Kā mRNS atstāj kodolu?

Bieži citētā "centrālā dogma par molekulārā bioloģija"ir attēlots vienkāršā shēmā DNS uz RNS līdz olbaltumvielām. Nedaudz paplašināts, tas nozīmē, ka dezoksiribonukleīnskābe, kas ir ģenētiskais materiāls jūsu šūnu kodolā, tiek izmantots, lai izveidotu līdzīgu molekulu, ko sauc par RNS (ribonukleīnskābe) procesā, ko sauc transkripcija. Pēc tam, kad tas ir izdarīts, RNS tiek izmantots, lai virzītu olbaltumvielu sintēzi citur šūnā procesā, ko sauc tulkojums.

Katrs organisms ir visu to olbaltumvielu summa, ko tas veido, un visā, kas šodien ir dzīvs un kādreiz zināms informācija par šo olbaltumvielu ražošanu tiek glabāta šī organisma organismā un tikai tajā DNS. Jūsu DNS ir tas, kas padara jūs to, kas jūs esat, un to jūs nododat visiem iespējamiem bērniem.

In eikariots organismiem, pēc pirmās transkripcijas pakāpes pabeigšanas jaunizveidotajai kurjera RNS (mRNS) jāatrod ceļš ārpus kodola citoplazmā, kur notiek tulkošana. (Prokariotos, kuriem nav kodolu, tas tā nav.) Tā kā plazmas membrāna, kas ieskauj kodola saturu, var būt izvēlīga, šim procesam nepieciešama aktīva ievade no pašas šūnas.

Divi nukleīnskābes pastāv dabā, DNS un RNS. Nukleīnskābes ir makromolekulas, jo tās sastāv no ļoti garām atkārtotu apakšvienību jeb monomēru ķēdēm, ko sauc nukleotīdi. Nukleotīdi paši sastāv no trim atšķirīgiem ķīmiskiem komponentiem: piecu oglekļa cukura, vienas līdz trīs fosfātu grupas un vienas no četrām ar slāpekli bagātām (slāpekļa) bāzēm.

DNS cukura komponents ir dezoksiriboze, turpretī RNS tā ir riboze. Šie cukuri atšķiras tikai ar to, ka riboze satur hidroksilgrupu (-OH), kas piesaistīta ogleklim ārpus piecu locekļu gredzena, kur dezoksiribozē ir tikai ūdeņraža atoms (-H).

Četri iespējamie slāpekļa bāzes DNS ir adenīns (A), citozīns (C), guanīns (G) un timīns (T). RNS ir pirmie trīs, bet ietver uracils (U) timīna vietā. DNS ir divšķautņains, abiem pavedieniem savienojot slāpekļa bāzes. A vienmēr pārī ar T, un C vienmēr pārī ar G. Cukura un fosfāta grupas veido mugurkaulu katram tā sauktajam papildu virziens. Iegūtais veidojums ir dubultā spirāle, kuras forma tika atklāta pagājušā gadsimta 50. gados.

• DNS un RNS katrs nukleotīds satur vienu fosfātu grupu, bet brīvajiem nukleotīdiem bieži ir divi (piemēram, ADP vai adenozīna difosfāts) vai trīs (piemēram, ATP vai adenozīna trifosfāts).

Transkripcija ir RNS molekulas, ko sauc, sintēze kurjera RNS (mRNS), no viena no DNS molekulas komplementārajiem pavedieniem. Ir arī citi RNS veidi, visbiežāk sastopamie tRNS (pārnes RNS) un ribosomu RNS (rRNS), kuriem abiem ir kritiska loma tulkošanā pie ribosomas.

MRNS mērķis ir izveidot kustīgu, kodētu virzienu kopumu olbaltumvielu sintēzei. DNS garumu, kas ietver viena proteīna produkta "plānu", sauc par gēnu. Katrā trīs nukleotīdu secībā ir instrukcijas, kā izveidot noteiktu aminoskābi ar amino skābes, kas tāpat ir olbaltumvielu celtniecības bloki, nukleotīdi ir nukleīnvielu pamatelementi skābes.

Tur ir 20 aminoskābes kopumā pieļaujot neierobežotu skaitu kombināciju un līdz ar to arī olbaltumvielu produktus.

Transkripcija notiek kodols, gar vienu DNS virkni, kas transkripcijas nolūkos ir atvienota no tās komplementārās virknes. Fermenti gēna sākumā pievienojas DNS molekulai, īpaši RNS polimerāzei. Sintezētā mRNS ir papildinoša DNS virknei, ko izmanto kā matricu, un līdzinās šablona virknei pašu komplementāro DNS virkni, izņemot to, ka U parādās mRNS visur, kur T būtu parādījies, ja pieaugošās molekulas DNS tā vietā.

Pēc tam, kad transkripcijas vietā ir sintezētas mRNS molekulas, tām jāveic ceļojums uz tulkošanas vietām - ribosomām. Ribosomas parādās gan brīvi šūnu citoplazmā, gan piestiprināti membrānai organellei, ko sauc par endoplazmas retikulumu, kuras abas atrodas ārpus kodola.

Pirms mRNS var iziet cauri dubultai plazmas membrānai, kas veido kodola apvalku (vai kodola membrānu), tai kaut kā jāsasniedz membrāna. Tas notiek, saistoties jaunajām mRNS molekulām ar olbaltumvielu transportēšanu.

Pirms iegūto mRNS-olbaltumvielu (mRNP) kompleksi var pārvietoties uz malu, tie pamatīgi sajaucas kodola vielas iekšpusē tā, ka šie mRNP kompleksi kas notiek tuvu kodola malai, nav lielākas izredzes iziet no kodola noteiktā laikā pēc veidošanās, nekā to dara mRNP procesi tuvu interjers.

Kad mRNP kompleksi sastopas ar DNS smagiem kodola reģioniem, kas šajā vidē pastāv kā hromatīns (t.i., DNS, kas saistīts ar strukturālajām olbaltumvielām), tas var apstāties, tāpat kā pikaps, kas ir noslogots smagā dubļi. Šo apstāšanos var pārvarēt ar enerģijas ievadīšanu ATP formā, kas rada aizsprostoto mRNP kodola malas virzienā.

Kodolam ir jāaizsargā vissvarīgākais šūnas ģenētiskais materiāls, tomēr tam jābūt arī līdzekļiem olbaltumvielu un nukleīnskābju apmaiņai ar šūnu citoplazmu. Tas tiek panākts caur "vārtiem", kas sastāv no olbaltumvielām un ir pazīstami kā kodolu poru kompleksi (NPC). Šiem kompleksiem ir poras, kas iet caur kodola apvalka dubulto membrānu, un daudz dažādu struktūru abās šo "vārtu" pusēs.

Pēc molekulārajiem standartiem NPC ir milzīgs. Cilvēkiem tā molekulmasa ir 125 miljoni daltonu. Turpretī glikozes molekulas molekulmasa ir 180 daltoni, padarot to aptuveni 700 000 reižu mazāku nekā NPC komplekss. Gan nukleīnskābes, gan olbaltumvielu transports kodolā un šo molekulu pārvietošanās ārpus kodola notiek caur NPC.

Citoplazmas pusē NPC ir tā sauktais citoplazmas gredzens, kā arī citoplazmas pavedieni, kas abi palīdz stiprināt NPC kodola membrānā. NPC kodola pusē ir kodola gredzens, kas ir analogs citoplazmas gredzenam pretējā pusē, kā arī kodola grozs.

Dažādas atsevišķas olbaltumvielas piedalās mRNS kustībā un dažādas citas molekulārās kravas no kodola, tas pats attiecas arī uz vielu pārvietošanos kodols.

mRNS nesāk savu faktisko darbu, kamēr nav sasniedzis ribosomu. Katra ribosoma citoplazmā vai piestiprināta pie Endoplazmatiskais tīkls sastāv no lielas un mazas apakšvienības; tie apvienojas tikai tad, kad ribosoma ir aktīva transkripcijā.

Kad mRNS molekula pievienojas a tulkojums gar ribosomu, tam pievienojas noteikta veida tRNS, kas satur noteiktu aminoskābi (tāpēc ir 20 dažādu garšu tRNS, pa vienai katrai aminoskābei). Tas notiek tāpēc, ka tRNS uz atklātās mRNS var "nolasīt" trīs nukleotīdu secību, kas atbilst noteiktai aminoskābei.

Kad tRNS un mRNS "sakrīt", tRNS atbrīvo aminoskābi, kas tiek pievienota augošās aminoskābju ķēdes galam, kas paredzēts kļūt par olbaltumvielu. Šis polipeptīds sasniedz noteikto garumu, kad mRNS molekula tiek nolasīta pilnībā, un polipeptīds tiek atbrīvots un pārstrādāts labticīgā proteīnā.