iniciācija ir pirmais solis, līdz ar to sagatavošanās tulkošanai, transkripcijai un replikācijai. Kopā šīs fāzes būtībā noved pie gēnu ekspresijas. Iniciācijai ir nozīme arī patofizioloģijā saistībā ar tādām slimībām kā vēzis.
Kas ir iesvētīšana?
Tulkošanas laikā kopētā ģenētiskā informācija noved pie olbaltumvielu sintēzes dzīvo organismu šūnās. Turpretī transkripcija ir RNS sintēze, izmantojot DNS kā šablonu, no kura tiek veidota RNS.
Tāpat kā tulkošana, arī transkripcija ir būtiska gēnu ekspresijas sastāvdaļa. Ģenētikā replikācija ir DNS kopiju izgatavošana. Katrs no minētajiem procesiem sastāv no vairākām fāzēm. Gan replikācijas, gan tulkošanas, gan transkripcijas pirmais posms ir uzsākšana. Iniciācija ir sākuma process visiem gēna ekspresijas komponentiem. Parasti pirms iniciācijas tiek izveidots tā saucamais pirmsiniciatīvas komplekss.
Transkripcijas, tulkošanas un replikācijas iniciācijas atšķiras pēc to secības rakstura un mērķa. Turklāt iniciācijas fāze atšķiras ar dzīvības formu, tāpēc tā atšķiras eukariotos nekā prokariotos.
Funkcija un uzdevums
Lai sāktu tulkošanu, tiek izveidots pirmsiniciatīvas komplekss. Šis komplekss sastāv no tā saucamās ribosomas 40S apakšvienības un iniciatora tRNAMet. Tas ietver arī GTP un iniciācijas faktorus. Šo elementu kombinācija atpazīst nobriedušu mRNS 5 'galā, var tos saistīt un izskatīt nākamajā analīzes posmā no 5' → 3 'virziena.
Šie procesi notiek līdz brīdim, kad pētāmais komplekss atpazīst tā saukto sākuma kodonu jeb AUG. Pēc šī kodona atpazīšanas 60S ribosomu apakšvienība ar to saistās, izraisot ierosināšanas faktorus. Tikai tad mRNA tulkošana var notikt tulkošanas izpratnē.
Gēnu izteiksmīgais transkripcijas solis visos eikariotos ir atkarīgs arī no pirmsiniciatīvas kompleksa, kas sastāv no dažādiem transkripcijas faktoriem. Kompleksā ir iesaistīti tādi faktori kā TFIIA, TFIID, TFIIB un TFIIF.
DNS šablons tiek padots RNS polimerāzes katalītiskajā centrā, lai atvieglotu pirmās fosfodiestera saites veidošanos. Faktiskā transkripcija tiek uzsākta tikai ar šo daļējo darbību. Replikācijas uzsākšanas fāzē DNS replikāciju atkal sāk, sašķeļot DNS dubultā spirāli. Šī sadalīšana notiek noteiktā DNS vietā un tiek īstenota ar Helicase palīdzību.
Pēc marķēšanas ar primāzi uz sadalītās DNS tiek atrasta polimerāze un uzkrājas. Replikācijas sākumā spirālveida DNS atrodas šūnā nesakārtotā, apļveida vai lineārā izkārtojumā un ir arī savīti. Lai eukariotiskā DNS varētu replicēties, tai vispirms jābūt savītai, kas noved pie DNS dubultās šķipsnas pieaugošas sagriešanās. Replikācijas uzsākšanas laikā notiek arī DNS šķiedru šķelšanās.
Replikācijas fāzes sākšanai ir nepieciešama tā saucamā replikācijas izcelsme, no kuras atkarīgs sākumpunkts. Šajā vietā inicializācijas laikā ūdeņraža saite starp atsevišķo dzīslu bāzēm tiek pārtraukta. Pēc dzīslu atvēršanas notiek gruntēšana. RNS gabals, ko sauc arī par grunti, tiek piestiprināts brīvajām atsevišķajām šķipsnām, izmantojot RNS polimerāzes primāzi.
Šis komplekss atbilst primosomai, un DNS polimerāze to izmanto kā "sākuma palīglīdzekli". Kad DNS polimerāze sāk sintezēt otro DNS virkni, tā darbojas līdz izbeigšanai. Tādējādi katrs replikācijas regulējums notiek iniciācijas fāzē.
Slimības un kaites
Patofizioloģijā iniciācijas jēdzienam ir nozīme, jo īpaši saistībā ar vēža šūnām. Ļaundabīgu procesu sākums galvenokārt ir saistīts ar kaitīgas un mutogēnas ietekmes iedarbību. Kanceroģenēzes ģenētiskajos mehānismos ietilpst punktu mutācija, amplifikācija, dzēšana un hromosomu pārkārtošanās.
Šajā kontekstā punktveida mutācija ir gēna mutācijas variants, kurā notiek noteikta DNS nukleotīda apmaiņa, pievienošana vai aizstāšana. Tāpēc punktu mutācijas var būt aizstāšanas, pārejas un transversijas, iestarpinājumi vai svītrojumi. Punktu mutācija noved pie gēnu produkta izmaiņām olbaltumvielu sintēzē.
Amplifikācijas laikā notiek šūnu process vai molekulārais ģenētiskais process, lai replicētu nukleīnskābi, kas vēža gadījumā noved pie kanceroģenēzes. Svītrojumi savukārt atbilst DNS sekciju zudumam, kas var atbilst atsevišķu bāzu vai lielāku bāzes secību zaudēšanai visu hromosomu sekciju nozīmē. Ja tiek skartas tikai atsevišķas bāzes, dzēšana parasti notiek kā punktu mutācijas daļa. Ja visa hromosoma tiek mainīta, izmantojot dzēšanu, to sauc par hromosomu aberāciju.
Attiecībā uz kanceroģenēzi minētie procesi tiek pārbaudīti, pētot to lomu ļaundabīgo šūnu ierosināšanā. Šo pētījumu mērķis ir dažādu vēža profilakses pasākumu izstrāde. Saistībā ar kanceroģenēzi iniciācija ir pirmais solis un apkopota mutācija, kas šūnā notiek kancerogēna dēļ. Teorētiski šo mutāciju var novērst ar DNS remontu vai izslēgt ar apoptozi (šūnu nāve).
Tomēr, īpaši gados vecākiem pacientiem, DNS atjaunošanas mehānismi vairs nav pietiekami spēcīgi, lai novērstu mutāciju. Tādējādi kancerogēna mutācija ir neatgriezeniska. Šāda mutācija vienmēr ietekmē kanceroģenēzes gēnu, kas kontrolē šūnu ciklu un šūnu dalīšanos. Kancerogēni ir genotoksiskas vielas, kas izraisa ļaundabīgu ierosināšanu un obligāti izraisa mutāciju.
