PAGSASALIN NG DNA: PROSESO SA EUKARYOTES AT PROKARYOTES - BIOLOGY - 2026

Ang pagsasalin ng DNA ay ang proseso kung saan ang impormasyong nilalaman sa messenger na RNA na ginawa sa panahon ng transkripsyon (pagkopya ng impormasyon sa isang pagkakasunud-sunod ng DNA bilang RNA) ay "isinalin" sa isang pagkakasunud-sunod ng amino acid sa pamamagitan ng synthesis ng protina.

Mula sa isang selular na pananaw, ang expression ng gene ay isang medyo kumplikadong kapakanan na nangyayari sa dalawang hakbang: transkripsyon at pagsasalin.

Ang pagsasalin ng RNA ay pinalakas ng isang ribosom (Pinagmulan: LadyofHats / Public domain, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang lahat ng mga genes na ipinahayag (kung o hindi man sila ay coding para sa mga pagkakasunud-sunod ng peptide, iyon ay, mga protina) sa una ay ginagawa ito sa pamamagitan ng paglilipat ng impormasyon na nilalaman sa kanilang pagkakasunud-sunod sa DNA sa isang messenger na RNA (mRNA) na molekula sa pamamagitan ng isang proseso na tinawag transkripsyon.

Ang transkripsyon ay nakamit ng mga espesyal na enzyme na kilala bilang RNA polymerases, na gumagamit ng isa sa mga pantulong na strands ng DNA ng gene bilang isang template para sa synthesis ng isang "pre-mRNA" na molekula, na kasunod na naproseso upang makabuo ng isang mature mRNA.

Para sa mga gene na code para sa mga protina, ang impormasyong nilalaman sa mga mature mRNA ay "nabasa" at isinalin sa mga amino acid ayon sa genetic code, na tumutukoy kung aling codon o nucleotide triplet ang tumutugma sa kung aling partikular na amino acid.

Ang pagtutukoy ng pagkakasunud-sunod ng amino acid ng isang protina, samakatuwid, ay nakasalalay sa paunang pagkakasunud-sunod ng mga base sa nitrogenous sa DNA na tumutugma sa gene at pagkatapos ay sa mRNA na nagdadala ng impormasyong ito mula sa nucleus sa cytosol (sa mga eukaryotic cells); proseso na tinukoy din bilang synt synthesis na ginagabayan ng mRNA.

Ibinigay na mayroong 64 na posibleng pagsasama-sama ng 4 na mga nitrogenous na base na bumubuo sa DNA at RNA at 20 lamang ang mga amino acid, isang amino acid ang maaaring mai-encode ng iba't ibang mga triplets (codon), kung bakit sinasabing ang genetic code ay "degenerate" (maliban sa amino acid methionine, na naka-encode ng isang natatanging AUG codon).

Eukaryotic pagsasalin (hakbang-proseso)

Diagram ng isang cell eukaryotic cell at mga bahagi nito (Pinagmulan: Alejandro Porto sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Sa mga eukaryotic cells, nagaganap ang transkripsyon sa nucleus at pagsasalin sa cytosol, kaya ang mga mRNA na nabuo sa panahon ng unang proseso ay may papel din sa transportasyon ng impormasyon mula sa nucleus hanggang sa cytosol, kung saan matatagpuan ang mga cell. biosynthetic makinarya (ribosom).

Mahalagang banggitin na ang compartmentalization ng transkripsyon at pagsasalin sa eukaryotes ay totoo para sa nucleus, ngunit hindi ito pareho para sa mga organelles na may sariling genome tulad ng chloroplast at mitochondria, na may mga sistema na mas katulad sa mga prokaryotic organismo.

Ang mga cell ng Eukaryotic ay mayroon ding mga cytosolic ribosom na nakakabit sa mga lamad ng endoplasmic reticulum (magaspang na endoplasmic reticulum), kung saan ang pagsasalin ng mga protina na nakalaan upang maipasok sa mga lamad ng cell o nangangailangan ng pagproseso ng post-translational na nagaganap sa nasabing kompartimento ay nangyayari. .

- Pagproseso ng mRNAs bago ang kanilang pagsasalin

Ang mga mRNA ay binago sa kanilang mga dulo habang nai-transcribe ito:

- Kapag ang 5 'pagtatapos ng mRNA ay lumitaw mula sa ibabaw ng RNA polymerase II sa panahon ng transkripsiyon, agad itong "inaatake" ng isang pangkat ng mga enzyme na synthesize ng isang "hood" na binubuo ng 7-methyl guanylate at kung saan ay konektado sa nucleotide terminal ng mRNA sa pamamagitan ng isang link na 5 ', 5' triphosphate.

- Ang 3 'dulo ng mRNA ay sumasailalim sa isang "cleavage" sa pamamagitan ng isang endonuclease, na bumubuo ng isang 3' libreng hydroxyl group na kung saan ang isang "string" o "buntot" ng mga nalalabi na adenine (mula 100 hanggang 250) ay nakalakip. nang paisa-isa sa pamamagitan ng isang poly (A) polymerase enzyme.

Ang "5 'hood" at ang "poly A tail" ay nagtutupad ng mga pag-andar sa proteksyon ng mga molekula ng mRNA laban sa marawal na kalagayan at, bilang karagdagan, gumana sa transportasyon ng mga mature transcript patungo sa cytosol at sa pagsisimula at pagwawakas ng pagsasalin, ayon sa pagkakabanggit.

C orth at splicing

Matapos ang transkripsyon, ang "pangunahing" mRNAs kasama ang kanilang dalawang binagong mga dulo, na naroroon pa rin sa nucleus, sumasailalim sa isang "splicing" na proseso kung saan ang mga sunud-sunod na pagkakasunud-sunod ay tinatanggal at ang mga nagreresultang mga exon ay sumali (pagpoproseso ng post-transcriptional). , kung saan nakuha ang mga mature na transkripsyon na nag-iiwan ng nucleus at umaabot sa cytosol.

Ang paghahati ay isinasagawa ng isang riboprotein complex na tinatawag na spliceosome (spliceosome anglicism), na binubuo ng limang maliit na ribonucleoproteins at RNA molekula, na magagawang "makilala" ang mga rehiyon na aalisin mula sa pangunahing transcript.

Sa maraming mga eukaryote mayroong isang kababalaghan na kilala bilang "alternatibong paghahati", na nangangahulugang ang iba't ibang uri ng mga pagbabago sa post-transcriptional ay maaaring gumawa ng iba't ibang mga protina o isozymes na naiiba sa bawat isa sa ilang mga aspeto ng kanilang pagkakasunud-sunod.

- Ribosome

Kapag ang mga mature transcript ay umalis sa nucleus at dinadala para sa pagsasalin sa cytosol, pinoproseso sila ng translational complex na kilala bilang ribosom, na binubuo ng isang kumplikadong protina na nauugnay sa mga molekula ng RNA.

Ang ribosome ay binubuo ng dalawang mga subunits, isang "malaki" at isang "maliit", na malayang nakikisalamuha sa cytosol at nagbubuklod o maiugnay sa molekulang mRNA na isinalin.

Ang pagbubuklod sa pagitan ng ribosom at mRNA ay nakasalalay sa dalubhasang mga molekula ng RNA na nauugnay sa mga protina ng ribosomal (ribosomal RNA o rRNA at paglilipat ng RNA o tRNA), na ang bawat isa ay may mga tiyak na pag-andar.

Ang mga TRNA ay molekular na "adapters", dahil sa pamamagitan ng isang dulo ay maaari nilang "basahin" ang bawat codon o triplet sa mature mRNA (sa pamamagitan ng base na pagkakapare-pareho) at sa pamamagitan ng iba pang maaari silang magbigkis sa amino acid na naka-encode ng "basahin" na codon.

Ang mga molekula ng rRNA, sa kabilang banda, ay namamahala sa pagpabilis (catalyzing) ang proseso ng pagbubuklod ng bawat amino acid sa chain ng peptide.

Ang isang matandang eukaryotic mRNA ay maaaring "basahin" ng maraming mga ribosom, nang maraming beses na ipinapahiwatig ng cell. Sa madaling salita, ang parehong mRNA ay maaaring magbigay ng maraming kopya ng parehong protina.

Simulan ang codon at frame ng pagbabasa

Kapag ang isang matandang mRNA ay nilapitan ng mga ribunomal subunits, ang riboprotein complex na "nag-scan" ng pagkakasunud-sunod ng nasabing molekula hanggang sa matagpuan nito ang isang panimulang codon, na palaging AUG at nagsasangkot sa pagpapakilala ng isang nalalabi na methionine.

Tinukoy ng AUG codon ang frame ng pagbabasa para sa bawat gene at, bilang karagdagan, tinukoy ang unang amino acid ng lahat ng mga protina na isinalin sa kalikasan (ang amino acid na ito ay maraming beses na tinanggal na post-translationally).

Itigil ang mga codon

Ang tatlong iba pang mga codon ay nakilala bilang mga nagtulak sa pagwawakas ng pagsasalin: UAA, UAG, at UGA.

Ang mga mutasyong iyon na nagsasangkot ng pagbabago ng mga nitrogenous base sa triplet na mayroong mga code para sa isang amino acid at na nagreresulta sa paghinto ng mga codon ay kilala bilang mga kalokohan na mutasyon, dahil sanhi sila ng isang napaaga na paghinto ng proseso ng synthesis, na bumubuo ng mas maiikling protina.

Mga rehiyon na hindi nababago

Malapit sa 5 'dulo ng mga matandang molekulang mRNA mayroong mga hindi nababago na mga rehiyon (UTRs), na tinawag ding mga pagkakasunud-sunod na "pinuno", na matatagpuan sa pagitan ng unang nukleotide at ang pagsisimula ng codon ( AUG).

Ang mga rehiyon ng UTR na hindi isinalin ay may mga tukoy na site para sa pagbubuklod na may mga ribosom at sa mga tao, halimbawa, ay humigit-kumulang sa 170 na mga nucleotides na mahaba, bukod sa kung saan mayroong mga rehiyon na regulasyon, mga site na nagbubuklod ng protina na gumagana sa regulasyon ng pagsasalin, atbp

- Simula ng pagsasalin

Ang pagsasalin, pati na rin ang transkripsyon, ay binubuo ng 3 phase: isang yugto ng pagsisimula, isang yugto ng pagpahaba, at sa wakas ay isang yugto ng pagtatapos.

Pagtanggap sa bagong kasapi

Binubuo ito ng pagpupulong ng translational complex sa mRNA, na karapat-dapat sa pagbubuklod ng tatlong mga protina na kilala bilang Initiation Factor (IF) IF1, IF2 at IF3 sa maliit na subunit ng ribosom.

Ang "pre-initiation" complex na nabuo ng mga kadahilanan sa pagsisimula at ang maliit na subunit ng ribosomal, naman, magbubuklod sa isang tRNA na "nagdadala" ng nalalabi na methionine at ang hanay na ito ng mga molekula ay nagbubuklod sa mRNA, malapit sa simulang codon. AUG.

Ang mga kaganapang ito ay humantong sa pagbubuklod ng mRNA sa malaking subunit ng ribosomal, na humahantong sa pagpapalabas ng mga kadahilanan sa pagsisimula. Ang malaking ribosome subunit ay may 3 mga nagbubuklod na site para sa mga molekula ng tRNA: ang A site (amino acid), ang P site (polypeptide), at ang E site (exit).

Ang Site ay nagbubuklod sa anticodon ng aminoacyl-tRNA na pantulong sa mRNA na isinalin; ang site ng P ay kung saan ang amino acid ay inilipat mula sa tRNA sa nascent peptide at ang E site kung saan matatagpuan ito sa "walang laman" tRNA bago mailabas sa cytosol pagkatapos maihatid ang amino acid.

Ang graphic na representasyon ng pagsisimula ng pagsasalin at mga phase ng elongation (Pinagmulan: Jordan Nguyen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Elongation

Ang yugtong ito ay binubuo ng "kilusan" ng ribosom sa kahabaan ng molekula ng mRNA at ang pagsasalin ng bawat codon na "pagbabasa", na nagpapahiwatig ng paglago o pagpahaba ng chain ng polypeptide sa pagsilang.

Ang prosesong ito ay nangangailangan ng isang kadahilanan na kilala bilang elongation factor G at enerhiya sa anyo ng GTP, na kung saan ang nagtutulak ng pagsasalin ng mga kadahilanan ng pagpahaba kasama ang molekulang mRNA habang ito ay isinalin.

Ang aktibidad ng peptidyl transferase ng ribosomal RNA ay nagpapahintulot sa pagbuo ng mga bono ng peptide sa pagitan ng sunud-sunod na mga amino acid na idinagdag sa kadena.

Pagwawakas

Nagtatapos ang pagsasalin kapag ang ribosome ay nakatagpo ng anuman sa mga codon ng pagtatapos, dahil ang mga tRNA ay hindi kinikilala ang mga codon na ito (hindi nila encode ang mga amino acid). Ang mga protina na kilala bilang mga kadahilanan ng paglabas ay nagbubuklod din, na pinadali ang pagpapadanak ng mRNA mula sa ribosom at ang pagkakasamang bahagi ng mga subunits nito.

Prokaryotic pagsasalin (hakbang-proseso)

Sa prokaryotes, tulad ng sa mga eukaryotic cells, ang mga ribosom na responsable para sa synt synthesis ay matatagpuan sa cytosol (na totoo rin para sa transkripsyonal na makinarya), isang katotohanang nagpapahintulot sa mabilis na pagtaas sa konsentrasyon ng cytosolic ng isang protina kapag ang expression ng mga gen na naka-encode na ito ay tumataas.

Bagaman hindi isang napaka-karaniwang proseso sa mga organismo na ito, ang pangunahing mRNA na ginawa sa panahon ng transkripsyon ay maaaring sumailalim sa pagkahinog sa post-transcriptional sa pamamagitan ng "splicing." Gayunpaman, ang pinakakaraniwan ay ang pag-obserba ng mga ribosom na nakakabit sa pangunahing transcript na isinasalin ito nang sabay-sabay na na-transcribe mula sa kaukulang pagkakasunud-sunod ng DNA.

Sa pagtingin sa itaas, ang pagsalin sa maraming prokaryote ay nagsisimula sa pagtatapos ng 5 ', dahil ang 3' pagtatapos ng mRNA ay nananatiling nakakabit sa template ng DNA (at nangyayari nang magkakasabay sa transkripsiyon).

Mga rehiyon na hindi nababago

Ang mga prokaryotic cells ay gumagawa din ng mRNA na may mga hindi nababagong mga rehiyon na kilala bilang "Shine-Dalgarno box" at ang pagkakasunud-sunod ng pinagkasunduan ay AGGAGG. Tulad ng maliwanag, ang mga rehiyon ng UTR ng bakterya ay mas maikli kaysa sa mga eukaryotic cells, bagaman ginagawa nila ang mga katulad na pag-andar sa panahon ng pagsasalin.

Proseso

Sa bakterya at iba pang mga prokaryotic na organismo ang proseso ng pagsasalin ay halos kapareho sa mga eukaryotic cells. Binubuo din ito ng tatlong yugto: pagsisimula, pagpahaba at pagwawakas, na nakasalalay sa mga tiyak na prokaryotic factor, naiiba sa mga ginagamit ng eukaryotes.

Ang paggabay, halimbawa, ay nakasalalay sa kilalang mga kadahilanan ng pagpahaba tulad ng EF-Tu at EF-Ts, sa halip na G factor ng eukaryotes.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2007). Molekular na biyolohiya ng cell. Garland Science. New York, 1392.
2. Clancy, S. & Brown, W. (2008) Pagsasalin: DNA hanggang mRNA sa Protein. Edukasyon sa Kalikasan 1 (1): 101.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Isang pagpapakilala sa genetic analysis. Macmillan.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A., … & Matsudaira, P. (2008). Biology ng molekular na cell. Macmillan.
5. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Mga prinsipyo ng Lehninger ng biochemistry. Macmillan.
6. Rosenberg, LE, & Rosenberg, DD (2012). Human Gen and Genomes: Science. Kalusugan, Lipunan, 317-338.