Транскрипция

Обзор

Транскрипция — это процесс синтеза РНК из последовательности ДНК РНК-полимеразы. Это первый шаг в производстве белка из генной последовательности. Кроме того, многие другие белки и нормативные последовательности участвуют в правильном синтезе РНК-мессенджера (мРНК). Регулирование транскрипции отвечает за дифференциацию всех различных типов клеток и часто за надлежащую клеточную реакцию на сигналы окружающей среды.

Транскрипция может производить различные виды молекул РНК

В эукариотах, ДНК сначала транскрибируется в первичную РНК, или пре-мРНК, которые могут быть дополнительно обработаны в зрелой мРНК, чтобы служить в качестве шаблона для синтеза белков. В прокариоты, такие как бактерии, однако, перевод РНК в полипептиды может начаться в то время как транскрипция все еще продолжается, как РНК может быть быстро деградировали. Транскрипция может также производить различные виды молекул РНК, которые не код для белка, таких как микроРНК, передача РНК (тРНК), и рибосомной РНК (рРНК) - все из которых способствуют синтезу белка.

Регулирование транскрипции имеет центральное значение для развития

За редким исключением, все клетки человеческого организма имеют одинаковую генетическую информацию в них, от нейронов в головном мозге до мышечных клеток в сердце. Так как же клетки принимают такие разнообразные формы и функции? В значительной степени ответ кроется в регулировании транскрипции при развитии организма. В частности, транскрипционная регуляции играет центральную роль в клеточной дифференциации – процессе производства специализированных клеток, таких как мышечные клетки, из менее специализированных клеток-предшественников. Для производства специализированных клеток, некоторые гены должны быть включены, а другие выключены в клетках-предшественниках.

Этот процесс клеточной дифференциации организован ДНК-связывающими белками, называемыми транскрипционными факторами, которые контролируют уровень транскрипции генов, которые могут определить клеточную судьбу. Например, на ранних стадиях развития позвоночных клетки эктодермального слоя развивающегося эмбриона получают несколько индукционных сигналов от белков, таких как БМП, ВНТ и SHH. Эти сигналы активируют транскрипционные факторы, которые включают или выключают множество генов. Таким образом, транскрипционная регуляции определяет, являются ли эктодермальные клетки клетками кожи или клетками нервной системы.

Реагирование на окружающую среду часто требует транскрипционных изменений

Среды редко стабильны в течение длительных периодов времени. Рассмотрим, например, изменения температуры, осадков и доступности продуктов питания, с которые растение подвергается изо дня в день, а иногда и из часа в час. Для того, чтобы функционировать должным образом, отдельные организмы должны реагировать на такие изменения окружающей среды путем корректировки ключевых признаков, таких как их темпы роста, иммунитет или поведение. Эти корректировки часто требуют увеличения или снижения уровня транскрипции большого количества генов. Например, при воздействии засухи растения Arabidopsis thaliana быстро корректируют транскрипцию сотен генов, чтобы увеличить рост корней и, следовательно, выпить как можно больше воды из почвы.