Inițierea este primul pas și, prin urmare, pregătirea pentru traducere, transcriere și replicare. Împreună, aceste etape în esență conduce la genă expresie. Inițierea joacă, de asemenea, un rol în fiziopatologie în ceea ce privește boli precum cancer.
Ce este inițierea?
Inițierea este primul pas și, prin urmare, pregătirea pentru traducere, transcriere și replicare. Împreună, aceste etape în esență conduce la genă expresie. Traducerea implică sinteza proteine în celulele organismelor vii prin intermediul informațiilor genetice copiate. În schimb, transcripția este sinteza ARN folosind ADN ca șablon, rezultând ARN. La fel ca traducerea, transcrierea este o parte esențială a genă expresie. În genetică, replicarea este producerea de copii ADN. Fiecare dintre procesele de mai sus conține mai multe faze. Prima fază a replicării, traducerii și transcrierii este inițierea. Astfel, inițierea este procesul de pornire al tuturor componentelor expresiei genelor. De obicei, inițierea este precedată de producerea unui așa-numit complex de preinițiere. Inițierile transcrierii, traducerii și replicării diferă între ele prin natura și scopul procesului lor. În plus, faza inițierii diferă de forma de viață și, prin urmare, se desfășoară diferit în eucariote decât în procariote.
Funcția și sarcina
Pentru a iniția traducerea, se formează un complex de preinițiere. Acest complex constă din așa-numita subunitate 40S a ribozomului și inițiatorul tRNAMet. De asemenea, conține GTP și factori de inițiere. Combinația acestor elemente recunoaște ARNm matur la capătul 5 ', îl poate lega și examina într-o etapă ulterioară de analiză din direcția 5'3'. Aceste procese au loc până când complexul de investigare recunoaște așa-numitul codon de start sau AUG. După recunoașterea acestui codon, subunitatea ribosomală 60S se leagă de aceasta, determinând eliberarea factorilor de inițiere. Abia atunci poate avea loc traducerea ARNm în sensul traducerii. În toate eucariotele, pasul expresiv al genei al transcripției depinde, de asemenea, de un complex de preinițiere format din diferiți factori de transcripție. Factorii implicați în complex includ TFIIA, TFIID, TFIIB și TFIIF. Șablonul ADN este alimentat în centrul catalitic al ARN polimerazei pentru a facilita formarea unei legături fosfodiester inițiale. Doar acest sub-pas inițiază transcrierea efectivă. În faza de inițiere a replicării, amplificarea ADN-ului este declanșată din nou prin ruperea dublei spirale a ADN-ului. Această rupere are loc într-un punct specific al ADN-ului și se realizează cu ajutorul helicazei. După marcarea cu primază, o polimerază se atașează de ADN-ul spart. La începutul replicării, ADN-ul elicoidal este prezent în celulă într-un aranjament dezordonat, circular sau liniar și este, de asemenea, răsucit. Pentru a fi replicat, ADN-ul eucariot trebuie mai întâi să fie răsucit, rezultând o răsucire crescută a firelor duble de ADN. În timpul inițierii replicării, apare și scindarea firelor ADN. Pentru inițierea fazei de replicare, este necesară așa-numita origine a replicării, de la care depinde punctul de plecare. La această origine, hidrogen legătură între Baze de dintre firele simple este separată în timpul inițierii. După deschiderea firelor, are loc amorsarea. Un fragment de ARN, numit și primer, este atașat la firele unice libere prin intermediul ARN polimerazei primase. Acest complex corespunde primozomului și este utilizat de ADN polimeraza ca „start start”. Odată ce ADN polimeraza a început sinteza celei de-a doua catenă de ADN, aceasta își merge drumul spre terminare. Astfel, orice reglare a replicării are loc în faza de inițiere.
Boli și tulburări
În fiziopatologie, conceptul de inițiere joacă un rol în primul rând în contextul cancer celule. Inițierea proceselor maligne se datorează în esență expunerii la influențe dăunătoare și mutanogene. Mecanismele genetice ale carcinogenezei includ mutația punctuală, amplificarea, ștergerea și rearanjarea cromozomilor. În acest context, mutația punctuală este o variantă a mutației genice în care există un schimb, adăugarea sau înlocuirea unui nucleotid specific în ADN. Mutațiile punctuale pot fi în consecință substituții, tranziții și transversii, inserții sau ștergeri. Astfel, mutația punctuală duce la modificări ale produsului genetic în biosinteza proteinelor. Amplificarea implică un proces celular sau o procedură genetică moleculară pentru a amplifica acidul nucleic, care în cazul carcinogenezei duce la carcinogeneză. Ștergerile, la rândul lor, corespund unei pierderi de segmente de ADN, ceea ce poate corespunde pierderii unui singur Baze de sau secvențe de baze mai mari în termeni de segmente întregi de cromozomi. Dacă ar fi singur Baze de sunt afectate, ștergerea apare de obicei în contextul unei mutații punctuale. Dacă un cromozom întreg este modificat prin ștergere, se folosește termenul de aberație cromozomială. În legătură cu carcinogeneza, procesele de mai sus sunt cercetate de cercetători pentru rolul lor în inițierea celulelor maligne. Scopul acestor eforturi de cercetare este de a dezvolta diferite măsuri pentru cancer prevenirea. Astfel, în contextul carcinogenezei, inițierea reprezintă primul pas și, în rezumat, descrie mutația pe care o celulă o suferă ca urmare a unui cancerigen. Teoretic, această mutație poate fi eliminată prin repararea ADN-ului sau eliminată prin apoptoză (moarte celulară). Cu toate acestea, mai ales la pacienții vârstnici, mecanismele de reparare a ADN-ului nu mai sunt suficient de puternice pentru a elimina mutația. Astfel, mutația cancerigenă este ireversibilă. În carcinogeneză, o genă care controlează ciclul celular și diviziunea celulară este întotdeauna afectată de o astfel de mutație. Carcinogenii sunt agenți genotoxici care condiție inițiere malignă și cauzează în mod necesar mutație.
