Izadi Jakintza»Izadi jakintza
Informazio genetikoaren transkripzioa
LABURPENA: Geneen adierazpena transkripzio prozesuarekin hasten da. Transkripzioari
esker, RNA kate osagarri batean kopiatzen da DNA nukleotido segida batean dagoen informazio
genetikoa. Transkripzio hori eragiten duten entzimak RNA polimerasak dira. Zelula prokariotoetan
transkribatutako mRNA zuzenean itzultzen da, eta transkripzioaren erregulazioa operoiaren
ereduaren bidez esplikatzen da. Zelula eukariotoetan mRNA transkribatuak umotu egin
behar du itzulia izan aurretik, eta umotze prozesu hori geneak zelula horietan adierazteko behar
izaten duen erregulazio aldietako bat izan daitekeDNAri buruzko azterketak egin ondoren,
zientzialariek uste izan zuten
DNAren nukleotido segidak aminoazidoen
segida baldintza zezakeela kate polipeptidikoan.
Susmo batzuen arabera, RNAk
zeregin garrantzitsua izan omen zezakeen
DNAren informazio genetikoa aminoazido
segida batera itzultzerakoan: RNA oso bizkor
sintetizatzen da pankreasean eta proteina
kopuru handiak sortzen dituzten beste
organo batzuetan, eta RNA asko izaten dute
orobat garatzen ari diren enbrioien zelulek.
Birusetan aurkitu zuten erabateko froga.
DNA duen bakteriofago batek bakterio
bateko zelula bat kutsatzen duenean, birusaren
DNAk RNA sintetizatzen du, birusen
proteinen sintesia hasi baino lehen.
Froga horietan oinarriturik, Crick-ek teoria
bat sortu zuen,“molekulen genetikaren
dogma nagusia” deitu ziona: DNAk RNA
zehazten du, eta RNAk, berriz, proteinak
zehazten ditu. Genotipoak (DNA) fenotipoa
zehazten du, eta horren arabera eratzen
dira proteinak. Hala ere, proteinek ez dute
genotipoa aldatzen, proteinek ez dute, alegia,
atzera eraginik bidaltzen DNAra. Erretrobirusak
edo alderantzizko transkripzioa
egiteko gauza ziren birusak aurkitzeak“dogma nagusi” hura berrikustea ekarri
zuen, informazio genetikoa DNAtik RNAra
eta RNAtik DNAra (erretrobirusetan) joan
baitaiteke. Hala ere, bere horretan dirau
"dogma nagusiaren" ezaugarri nagusiak:
informazioa ez doa fenotipotik (proteinak)
genotipora (azido nukleikoa).
Transkripzio prozesua
Transkripzio esaten zaio DNAren informazio
genetikoa RNA molekuletara eramaten
duen prozesuari. Alegia, DNAren geneei
dagozkien osagarrizko base segidekin RNA
molekulak sintetizatzea da transkripzioa.
RNA polimerasa entzimak eragile izeneko
nukleotido segida bat ezagutu eta hari
elkartzen zaionean hasten da transkripzioa.
Hortik aurrera, entzima horrek DNAren
helize bikoitza zabaltzen du, eta helize
bikoitz horren kate bat molde gisa erabiliko
du RNA kate osagarri bat sintetizatzeko.
RNA polimerasa entzima higituz joaten
da DNA katean zehar, eta hurrenez hurrengo
erribonukleotidoek eratzen ari den RNA
katearen OH 3' ertzarekin sortzen duten
lotura katalizatzen du, bi molekula azido
fosforiko askatzen dituelarik. Fosfodiester
lotura sortzeko behar den energia fosfatoen
arteko loturen hidrolisitik dator.
RNA katearen hazkuntza prozesuak
aurrera jarraitzen du, harik eta entzimak seinale
berezi bat aurkitzen duen arte bukatzeko.
Orduan, RNA polimerasa DNAtikbereizten da, eta RNA molekula transkribatua
askatzen du.
2. irudian ikus daitekeenez, DNAren bi
kateetatik baten segmentua bakarrik transkribatzen
da. Eragileen norabideak baldintzatzen
du zein kate transkribatu behar den,
RNA polimerasak noranzko bakarrean
bakarrik irakur baitezake kate hori behar
bezala.
Zelula prokariotoetan, RNA polimerasa
berak hiru RNA motak transkribatzen ditu.
Hiru RNA polimerasa desberdin daude
zelula eukariotoetan: lehenengoak proteinetara
itzuliko diren geneak transkribatzen
ditu, RNA mezularien sintesia katalizatzen
duela; bigarrenak RNA erribosomiko handien
geneak transkribatzen ditu; eta hirugarrenak
era askotako RNA txikiak transkribatzen
ditu, transferentziazko RNAk eta
erribosomaren RNA txikiak barne.
Eukariotoetan transkribaturiko mRNA aldatzea eta umotzea
Zelula prokariotoetan, mRNA molekula bakoitza nukleotido segida jarraitu bat da eta proteina baten aminoazido segida kodetzen du; alegia, mRNA transkribatua zuzenean itzultzen da zelula prokariotoetan.Aitzitik, zelula eukariotoetan, gunearen
RNAk nukleotido segida asko ditu,
introiak izenekoak, batere aminoazidorik
kodetzen ez dutenak, eta DNAren alorrak
transkribatzearen emaitza direnak. Proteinaren
aminoazidoak kodetzen dituzten alorrei
exoi derizte.
RNA kate eratu berriak gutxi gorabehera
20 bat pare base besterik ez dituenean,
nukleotido oso bakan baten estalkia, 7-metil
guanina-rena, eransten zaio mRNA-ren 5'
muturrari. Transkripzioa egin eta molekula
DNAtik bereizi ondoren, entzima berezi
batzuek adenina nukleotidoen kate bat
eransten diote molekularen 3' muturrari.
Zeregina zehaztu gabe duen segmentu osagarri
horri poli-A deritza, eta 200 nukleotido
ere izan ditzake.
mRNA molekulak gunea utzi baino
lehen, introiak RNA transkribatutik ebaki
behar dira, proteina oso baten sintesia kodetu
ahal izango duen mRNA molekula
bihurtzeko RNA transkribatu hori. RNAren
(exoiak) segida kodetzaileak bata besteari
elkartzen zaizkionez ebakiak izan eta
introiak ezabatu ondoren, umotzea esaten
zaio RNAren eraldatze erreakzio horri.
Prokariototan transkrizioa
nola erregulatzen den.
Operoiaren eredua
Operoiaren eredua Proteinen biosintesi mekanismoa ikusita, irudi luke proteina guztien sintesia jarraitua eta bereizketarik gabea dela. Hala ere, frogatua dago une jakin batean ez direla une horretan behar diren proteinak eta behar diren kopuruan baizik sintetizatzen. Horretarako, genearen jarduera erregulatuko duenmekanismo bat behar da. Operoia da mekanismo
horietako bat, Jacob-ek eta Monodek
1961ean proposatua.
Operoiaren ereduan bi gene mota bereizten
dira: egiturazko geneak, proteina egiturazkoak
eta entzimatikoak kodetzen dituztenak,
eta gene erregulatzaileak, egiturazko
geneen transkripzioa kontrolatzen duten
proteina eragozle ere esaten zaienak kodetzen
dituztenak. DNAren katean, gene erregulatzailea
gutxi asko urrun dago egiturazko
geneetatik. Horien ondoan bi alor berezi
daude: eremu sustatzailea, RNA-polimerasa
kokatzen denekoa, eta eremu eragilea, eragozlea
kokatzen denekoa.
Gene erregulatzailea transkribatzeak, eta
horren ondoren mRNA erribosometara
itzultzeak, eragozlea sortzen du; eragozle
hori eragilearen eremuarekin elkartzen da,
eta egiturazko geneak transkribatzea eragozten
dio RNA-polimerasari. Badira induktore
esaten zaien molekula batzuk, eta molekula
horiek eragozleekin elkartzen direnean,
indargabetu egiten dituzte, eta aldaketak
eragiten dituzte eragozle horien egituran;
era horretan, RNA-polimerasak egiturazko
geneak transkriba ditzake. Operoi horiek
indukzio entzimatikoa esaten zaionaren arabera
funtzionatzen dute. Adibidez: Escherichia
coli-n laktosaren katabolismoaren
erantzule den lac operoiak laktosa du induktore.
Beste operoi batzuek eragozte entzimatikoa
esaten zaion horren arabera funtzionatzen
dute. Gen erregulatzaileak eragozle ez
aktibo baten eraketa kodetzen du, baina
koeragozle izeneko molekula berezi bat
agertzen baldin bada, orduan eragozle hori
aktibo bihurtzen da; eragozle-koeragozle
multzoa sustatzailearen eremuan finkatzenda eta egiturazko geneen transkripzioa eragozten
du. Adibidez: Escherichia coli-ren
his operoiak, histidinaren sintesiaren eragile
delarik, histidina du koeragozle.
Nola erregulatzen den eukariotoetan transkripzioa
Gene guztiak ez dira zelula guztietan
modu berean adierazten. Hemoglobina,
adibidez, eritroblastoek bakarrik sintetizatzen
dute, eta antigorputzak linfozitoek
bakarrik sintetizatzen dituzte.
Zelula eukariotoetan, gunean transkribaturiko
RNAren umotze prozesua badutenez,
horixe izan liteke geneen zeluletako
adierazpen prozesua erregulatzen duen
aldietako bat. Hala, gene bat zelula guztietan
transkribatuko balitz ere, horietako batzuetan
baizik ez litzateke umotuko, eta,
azkenik, umotu diren horiexetan adieraziko
litzateke genea.
Adibidez (ikus 5. irudia), oinarrizko RNA
bera bi guruinetako zeluletan prozesatzen
da: tiroideko zeluletan eta hipofisikoetan.
Tiroide guruinean, RNA transkribatua
ebaki egiten da eta poli-A isats bat eransten
zaio D exoiaren 3' muturrari. Introiak kentzen
dira gero, eta mRNA molekula kaltzitonina
deritzan hormona batera itzultzen
da. Hala ere, hipofisian, poli-A isatsa F
exoiaren 3' muturrari eransten zaio. Transkripzio
horretatik bost introi kentzen dira,
D segmentua barne, nahiz tiroidean segmentu
hori exoi gisa gordetzen zen. mRNA,
bost exoiek osatua baita, beste hormona desberdin
batera itzultzen da, kaltzitoninaren
genearekin zerikusia duen proteina gisa
(CGRP) ezaguna delarik hormona hori.