Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

13.11: Transkripsiyon
TABLE OF
CONTENTS

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Transcription
 
TRANSCRIPT

13.11: Transcription

13.11: Transkripsiyon

Overview

Transcription is the process of synthesizing RNA from a DNA sequence by RNA polymerase. It is the first step in producing a protein from a gene sequence. Additionally, many other proteins and regulatory sequences are involved in the proper synthesis of messenger RNA (mRNA). Regulation of transcription is responsible for the differentiation of all the different types of cells and often for the proper cellular response to environmental signals.

Transcription Can Produce Different Kinds of RNA Molecules

In eukaryotes, the DNA is first transcribed into a primary RNA, or pre-mRNA, that can be further processed into a mature mRNA to serve as a template for the synthesis of proteins. In prokaryotes such as bacteria, however, translation of RNA into polypeptides can begin while the transcription is still ongoing, as RNA can be quickly degraded. Transcription can also produce different kinds RNA molecules that do not code for protein, such as microRNAs, transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA)—all of which contribute to protein synthesis.

Regulation of Transcription Is Central to Development

With few exceptions, all of the cells in the human body have the same genetic information in them, from neurons in the brain to muscle cells in the heart. So how do cells assume such diverse forms and functions? To a large extent, the answer lies in the regulation of transcription during development of the organism. Specifically, transcriptional regulation plays a central role in cellular differentiation—the process of producing specialized cells, such as muscle cells, from less specialized precursor cells. To produce specialized cells, some genes must be turned on and others turned off in the precursor cells.

This process of cellular differentiation is orchestrated by DNA-binding proteins called transcription factors that control the level of transcription of genes that can determine cellular fate. For example, early during vertebrate development, cells in the ectoderm layer of the developing embryo receive several induction signals from proteins such as BMP, WNT, and SHH. These signals activate transcription factors that turn on or off a host of genes. In this way, transcriptional regulation determines whether ectoderm cells become skin cells or cells of the nervous system.

Responding to the Environment Often Requires Transcriptional Changes

Environments are rarely stable for long periods. Consider, for example, the changes in temperature, precipitation, and food availability that a plant is exposed to from day to day, and sometimes from hour to hour. In order to function properly, individual organisms must respond to such environmental changes by adjusting key traits, such as their growth rates, immunity, or behavior. These adjustments often require increasing or decreasing the level of transcription of large numbers of genes. For instance, when exposed to drought conditions, Arabidopsis thaliana plants quickly adjust the transcription of hundreds of genes in order to increase root growth and therefore scavenge as much water from the soil as possible.

Genel bakış

Transkripsiyon RNA polimeraz tarafından bir DNA dizisinden RNA sentezleme işlemidir. Bir gen dizisinden protein üretmenin ilk adımıdır. Ayrıca, diğer birçok protein ve düzenleyici dizileri haberci RNA (mRNA) uygun sentezinde yer almaktadır. Transkripsiyon düzenlenmesi hücrelerin tüm farklı türde farklılaşma ve genellikle çevresel sinyallere uygun hücresel yanıt sorumludur.

Transkripsiyon Farklı Türde RNA Molekülleri Üretebilir

Ökaryotlarda DNA ilk olarak birincil RNA'ya veya mRNA öncesi olarak transkripsiyonuyla yapılır ve bu da proteinlerin sentezi için bir şablon görevi görmek üzere olgun bir mRNA'ya işlenebilir. Ancak bakteriler gibi prokaryotlarda, Transkripsiyon devam ederken RNA'nın polipeptidlere çevrilmesi başlayabilir, çünkü RNA hızla bozulabilir. Transkripsiyon aynı zamanda mikroRNA'lar, transfer RNA (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA) gibi protein için kod oluşturmayan farklı RNA molekülleri de üretebilir ve bunların hepsi protein sentezine katkıda bulunur.

Transkripsiyon Yönetmeliği Kalkınmanın Merkezidir

Birkaç istisna dışında, insan vücudundaki tüm hücreler, beyindeki nöronlardan kalpteki kas hücrelerine kadar aynı genetik bilgiye sahiptir. Peki hücreler bu kadar çeşitli formları ve işlevleri nasıl üstlenirler? Büyük ölçüde, cevap organizmanın gelişimi sırasında transkripsiyon düzenlenmesi yatıyor. Özellikle, transkripsiyonel düzenleme hücresel farklılaşma merkezi bir rol oynar- kas hücreleri gibi özel leşmiş hücreler üretme süreci, daha az özel öncül hücrelerden. Özel leşmiş hücreler üretmek için bazı genlerin açık, bazılarının öncül hücrelerde kapalı olması gerekir.

Bu hücresel farklılaşma süreci, hücresel kaderi belirleyebilen genlerin transkripsiyon düzeyini kontrol eden transkripsiyon faktörleri adı verilen DNA bağlayıcı proteinler tarafından düzenlenir. Örneğin, omurgalı gelişimi sırasında, gelişmekte olan embriyonun ektoderm tabakasındaki hücreler BMP, WNT ve SHH gibi proteinlerden çeşitli indüksiyon sinyalleri alırlar. Bu sinyaller, bir dizi geni açan veya kapatan transkripsiyon faktörlerini harekete geçirir. Bu şekilde transkripsiyonel düzenleme ektoderm hücrelerinin deri hücresi mi yoksa sinir sistemi hücreleri mi olduğunu belirler.

Çevreye Yanıt Vermek Genellikle Transkripsiyonel Değişiklikler Gerektirir

Ortamlar nadiren uzun süre stabildir. Örneğin, bir bitkinin günden güne ve bazen de saatten saate maruz kaldığı sıcaklık, yağış ve gıda bulunabilirliğindeki değişiklikleri göz önünde bulundurun. Düzgün çalışabilmek için, bireysel organizmaların büyüme hızları, bağışıklık ları veya davranışları gibi temel özellikleri ayarlayarak bu tür çevresel değişikliklere yanıt vermesi gerekir. Bu ayarlamalar genellikle genlerin çok sayıda transkripsiyon düzeyini artırmak veya azaltmak gerektirir. Örneğin, kuraklık koşullarına maruz kaldığında, Arabidopsis thaliana bitkileri kök büyümesini artırmak ve bu nedenle topraktan mümkün olduğunca çok su temizlemek için genlerin yüzlerce transkripsiyon ayarlamak.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter