iniziazione

Il iniziazione è il primo passo e quindi la preparazione per la traduzione, la trascrizione e la replica. Insieme, queste fasi conducono essenzialmente all'espressione genica. L'iniziazione svolge anche un ruolo nella fisiopatologia in relazione a malattie come il cancro.

Cos'è l'iniziazione?

Durante la traduzione, le informazioni genetiche copiate portano alla sintesi di proteine ​​all'interno delle cellule degli organismi viventi. Al contrario, la trascrizione è la sintesi dell'RNA utilizzando il DNA come modello, da cui viene creato l'RNA.

Come la traduzione, la trascrizione è una parte essenziale dell'espressione genica. In genetica, la replicazione è la produzione di copie di DNA. Ciascuno dei processi citati consiste in diverse fasi. La prima fase sia della replica che della traduzione e della trascrizione è l'inizio. L'iniziazione è il processo di partenza per tutti i componenti dell'espressione genica. Di regola, l'iniziazione è preceduta dalla creazione di un cosiddetto complesso di pre-iniziazione.

Le iniziazioni di trascrizione, traduzione e replicazione differiscono per natura e scopo della loro sequenza. Inoltre, la fase di iniziazione differisce con la forma di vita ed è quindi diversa negli eucarioti che nei procarioti.

Funzione e compito

Viene formato un complesso di pre-iniziazione per avviare la traduzione. Questo complesso è costituito dalla cosiddetta subunità 40S del ribosoma e dall'iniziatore tRNAMet. Include anche GTP e fattori di avvio. La combinazione di questi elementi riconosce mRNA maturo all'estremità 5 ', può legarli ed esaminarli in una successiva fase di analisi dalla direzione 5' → 3 '.

Questi processi avvengono fino a quando il complesso in esame non riconosce un cosiddetto codone di inizio o AUG. Al riconoscimento di questo codone, la subunità ribosomiale 60S si lega ad esso, provocando la dissoluzione dei fattori di iniziazione. Solo allora la traduzione dell'mRNA può avvenire nel senso di traduzione.

La fase di trascrizione genica espressiva in tutti gli eucarioti dipende anche da un complesso di pre-iniziazione, che consiste in diversi fattori di trascrizione. Fattori come TFIIA, TFIID, TFIIB e TFIIF sono coinvolti nel complesso.

Lo stampo di DNA viene alimentato al centro catalitico della RNA polimerasi per facilitare la formazione di un primo legame fosfodiestere. La trascrizione effettiva viene avviata solo attraverso questo passaggio parziale. Nella fase di inizio della replicazione, la replicazione del DNA viene nuovamente attivata rompendo la doppia elica del DNA. Questa rottura avviene in un certo punto del DNA e si realizza con l'aiuto di Helicase.

Dopo l'etichettatura con la primasi, una polimerasi si trova sul DNA rotto e si accumula. All'inizio della replicazione, il DNA elicoidale è presente nella cellula in una disposizione disordinata, circolare o lineare ed è anche attorcigliato. Per poter essere replicato, il DNA eucariotico deve prima essere sciolto, il che porta ad una crescente torsione dei doppi filamenti del DNA. Durante l'inizio della replicazione, avviene anche la scissione dei filamenti di DNA.

Per l'avvio della fase di replicazione è richiesta la cosiddetta origine della replica, da cui dipende il punto di partenza. A questa origine, il legame idrogeno tra le basi dei singoli filamenti viene interrotto durante l'iniziazione. Dopo che i fili sono stati aperti, ha luogo l'adescamento. Un pezzo di RNA, chiamato anche primer, è attaccato ai singoli filamenti liberi utilizzando la primasi RNA polimerasi.

Questo complesso corrisponde al primosoma e viene utilizzato dalla DNA polimerasi come "ausilio di partenza". Quando la DNA polimerasi inizia a sintetizzare il secondo filamento di DNA, si fa strada fino alla sua terminazione. Pertanto, ogni regolazione della replicazione avviene durante la fase di iniziazione.

Malattie e disturbi

In fisiopatologia, il concetto di iniziazione gioca un ruolo soprattutto in relazione alle cellule tumorali. L'inizio di processi maligni è essenzialmente dovuto all'esposizione a influenze dannose e mutanogene. I meccanismi genetici della cancerogenesi includono mutazione puntiforme, amplificazione, delezione e riarrangiamento cromosomico.

In questo contesto, la mutazione puntiforme è una variante della mutazione genetica in cui c'è uno scambio, aggiunta o sostituzione di uno specifico nucleotide all'interno del DNA. Le mutazioni puntiformi possono quindi essere sostituzioni, transizioni e trasversioni, inserzioni o delezioni. La mutazione puntiforme porta a cambiamenti nel prodotto genico nella sintesi proteica.

Durante l'amplificazione, avviene un processo cellulare o genetico molecolare per replicare l'acido nucleico, che porta alla cancerogenesi in caso di cancro. Le delezioni a loro volta corrispondono a una perdita di segmenti di DNA, che può corrispondere alla perdita di singole basi o sequenze di basi più grandi nel senso di interi segmenti cromosomici. Se sono interessate solo le basi individuali, la delezione di solito avviene come parte di una mutazione puntiforme. Se un intero cromosoma viene modificato tramite delezione, viene indicato come aberrazione cromosomica.

Per quanto riguarda la cancerogenesi, i processi citati sono all'esame della ricerca per il loro ruolo nell'iniziazione delle cellule maligne. Lo scopo di questi sforzi di ricerca è lo sviluppo di diverse misure per la prevenzione del cancro. In relazione alla cancerogenesi, l'inizio rappresenta il primo passo e riassume la mutazione che una cellula subisce a causa di un cancerogeno. Teoricamente, questa mutazione può essere eliminata mediante la riparazione del DNA o disattivata dall'apoptosi (morte cellulare).

Soprattutto nei pazienti più anziani, tuttavia, i meccanismi di riparazione del DNA non sono più abbastanza forti per eliminare la mutazione. La mutazione cancerogena è quindi irreversibile. Una tale mutazione colpisce sempre un gene nella cancerogenesi che controlla il ciclo cellulare e la divisione cellulare. Gli agenti cancerogeni sono sostanze genotossiche che causano l'iniziazione maligna e causano necessariamente la mutazione.