacznie pełnić inne istotne funkcje.

Na każdym etapie transkrypcji, splicingu, czy translacji, istnieją procesy kontrolne i regulacyjne. Okazuje się, że ta sama sekwencja kodonów w DNA może zostać przetłumaczona na wiele różnych białek, w zależności od sytuacji. Czasem czynnikiem regulacyjnym jest zewnętrzna sytuacja komórki (szok termiczny, obecność toksyn, etc.) a czasem jej położenie (inaczej wygląda transkrypcja w różnych tkankach). Fakt ten doprowadzał swego czasu do sporej frustracji badaczy, gdyż wielu z nich naiwnie wierzyło, że samo sekwencjonowanie DNA, czyli poznanie kolejności „liter” w słowach genetycznych wystarczy do rozwikłania zagadki życia. Obecne podejście jest nieco inne. Naukowcy dążą do wydzielenia absolutnie minimalnego zestawu genów, który pozwoli na samo podtrzymywanie się życia. Taka minimalna bakteria została już stworzona, choć raczej metodą wycinania „niepotrzebnych” genów.[lubad][markul]

Tematy
powiązane