Kuinka mRNA lähtee ytimestä?

Usein mainittu "keskeinen dogma molekyylibiologia"on kaapattu yksinkertaisessa järjestelmässä DNA RNA: sta proteiiniksi. Hieman laajentunut, se tarkoittaa, että deoksiribonukleiinihappo, joka on solujen ytimen geneettinen materiaali, käytetään samanlaisen molekyylin, jota kutsutaan RNA: ksi (ribonukleiinihappo) prosessissa nimeltä transkriptio. Kun tämä on tehty, RNA: ta käytetään ohjaamaan proteiinien synteesi muualla solussa prosessissa, jota kutsutaan käännös.

Jokainen organismi on sen tuottamien proteiinien summa, ja kaikessa elävässä ja koskaan tuntemassa ovat eläneet, tiedot näiden proteiinien valmistamiseksi tallennetaan kyseisen organismin ja vain niihin DNA. DNA: nne tekee siitä, mikä olet, ja sen, minkä välität lapsillesi, joita sinulla mahdollisesti on.

Sisään eukaryoottinen eliöiden jälkeen vasta syntetisoidun lähettimen RNA: n (mRNA) on löydettävä tiensä ytimen ulkopuolelta sytoplasmaan, jossa translaatio tapahtuu. (Prokaryooteissa, joista puuttuu ytimiä, näin ei ole.) Koska ytimen sisältöä ympäröivä plasmakalvo voi olla valinnainen, tämä prosessi vaatii aktiivista panosta itse solulta.

Kaksi nukleiinihapot DNA: ssa ja RNA: ssa. Nukleiinihapot ovat makromolekyylejä, koska ne koostuvat hyvin pitkistä toistuvien alayksikköjen tai monomeerien ketjuista, joita kutsutaan nukleotidit. Nukleotidit itse koostuvat kolmesta erillisestä kemiallisesta komponentista: viiden hiilen sokerista, yhdestä kolmeen fosfaattiryhmää ja yhden neljästä typpirikkaasta (typpipitoisesta) emäksestä.

DNA: ssa sokerikomponentti on deoksiriboosi, kun taas RNA: ssa se on riboosi. Nämä sokerit eroavat toisistaan ​​vain siinä mielessä, että riboosissa on hydroksyyli (-OH) -ryhmä, joka on kiinnittynyt hiileen viisijäsenisen renkaan ulkopuolella, jossa deoksiriboosissa on vain vetyatomi (-H).

Neljä mahdollista typpipitoiset emäkset DNA: ssa ovatdeniini (A), sytosiini (C), guaniini (G) ja tymiini (T). RNA: lla on kolme ensimmäistä, mutta sisältää urasiili (U) tymiinin sijasta. DNA on kaksijuosteinen, näiden kahden juosteen ollessa kytkettyinä typpipohjaisissa emäksissään. A aina pariksi T: n kanssa ja C aina pariksi G: n kanssa. Sokeri- ja fosfaattiryhmät luovat selkärangan jokaiselle ns täydentävä säike. Tuloksena oleva muodostus on kaksoiskierre, jonka muoto löydettiin 1950-luvulla.

• DNA: ssa ja RNA: ssa kukin nukleotidi sisältää yhden fosfaattiryhmän, mutta vapailla nukleotideilla on usein kaksi (esim. ADP tai adenosiinidifosfaatti) tai kolme (esim. ATP tai adenosiinitrifosfaatti).

Transkriptio on kutsutun RNA-molekyylin synteesi messenger RNA (mRNA), yhdestä DNA-molekyylin komplementaarisesta säikeestä. Myös muita RNA-tyyppejä on yleisin tRNA (siirto-RNA) ja ribosomaalinen RNA (rRNA), joilla molemmilla on kriittinen rooli ribosomin käännöksessä.

MRNA: n tarkoituksena on luoda mobiili, koodattu suuntajoukko proteiinien synteesiä varten. DNA: n pituutta, joka sisältää yksittäisen proteiinituotteen "suunnitelman", kutsutaan geeniksi. Jokaisella kolminukleotidisekvenssillä on ohjeet tietyn aminohapon valmistamiseksi aminolla hapot, jotka ovat proteiinien rakennuspalikoita samalla tavalla, nukleotidit ovat nukleiinien rakennuspalikoita happoja.

On 20 aminohappoa kaiken kaikkiaan sallimalla olennaisesti rajattoman määrän yhdistelmiä ja siten proteiinituotteita.

Transkriptio tapahtuu ydin, pitkin yhtä DNA-juosetta, joka on irronnut komplementaarisesta juosteestaan ​​transkriptiota varten. Entsyymit kiinnittyvät DNA-molekyyliin geenin alkaessa, erityisesti RNA-polymeraasi. Syntetisoitu mRNA on komplementaarinen templaattina käytetylle DNA-juosteelle ja muistuttaa siten templaatin juosteen oma komplementaarinen DNA-juoste, paitsi että U esiintyy mRNA: ssa aina, kun T olisi esiintynyt, kasvava molekyyli-DNA sen sijaan.

Sen jälkeen kun mRNA-molekyylit on syntetisoitu transkriptiokohdassa, niiden on tehtävä matkaan translaatiokohtiin, ribosomeihin. Ribosomit näkyvät sekä vapaina solun sytoplasmassa että kiinnittyneinä membraaniseen organelliin, jota kutsutaan endoplasmiseksi verkkokalvoksi, jotka molemmat sijaitsevat ytimen ulkopuolella.

Ennen kuin mRNA voi kulkea kaksoisplasmakalvon läpi, joka muodostaa ydinvaipan (tai ydinkalvon), sen on saavutettava kalvo jollain tavalla. Tämä tapahtuu sitomalla uudet mRNA-molekyylit proteiinien kuljettamiseen.

Ennen kuin syntyneet mRNA-proteiinikompleksit (mRNP) voivat siirtyä reunalle, ne sekoittuvat perusteellisesti ytimen aineen sisään niin, että nuo mRNP-kompleksit joilla sattuu muodostumaan lähellä ytimen reunaa, ei ole parempia mahdollisuuksia poistua ytimestä tietyllä hetkellä muodostumisen jälkeen kuin mRNP-prosesseilla lähellä sisustus.

Kun mRNP-kompleksit kohtaavat DNA: n raskaan ytimen alueita, jotka tässä ympäristössä esiintyvät kromatiinina (eli DNA, joka on sitoutunut rakenneproteiineihin), se voi pysähtyä, aivan kuten kuorma-auto, joka on tukkeutunut raskaaseen muta. Tämä pysähtyminen voidaan voittaa syöttämällä energiaa ATP: n muodossa, joka tuottaa tukkeutuneen mRNP: n ytimen reunan suuntaan.

Ytimen on suojattava solun kaikki tärkeät geneettiset materiaalit, mutta sillä on myös oltava keino vaihtaa proteiineja ja nukleiinihappoja solusytoplasman kanssa. Tämä saavutetaan "porttien" kautta, jotka koostuvat proteiineista ja tunnetaan nimellä ydinhuokoskompleksit (NPC). Näillä komplekseilla on huokoset, jotka kulkevat ydinvaipan kaksoiskalvon läpi, ja useita erilaisia ​​rakenteita tämän "portin" kummallakin puolella.

NPC on valtava molekyylistandardien mukaan. Ihmisillä sen molekyylipaino on 125 miljoonaa daltonia. Sitä vastoin glukoosimolekyylin molekyylipaino on 180 daltonia, mikä tekee siitä noin 700 000 kertaa pienempi kuin NPC-kompleksi. Sekä nukleiinihapon että proteiinin kulkeutuminen ytimeen ja näiden molekyylien liikkuminen ytimestä tapahtuu NPC: n kautta.

Sytoplasman puolella NPC: llä on niin kutsuttu sytoplasmarengas kuin myös sytoplasman filamentit, jotka molemmat auttavat NPC: n ankkuroimisessa ydinkalvoon. NPC: n ydinpuolella on ydinrengas, analoginen vastakkaisella puolella olevan sytoplasman renkaan kanssa, samoin kuin ydinkori.

Erilaiset yksittäiset proteiinit osallistuvat mRNA: n liikkumiseen ja monenlaisia ​​muita - molekyylirakenteet ytimestä, samalla tavoin kun aineita siirretään ytimeen ydin.

mRNA aloittaa varsinaisen työnsä vasta, kun se saavuttaa ribosomin. Jokainen sytoplasman ribosomi tai kiinnittynyt siihen endoplasminen verkkokalvo koostuu suuresta ja pienestä alayksiköstä; nämä tulevat yhteen vain, kun ribosomi on aktiivinen transkriptiossa.

Kun mRNA-molekyyli kiinnittyy a käännös ribosomia pitkin, sen liittää tietyntyyppinen tRNA, joka kuljettaa tiettyä aminohappoa (tRNA: ta on siis 20 erilaista makua, yksi kutakin aminohappoa kohden). Tämä tapahtuu, koska tRNA voi "lukea" altistuneen mRNA: n kolminukleotidisekvenssin, joka vastaa tiettyä aminohappoa.

Kun tRNA ja mRNA "yhtyvät", tRNA vapauttaa aminohaponsa, joka lisätään kasvavan aminohappoketjun päähän, josta on tarkoitus tulla proteiinia. Tämä polypeptidi saavuttaa määrätyn pituuden, kun mRNA-molekyyli luetaan kokonaisuudessaan, ja polypeptidi vapautuu ja prosessoidaan hyvässä uskossa olevaksi proteiiniksi.