Транскрипция

Как информация из гена ДНК копируется в РНК — первый этап экспрессии генов и точка, на которой осуществляется большая часть регуляции.

Definition

Транскрипция — это ферментативный синтез молекулы РНК с использованием одной цепи ДНК в качестве матрицы, осуществляемый РНК-полимеразой и приводящий к образованию матричных, рибосомальных, транспортных и других РНК, которые следуют информации, закодированной в гене.

Scope

Эта область охватывает ДНК-зависимый синтез РНК от инициации до терминации, включая РНК-полимеразы, распознавание промоторов и факторов, которые определяют начало транскрипции, этап элонгации, созревание первичных транскриптов в функциональные РНК, а также сигналы, останавливающие синтез. Она рассматривает транскрипцию как механизм и как контрольную точку; последующая трансляция и более широкая логика регуляторных сетей рассматриваются в соседних областях.

Sub-topics

• Promoters and Transcription Factors
• RNA Polymerase and Transcription Initiation
• RNA Processing and Splicing
• Transcription Termination

Core questions

• Как РНК-полимераза находит ген и начинает синтез в нужном месте?
• Какая цепь используется в качестве матрицы и как строится РНК?
• Как первичный транскрипт обрабатывается в зрелую, функциональную РНК?
• Как клетка узнает, где остановить транскрипцию?

Key theories

Центральная догма — от ДНК к РНК

Последовательная информация передается от ДНК к РНК посредством транскрипции, определяя РНК как посредника, который переносит генетическое сообщение к синтезу белка, как это сформулировано в утверждении Крика о центральной догме.

Матрично-направленный, одноцепочечный синтез

РНК-полимераза считывает одну цепь ДНК и синтезирует комплементарную РНК в направлении 5'→3' без праймера, транскрибируя определенные единицы, а не копируя всю хромосому.

Mechanisms

Транскрипция протекает в три фазы. На стадии инициации РНК-полимераза, направляемая промоторными последовательностями и (у эукариот) общими факторами транскрипции, связывается с ДНК и расплавляет ее, образуя открытый комплекс, и начинает синтез РНК. На стадии элонгации полимераза движется вдоль матрицы, удлиняя РНК и поддерживая транскрипционный пузырь. На стадии терминации специфические сигналы высвобождают полимеразу и завершенный транскрипт. У эукариот первичный транскрипт далее подвергается процессингу — кэпированию, сплайсингу и полиаденилированию — для получения зрелой РНК.

Clinical relevance

Поскольку транскрипция является основной контрольной точкой экспрессии генов, ее компоненты и регуляторы являются широко распространенными мишенями для лекарственных препаратов и нарушаются при многих заболеваниях; это представлено как значимость, а не как клиническое руководство.

History

Открытие матричной РНК и РНК-полимеразы в начале 1960-х годов установило транскрипцию как отдельный этап; переформулировка Криком центральной догмы в 1970 году закрепила ее место в потоке генетической информации, а более поздние структурные работы по РНК-полимеразе детализировали механизм, который сейчас преподается как стандартный.

Key figures

• Francis Crick
• Roger Kornberg
• Robert Roeder

Seminal works

• crick1970
• watson2013

Frequently asked questions

В чем разница между транскрипцией и репликацией?

Репликация копирует весь геном в ДНК для клеточного деления, в то время как транскрипция копирует отдельные гены в РНК в качестве первого шага их экспрессии.

Транскрибируется ли вся молекула ДНК сразу?

Нет. Транскрипция действует на определенные транскрипционные единицы, начиная с промоторов и заканчивая сигналами терминации, поэтому в любой момент времени в РНК копируются только выбранные области.