Transkripsjon

Transkripsjon (l. trans - krysse; scribere - å skrive) - Biosyntese av en RNA-tråd som er komplementær til den ene DNA-tråden som virker som oppskrift (templat). Omskrivning av nukleotidsekvensen i DNA til nukleotidsekvensen i mRNA. Informasjonsflyt fra DNA til RNA. Et enzymkatalysert kompleks som lager RNA komplementært til en DNA streng. Kan også være mRNA for proteinkodende gener, tRNA eller rRNA.

Lokalt atskilles de to DNA-trådene i dobbeltheliksen og den ene tråden avleses. I kromosomet som sådan brukes begge trådene som templat i RNA-syntesen, men alltid avleses bare ett gen på hver tråd. RNA vokser alltid i 5´til 3´´-retningen dvs. frie ribonukleotider i RNA hektes på i 3´-enden. Hos eukaryotene skjer transkipsjonen av kjernekromosomer inn i kjernen og transkriptene fraktes etterpå gjennom porer i kjernen ut i cytoplasma hvor translasjonen skjer. Transkripsjonen starter med at enzymet DNA-avhengig RNA polymerase II binder seg til promoterregionen, syntetiserer RNA komplementært til DNA÷-tråden og beveger seg i 3´til 5´-retning og lager RNA i 5´ til 3´-retning. RNA-sekvensen blir lik DNA+-tråden.

Hos eukaryotene lages det et primært transkript som inneholder sekvensene for et kodende gen (exons) og sekvensene for ikke-kodende sekvenser (introns). Genene i kjernen er splittet opp av introns. Det primære transkriptet får 7-metyl-guanosin trifosfat festet som hette (cap) i den ene "hode"-enden og dette beskytter mot ødeleggelse (degradering katalysert av 5´-eksoribonuklease) av budskapet som mRNA bringer og gir tillatelse til å binde seg til ribosomene. Transkriptet får også en hale av adenosin nukleotider i 3´-enden (poly(A)-hale) på den andre enden katalysert av poly(A) polymerase. Unntatt er transkripter som koder for histoner som mangler poly(A)-hale. Via skjøting og spleising (spleisosom) lages det et sekundært transkript som koder for et protein. mRNA fra plastider og mitokondrier atskiller seg ved ikke å ha 5´-metylguanosinhette. De mangler poly(A)hale og er oftest polycistroniske. MYB-proteiner er transkripsjonsfaktorer som har et MYB-domene og deltar i regulering av flere prosesser i plantene.

Transkripsjon

Bare deler av DNA-sekvensen blir blottlagt for transkripsjon. Generelle transkripsjonsfaktorer trengs for å plassere  RNA polymerase på transkripsjonsstart. RNA polymerase II binder seg til promoterregionen for de proteinkodende gener og danner et initiatorkomplleks. Oppstrøms for promoter er det reguleringssekvenser med cis-virkende proksimale kontrollelementer. Mange cis-virkende faktorer bindes til distale promotersekvenser. Trans-virkende faktorer er aktivatorer (enhancere) som binder seg til oppstrøms eller nedstrøms aktivatorbindende seter. Mange eukaryote gener har 25-30 bp oppstrøms TATA-boks TATA(A/T)AA(G/A) som bidrar til å sette sammen transkripsjonsinitieringskomplekset. Videre kan det 60-100 bp oppstrøms være en CCAAT-boks og GC-boks kalt regulatorpromoter, eller proksimal (nær) promoter. Hvis TATA-boksen mangler kan det være nedstrøms promoterelementer 28-32bp nedstrøms transkripsjonsstart med sekvens (A/G)G(A/T)(C/T)(G/A/C).  TFIIB er et gjenkjennelseselement som gjenkjenner transkripsjonsfaktorer. Man må huske på at DNA-tråden er pakket i en tredimensjonal kromatin-struktur, slik at avstenden på den lineære DNA-tråden kan fortone seg ganske annerledes når den blir pakket i tre dimensjoner. Transkripsjonsfaktorer fosforylerer RNA polymerase, og RNA polymerase atskilles fra initieringskomplekset og beveger seg langs DNA-antisenstråden, en bevegelse  langs templattråden og transkripsjon i 3’ til 5’-retning. Templattråden er ikke-kodende, negativ eller Watson-tråd. mRNA-sekvensen blir lik den motsatte DNA-tråden kalt kodende-, sens-, ikke-templat- eller Crick-tråd.Transkripsjonen starter med kodonet og  tripletten AUG (som koder for aminosyren metionin). Det blir festet på nye nukleotider i 5’-3’retning,  og det lages et pre mRNA transkript komplementært til DNA-sekvensen som avleses. Transkripsjonen stopper ved et stoppkodon. Deretter følger posttranskripsjonsregulring hvor pre mRNA-transkriptet får en hette(cap) med 7-metylguanylat (m7G) i 5’-enden, samt 3’-enden kuttes  og påhektes en poly-A-hale. Det hele spleises med et proteinkompleks, spleisosom, og introner blir fjernet. Ferdig mRNA blir fraktet ut av cellekjernen gjennom kjerneporekomplekset ,og i cytosol starter translasjonen på ribosomene hvor mRNA blir oversatt til en aminosyresekvens og protein. Hvert ribosom beveger seg mot 3’-enden av mRNA, og nye ribosomer blir festet til 5’-enden.

Dobbeltrådet RNA , RNA-interferens, slukking av gener og transkripsjonsregulering

RNA-avhengig RNA-polymerase kan laget dobbelttrådet RNA (dsRNA) fra enkelttrådet mRNA (ssmRNA). Små interferende RNA (siRNA) blir laget på en annen måte enn mikroRNA (miRNA). Små interferende RNA blir laget av RNA polymerase IV og V. Dobbelttrådet RNA (dsRNA) kan bli delt opp i mindre biter med lengde 21-24 nukleotider, som kan binde seg til enkelttrådet RNA, enten mRNA, men også RNA fra virus eller transgener, noe som ka gi degradering og inaktivering. RNA-interferens  kan gi heterokromatinisering av endogent DNA. Transkripsjonen kan også bli regulert av mRNA-stabilitet, og repressorer som hemmer transkripsjonen. RNA-molekyler brytes ned av ekksonukleaser etter at poly-A-halen er fjernet ved deadenylering og dekapping av 5’-cap. En av trådene kobles til et ribonukleasekompleks kalt RNA-indusert silencing kompleks (RISC). Hos både planter og dyr inneholder RISC et katalyttisk ARGONAUT-protein (AGO). Ved binding av mRNA til RISC blir mRNA spaltet av AGO. Små interferende RNA bundet til RISC bidrar til metylering av DNA og histoner. Små RNA og RNA-interferens bidrar også til bekjempelse av virusinfeksjoner og deltar i den molekylære immunresponsen. De fleste plantevirus er enten enkelttrådet  eller dobbelttrådet RNA-virus.

Kosupresjon og slukking av gener (silencing) via RNA-interferens ble oppdaget ved studier av genet som koder for chalcon syntase i petunia, et protein som spiller en sentral rolle av biosyntesen pigmentet anthocyaniner i blomsten. Hos celler som overuttrykker chalcon syntase aktiveres en RNA-avhengig RNA polymerase som lager en dobbelttrådet RNA (dsRNA)  som gir RNA-interferens og posttrakskripsjonsslukking (silencing) og metylering. 

Publisert 4. feb. 2011 10:55 - Sist endret 10. jan. 2018 14:06