iniciranje je prvi korak, a time i priprema za prijevod, transkripciju i replikaciju. Ove faze zajedno vode u osnovi do genske ekspresije. Inicijacija također igra ulogu u patofiziologiji u odnosu na bolesti poput raka.
Što je inicijacija?
Tijekom prevođenja kopirane genetske informacije dovode do sinteze proteina unutar stanica živih organizama. Suprotno tome, transkripcija je sinteza RNA koristeći DNK kao predložak iz kojeg se stvara RNA.
Kao i prijevod, transkripcija je bitan dio ekspresije gena. U genetici, replikacija je proizvodnja kopija DNK. Svaki od spomenutih procesa sastoji se od više faza. Prva faza replikacije i prevođenja i transkripcije je inicijacija. Inicijacija je početni postupak za sve komponente ekspresije gena. U pravilu inicijaciji prethodi stvaranje takozvanog kompleksa prije inicijacije.
Pokreti transkripcije, prijevoda i replikacije razlikuju se po prirodi i svrsi njihovog slijeda. Pored toga, faza inicijacije razlikuje se od životnog oblika i zbog toga je drugačija kod eukariota nego u prokariota.
Funkcija i zadatak
Za započinjanje prijevoda formira se kompleks preinicijacije. Ovaj kompleks sastoji se od takozvane 40S podjedinice ribosoma i inicijatora tRNAMet. Također uključuje faktore GTP i inicijacije. Spajanje ovih elemenata prepoznaje zrelu mRNA na 5 'kraju, može ih vezati i pregledati u sljedećem koraku analize iz smjera 5' → 3 '.
Ti se procesi odvijaju sve dok kompleks koji se ispituje ne prepozna takozvani startni kodon ili AUG. Nakon prepoznavanja ovog kodona, ribosomska podjedinica 60S na njega se veže, uzrokujući otapanje inicijacijskih faktora. Tek tada se može prevesti mRNA u smislu prijevoda.
Gensko-ekspresivni korak transkripcije u svih eukariota također ovisi o kompleksu prije inicijacije koji se sastoji od različitih faktora transkripcije. Čimbenici poput TFIIA, TFIID, TFIIB i TFIIF uključeni su u kompleks.
DNA obrazac se dovodi u katalitički centar RNA polimeraze kako bi se olakšalo stvaranje prve fosfodiesterske veze. Stvarna transkripcija pokreće se samo kroz ovaj djelomični korak. U fazi inicijacije replikacije replikacija DNA opet se pokreće razbijanjem dvostruke spirale DNA. Taj se raspad događa u određenoj točki DNK i realizira se uz pomoć Helicase-a.
Nakon obilježavanja primom, na slomljenoj DNK nalazi se polimeraza i nakuplja se. Na početku replikacije spiralni DNK prisutan je u stanici u neurednom, kružnom ili linearnom rasporedu i također je uvijen. Da bi se moglo ponoviti, eukariotska DNK najprije se mora odviti, što rezultira sve većim uvijanjem dvostrukih lanaca DNK. Tijekom inicijacije replikacije također se odvija cijepanje DNA lanaca.
Za pokretanje faze replikacije potrebno je takozvano podrijetlo replikacije, o kojem ovisi početna točka. Pri ovom nastanku, vodikova veza između baza pojedinih niti se prekida tijekom inicijacije. Nakon otvaranja niti, vrši se prajmiranje. Komad RNA, koji se također naziva i prajmer, veže se na slobodne pojedine niti pomoću RNA polimerazne primaze.
Ovaj kompleks odgovara primosomu i DNA se koristi polimerazom kao "početno sredstvo". Kad DNK polimeraza počne sintetizirati drugi lanac DNK, ona prolazi svoj put do ukidanja. Stoga se svaka regulacija replikacije odvija unutar faze inicijacije.
Bolesti i bolesti
U patofiziologiji koncept inicijacije igra ulogu posebno u vezi sa stanicama raka. Pokretanje malignih procesa u osnovi je posljedica izlaganja štetnim i mutanogenim utjecajima. Genetski mehanizmi karcinogeneze uključuju točku mutaciju, pojačavanje, brisanje i preuređivanje kromosoma.
U tom kontekstu, točkovna mutacija je varijanta mutacije gena u kojoj postoji razmjena, dodavanje ili zamjena određenog nukleotida unutar DNK. Točne mutacije mogu stoga biti zamjene, prijelazi i transverzije, umetanja ili brisanja. Točka mutacije dovodi do promjena u genskom proizvodu u sintezi proteina.
Tijekom amplifikacije dolazi do staničnog procesa ili molekularno-genetskog procesa da bi se replicirala nukleinska kiselina, što dovodi do karcinogeneze u slučaju raka. Delecije zauzvrat odgovaraju gubitku DNK sekcija, što može odgovarati gubitku pojedinih baza ili većih baznih sekvenci u smislu cijelih presjeka kromosoma. Ako su pogođene samo pojedine baze, brisanje se obično događa kao dio točkaste mutacije. Ako se cijeli bris kromosoma promijeni brisanjem, to se naziva aberacija kromosoma.
S obzirom na karcinogenezu, navedeni se procesi ispituju istraživanjem njihove uloge u pokretanju malignih stanica. Cilj ovih istraživačkih napora je razvoj različitih mjera za prevenciju raka. U vezi s karcinogenezom, inicijacija predstavlja prvi korak i sažima mutaciju koju stanica pretrpi zbog karcinogena. Teoretski, ovu mutaciju možemo eliminirati popravljanjem DNK ili isključiti apoptozom (stanična smrt).
No, posebno kod starijih bolesnika, mehanizmi popravljanja DNA više nisu dovoljno jaki da eliminiraju mutaciju. Kancerogena mutacija je stoga nepovratna. Takva mutacija uvijek utječe na gen u karcinogenezi koji kontrolira stanični ciklus i staničnu diobu. Kancerogeni su genotoksične tvari koje uzrokuju zloćudni početak i nužno uzrokuju mutaciju.
