Phiên mã
Cách thông tin trong gen DNA được sao chép thành RNA — bước đầu tiên trong biểu hiện gen và là điểm mà phần lớn sự điều hòa được thực hiện.
Definition
Phiên mã là quá trình tổng hợp enzym một phân tử RNA sử dụng một sợi DNA làm khuôn mẫu, được thực hiện bởi RNA polymerase và tạo ra RNA thông tin (messenger RNA), RNA ribosom (ribosomal RNA), RNA vận chuyển (transfer RNA) và các loại RNA khác theo thông tin được mã hóa trong gen.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm quá trình tổng hợp RNA phụ thuộc DNA từ khởi đầu đến kết thúc, bao gồm các RNA polymerase, sự nhận diện vùng khởi động (promoter) và yếu tố chọn lọc nơi phiên mã bắt đầu, bước kéo dài, sự trưởng thành của các bản phiên mã sơ cấp thành các RNA chức năng, và các tín hiệu dừng tổng hợp. Nó xem xét phiên mã như một cơ chế và một điểm kiểm soát; quá trình dịch mã tiếp theo và logic rộng hơn của các mạng lưới điều hòa được đề cập trong các lĩnh vực lân cận.
Sub-topics
Core questions
- RNA polymerase tìm gen và bắt đầu tổng hợp đúng vị trí bằng cách nào?
- Sợi nào được sử dụng làm khuôn mẫu và RNA được xây dựng như thế nào?
- Một bản phiên mã sơ cấp được xử lý thành một RNA trưởng thành, chức năng như thế nào?
- Tế bào biết dừng phiên mã ở đâu bằng cách nào?
Key theories
- Giáo điều trung tâm — DNA thành RNA
- Thông tin trình tự chảy từ DNA vào RNA thông qua phiên mã, định nghĩa RNA là chất trung gian mang thông điệp di truyền hướng tới tổng hợp protein, như đã được trình bày trong tuyên bố của Crick về giáo điều trung tâm.
- Tổng hợp một sợi theo khuôn mẫu
- RNA polymerase đọc một sợi DNA và tổng hợp một RNA bổ sung theo chiều 5'→3' mà không cần mồi, phiên mã các đơn vị xác định thay vì sao chép toàn bộ nhiễm sắc thể.
Mechanisms
Phiên mã diễn ra theo ba giai đoạn. Trong giai đoạn khởi đầu, RNA polymerase, được hướng dẫn bởi các trình tự khởi động (promoter) và (ở sinh vật nhân chuẩn) các yếu tố phiên mã chung, liên kết và làm tan chảy DNA để tạo thành một phức hợp mở và bắt đầu tổng hợp RNA. Trong giai đoạn kéo dài, polymerase di chuyển dọc theo khuôn mẫu, kéo dài RNA và duy trì một bong bóng phiên mã. Trong giai đoạn kết thúc, các tín hiệu đặc hiệu giải phóng polymerase và bản phiên mã hoàn chỉnh. Ở sinh vật nhân chuẩn, bản phiên mã sơ cấp được xử lý thêm — gắn mũ (capping), cắt nối (splicing) và polyadenyl hóa — để tạo ra RNA trưởng thành.
Clinical relevance
Vì phiên mã là điểm kiểm soát chính của biểu hiện gen, các thành phần và yếu tố điều hòa của nó là các mục tiêu thuốc phổ biến và bị rối loạn trong nhiều bệnh; điều này được đưa ra như một ý nghĩa hơn là một hướng dẫn lâm sàng.
History
Việc khám phá ra RNA thông tin và RNA polymerase vào đầu những năm 1960 đã xác lập phiên mã là một bước riêng biệt; tuyên bố lại của Crick năm 1970 về giáo điều trung tâm đã định vị nó trong dòng chảy thông tin di truyền, và các công trình cấu trúc sau này về RNA polymerase đã mô tả chi tiết cơ chế hiện được giảng dạy như một tiêu chuẩn.
Key figures
- Francis Crick
- Roger Kornberg
- Robert Roeder
Related topics
Seminal works
- crick1970
- watson2013
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa phiên mã và sao chép là gì?
- Sao chép (replication) sao chép toàn bộ bộ gen thành DNA để phân chia tế bào, trong khi phiên mã (transcription) sao chép các gen riêng lẻ thành RNA như bước đầu tiên để biểu hiện chúng.
- Toàn bộ phân tử DNA có được phiên mã cùng một lúc không?
- Không. Phiên mã hoạt động trên các đơn vị phiên mã xác định, bắt đầu tại các vùng khởi động (promoter) và kết thúc tại các tín hiệu kết thúc, vì vậy chỉ các vùng được chọn mới được sao chép thành RNA tại bất kỳ thời điểm nào.