Transcriptie en Translatie

Transcriptie is een proces dat plaatsvindt in alle organismen. Bij transcriptie wordt DNA gekopieerd tot RNA. Tijdens translatie wordt dit RNA afgelezen en ontstaat er een aminozuur keten met een volgorde die complementair is aan de RNA streng.

Transcriptie

Eukaryotische cellen kennen drie RNA-polymerases; I, II en III. Ze verschillen in de plek waar ze zich bevinden en in de soort RNA die zij vervaardigen. Bij eukaryotische cellen heeft RNA-polymerase transcriptiefactoren (eiwitten) nodig om zich op het DNA te kunnen binden. Soms moeten deze eiwitten zich eerst op het NDA binden voordat het RNA-polymerase zich kan binden aan de promoter en de transcriptie kan starten.
Transcriptie vindt altijd plaats aan dezelfde streng: de matrijs- of template-streng. De andere streng is de coderende-streng, die dezelfde basenvolgorde heeft als het gevormde RNA (behalve dat T door U vervangen is).
Eiwitsynthese op mRNA start altijd bij startcodon: AUG (Met) dat zich aan de 5’ kant bevindt, vaak wordt deze methionine later verwijderd.

Pathway

• RNA-polymerase bindt zich aan DNA-promoter-site (Specifieke volgorde die bepaalt waar de RNA-synthese begint en welke DNA-streng zal dienen als template-strand)
• DNA-strengen wijken uiteen
• RNA-polymerase verplaatst zich langs een van de twee DNA-strengen van 3’5’ (zodat de DNA-strengen loswikkelen), terwijl het RNA in de 5’3’ groeit en uit gaat steken bij het DNA molecuul
• RNA-polymerase bereikt en vertaalt het eind van het gen, het ‘termination signal’
• RNA synthese stopt en de gevormde mRNA-streng en het RNA-polymerase laten los
• Gen bevat stukken DNA die tot expressie komen (exons) en stukken die dat niet doen (introns). Het gevormde RNA bevat ook beide. Enzymen (spliceomes) verwijderen introns en plakken exons achter elkaar (RNA-splicing)

Translatie

Het mRNA wordt vertaald van 5’3’. De polypetideketen begint met een N-terminus (amino-terminal end) en eindigt met een C-terminus (carboxyl-terminal end). Het translatieproces kent 5 factoren; ribosomen, tRNA-moleculen, aminoacyl-tRNA synthetases (verbinden aminozuren met bijbehorende tRNA moleculen), mRNA en protein factors.

Pathway

• Initiation factors, eIF1 en eIF3 binden zich aan de kleine ribosoomeenheid (30S)
• eIF2 met daaraan GTP bindt zich aan het tRNAMet. Het mRNA en het tRNAMet-eIF2-GTP complex binden zich aan de 30S ribosoomeenheid. Hierbij bindt de ribosome-binding site op het mRNA zich aan de mRNA-binding site op de ribosoom. Het startcodon AUG bevindt zich daardoor op de P-plek, het tRNA met de passende anticodon kan zich binden. Op dat moment kome eIF1 en eIF3 los van de ribosoom. Het overblijvende IF2-GTP 30S complex wordt 30S initiation complex genoemd.
• 50S ribosoomeenheid bindt zich, onder afsplitsing van het GTP (GDP + P) en eIF2, aan de 30S ribosoomeenheid 70S initiation complex
• Binding van aminoacyl tRNA
• Een nieuw aminoacyl tRNA bindt zich aan het codon dat zich op de A-plek bevindt. Hierbij zijn twee elongation factors nodig; EF-Tu en EF-Ts. Het EF-Tu-GTP complex zorgt ervoor dat alle aminoacyl tRNA’s (uitgezonderd het initiator tRNA) zich aan de A-plek kunnen binden. Hierbij wordt het GTP gehydrolyseerd en komt het EF-Tu-GDP vrij. Mbv. EF-Ts kan het EF-Tu-GTP terug gevormd worden.
• Peptide bond formation. De aminogroep van het aminozuur op de A-plek vormt een peptide binding met de carboxylgroep van de Met of de polypeptideketen op de P-plek. Hierbij zijn geen enzymen of energiebronnen bij nodig.
• Het lege tRNA-molecuul verplaatst zich van P naar E, waar hij de ribosoom verlaat. Het tRNA-molecuul met daaraan de polypeptideketen verplaatst zich van de A naar de P. Tijdens deze verplaatsing blijven de H-bruggen met de mRNA behouden, waardoor het mRNA drie nucleotiden opschuift. Bij dit proces is een elongation factor, EF-G betrokken, deze zit gebonden aan een GTP-molecuul. Hydrolyse van het GTP zorgt voor de benodigde energie.
• Stopcodons worden herkend door release factors. Deze bootsen de verschijning van tRNA moleculen na; ze binden zich samen met GTP op de A-plek. Het GTP hydrolyseert en de polypeptideketen laat los en eindigt met een carboxylgroep (C-terminus). De onderdelen van de ribosoom laten los.

Soorten RNA

mRNA: Messenger RNA transporteert informatie van DNA naar de ribosomen. Een mRNA-molecuul bestaat uit een enkele streng en is veel korter dan een DNA-molecuul omdat het slechts de info bevat van een enkel gen is.

rRNA: Ribosomaal-RNA is een bestanddeel van de ribosomen, bestaat voor overgrote deel in de nucleolus. Tienduizenden RNA-polymerasen zijn actief rond een DNA-lus die vele kopieën van hetzelfde ‘rRNA-gen’ bevat. Per seconde levert dit een 20tal rRNA-strengen op van zo’n 14 000 nucleotiden.

tRNA: Transfer-RNA brengt aminozuren van het cytoplasma naar de ribosomen. Er zijn verschillende tRNA-moleculen, elk gespecialiseerd in het vervoeren van een bepaald aminozuur. Het is 75-90 nucleotiden lang met inwendige waterstofbruggen wat leidt tot een klaverbladstructuur. De middelste lus van het klaverblad bevat het anticodon (volgorde van drie nucleotiden). Een anticodon is complementair aan het codon (de triplet-code) van het mRNA.