战士(生物)

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January 20, 2022

转录(传写或转写,英文:transcription)是将写在DNA中的遗传信息转化为mRNA的过程。RNA聚合酶负责这个过程。基本上类似于DNA复制过程的一部分,但在转录过程中,只有一条链作为信息被传递,而RNA合成后,DNA又恢复到原来的状态。在原核细胞的情况下,转录的mRNA直接进入下一个过程,即翻译过程,但在真核细胞的情况下,中间的内含子被去除,只剩下外显子,所以制备的mRNA被加工。以单链 DNA 为模板产生 RNA 的过程称为 DNA 依赖性 RNA 聚合酶,转录是由这种酶进行的。

原核生物

当 RNA 聚合酶附着在 DNA 上时,原核生物的转录就开始了。由于这种酶以DNA为模板合成互补的RNA分子,因此称为DNA依赖性RNA聚合酶(DNA-dependent RNA ploymerase)。一般来说,大肠杆菌有大约7000个RNA聚合酶,这种酶可以选择和结合与模板碱基序列精确互补的核苷酸,并找出要转录的基因所在的位置。 原核生物的转录开始通过将 RNA 聚合酶和少量蛋白质连接到 DNA 上。此时,除了 RNA 聚合酶之外,附着的蛋白质充当控制转录的细微部分的介质。然而,与真核生物相比,这种介质在原核生物转录中的作用微乎其微。

真核生物

真核生物中的转录与原核生物中的转录非常不同。主要区别在于真核生物中的转录涉及 RNA 聚合酶以外的几种介质。与原核生物不同,在真核生物中,需要大量蛋白质来巧妙地控制转录的程度,即转录的数量和速度,以及要转录的蛋白质的类型。这些蛋白质被称为转录因子,其例子包括AP-1和NF-κB。当转录因子和 RNA 聚合酶一步一步或同时形成一个复合体时,它决定了以何种强度附着到 DNA 的特定区域。虽然原核生物中的转录主要受 RNA 聚合酶和 DNA 之间的直接结合调节,但真核生物中的转录受 DNA 与转录因子和 RNA 聚合酶复合物的结合调节。因此,真核生物中的转录是一个称为转录因子的调节因子的作用起决定性作用的过程,而不仅仅是RNA聚合酶与DNA的结合。

战士的开始

起始 DNA 通常与称为组蛋白的蛋白质形成非常致密的结构。因此,转录因子和 RNA 聚合酶无法访问 DNA。也就是说,DNA 以正常情况下不能发生转录的形式存在。为了发生转录,乙酰基(从 CH3COOH 醋酸盐中去除的羟基 -OH)连接到组蛋白上,组蛋白的形状发生变化,DNA 的结构被解开。几个蛋白质附着在发生转录的位点上,两条链相互连接的 DNA 慢慢解开。此时,为了抑制再次自发变成两条链的过程,将特定的蛋白质(SSB,单链结合蛋白)附着在单链DNA上,使其作为一条链继续存在。

战士的进步

延伸 以两条DNA链中的一条为模板,将碱基互补的RNA核苷酸一一结合合成RNA。RNA聚合酶参与了这个过程。具有互补碱基的核苷酸根据与 DNA 复制相同的原理结合,除了 U(尿嘧啶)结合 A(腺嘌呤)而不是 T(胸腺嘧啶)。如果模板DNA链的核苷酸碱基是A(腺嘌呤),带有U(尿嘧啶)的核苷酸是C(胞嘧啶),带有G(鸟嘌呤)的核苷酸依次出现并连接。当新的RNA核苷酸进来时,RNA的碱基和模板DNA链的碱基暂时结合形成碱基配对,但转录末端的DNA又被扭曲形成原来的DNA双螺旋。也就是说,转录后的 RNA 与 DNA 模板链分离。与 DNA 聚合酶一样,RNA 聚合酶仅将核苷酸磷酸结合到 3'-OH,因此 RNA 合成发生在 5' 到 3' 方向。

战士的终结

终止 当合成 RNA 时沿着模板 DNA 链移动的 RNA 聚合酶到达终止信号时,终止信号是 DNA 模板链中的一个特殊碱基部分,它不能再合成 RNA 并与 DNA 分离。同时,新形成的RNA链也被释放。

转录阶段的优势

使用RNA作为中间材料,可以很容易地调控基因表达,例如可以从一个基因产生多股RNA,在短时间内产生足够量的蛋白质。此外,当含有遗传信息的DNA直接产生蛋白质时,高反应性氨基酸会破坏遗传信息,通过防止这种情况,可以获得遗传信息和安全性。

参考

HIGH TOP Life Science 2 (Doosan Donga) Naver 知识百科

脚注