De initiering er det første trinnet og dermed forberedelsen til oversettelse, transkripsjon og replikasjon. Til sammen fører disse fasene til genuttrykk. Initiering spiller også en rolle i patofysiologi i forhold til sykdommer som kreft.
Hva er innvielse?
Under oversettelse fører kopiert genetisk informasjon til syntese av proteiner i cellene til levende organismer. I kontrast er transkripsjon syntesen av RNA ved bruk av DNA som en mal, fra hvilken RNA er laget.
I likhet med oversettelse er transkripsjon en viktig del av genuttrykk. I genetikk er replikasjon produksjon av DNA-kopier. Hver av prosessene som er nevnt består av flere faser. Den første fasen av både replikering og oversettelse og transkripsjon er initiering. Initiering er startprosessen for alle komponenter i genuttrykk. Som regel går innledningen av opprettelsen av et såkalt pre-initiation complex.
Initieringen av transkripsjon, oversettelse og replikasjon varierer i art og formål med deres sekvens. I tillegg er innvielsesfasen forskjellig med livsformen og er derfor annerledes i eukaryoter enn i prokaryoter.
Funksjon & oppgave
Det dannes et pre-initiation complex for å starte oversettelsen. Dette komplekset består av den såkalte 40S-underenheten til ribosomet og initiativtakeren tRNAMet. Det inkluderer også GTP og initieringsfaktorer. Kombinasjonen av disse elementene gjenkjenner modent mRNA i 5'-enden, kan binde dem og undersøke dem i et påfølgende analysetrinn fra 5 '→ 3' retning.
Disse prosessene foregår til komplekset som undersøkes gjenkjenner et såkalt startkodon eller AUG. Etter å ha gjenkjent dette kodonet, binder 60S ribosomal underenhet seg til det, og får initiasjonsfaktorene til å oppløses. Først da kan mRNA-oversettelsen finne sted i betydningen oversettelse.
Det genekspressive trinnet med transkripsjon i alle eukaryoter avhenger også av et pre-initieringskompleks, som består av forskjellige transkripsjonsfaktorer. Faktorer som TFIIA, TFIID, TFIIB og TFIIF er involvert i komplekset.
Malet til DNA føres til det katalytiske sentrum av RNA-polymerase for å lette dannelsen av en første fosfodiesterbinding. Selve transkripsjonen initieres bare gjennom dette delstrinnet. I initieringsfasen av replikasjonen utløses replikasjonen av DNAet igjen ved å bryte DNA-dobbelhelix. Dette oppbruddet skjer på et bestemt punkt i DNA og implementeres ved hjelp av Helicase.
Etter merking med primase blir en polymerase funnet på det ødelagte DNA og akkumuleres. I begynnelsen av replikasjonen er spiralformet DNA tilstede i cellen i et forstyrret, sirkulært eller lineært arrangement og er også vridd. For å bli replikert, må det eukaryote DNA først løsnes, noe som fører til en økende vridning av DNA-dobbeltstrengene. Under igangsettelsen av replikasjon finner også spaltningen av DNA-strengene sted.
For å starte replikasjonsfasen, er det såkalt replikasjonsorigin som kreves, som utgangspunktet er avhengig av. Ved dette opphavet brytes hydrogenbindingen mellom basene til de enkelte strengene under igangsetting. Etter at trådene er åpnet, foregår priming. Et stykke RNA, som også kalles en grunning, er festet til de frie enkeltrådene ved bruk av RNA-polymeraseprimase.
Dette komplekset tilsvarer primosomet og brukes av DNA-polymerasen som et "starthjelpemiddel". Når DNA-polymerasen begynner å syntetisere den andre DNA-strengen, fungerer den seg gjennom til terminering. Dermed skjer enhver regulering av replikering i løpet av igangsettingsfasen.
Sykdommer og plager
I patofysiologi spiller initieringsbegrepet en rolle spesielt i forbindelse med kreftceller. Initiering av ondartede prosesser skyldes hovedsakelig eksponering for skadelige og mutanogene påvirkninger. De genetiske mekanismene for karsinogenese inkluderer punktmutasjon, amplifisering, delesjon og omlegging av kromosom.
I denne sammenheng er punktmutasjonen en variant av genmutasjonen, der det er en utveksling, tilsetning eller erstatning av et spesifikt nukleotid i DNAet. Punktmutasjoner kan derfor være substitusjoner, overganger og transversjoner, innsettinger eller slettinger. Poengmutasjonen fører til endringer i genproduktet i proteinsyntese.
Under amplifisering foregår en cellulær prosess eller molekylær genetisk prosess for å gjenskape nukleinsyren, noe som fører til karsinogenese i tilfelle kreft. Deletjoner tilsvarer igjen et tap av DNA-seksjoner, som kan tilsvare tapet av individuelle baser eller større basesekvenser i betydningen hele kromosomseksjoner. Hvis bare individuelle baser blir berørt, skjer slettingen vanligvis som en del av en punktmutasjon. Hvis et helt kromosom endres via sletting, blir det referert til som kromosomavvik.
Når det gjelder karsinogenese, blir disse prosessene undersøkt av forskning for deres rolle i initiering av ondartede celler. Målet med denne forskningsinnsatsen er utvikling av forskjellige tiltak for forebygging av kreft. I forbindelse med karsinogenese representerer initiering det første trinnet og oppsummerer mutasjonen som en celle gjennomgår på grunn av et karsinogen. Teoretisk kan denne mutasjonen elimineres ved DNA-reparasjon eller slås av ved apoptose (celledød).
Spesielt hos eldre pasienter er imidlertid DNA-reparasjonsmekanismene ikke lenger sterke nok til å eliminere mutasjonen. Den kreftfremkallende mutasjonen er således irreversibel. En slik mutasjon påvirker alltid et gen i karsinogenese som styrer cellesyklusen og celledelingen. Karsinogener er genotoksiske stoffer som forårsaker ondartet initiering og nødvendigvis forårsaker mutasjon.
