Ekspresja informacji genetycznej
Ekspresja informacji genetycznej polega na syntetyzowaniu białek na podstawie informacji zawartej w DNA. Biosynteza białek rozpoczyna się od transkrypcji, czyli syntezy nici mRNA komplementarnej do matrycowej nici DNA. Przeprowadzają ją zbudowane z podjednostek polimerazy RNA. W pierwszym etapie transkrypcji – inicjacji – polimeraza RNA skanuje DNA w poszukiwaniu promotora, specyficznej sekwencji zasad, znajdującej się tuż przed właściwym genem. Powstaje kompleks inicjujący transkrypcję, a polimeraza RNA ustawia się na pierwszym nukleotydzie transkrybowanego genu. Polimeraza RNA rozpoczyna syntezę nici mRNA. Ten etap to elongacja. Sygnałem do terminacji transkrypcji jest napotkanie przez polimerazę RNA specjalnej sekwencji. Polimeraza odłącza się wówczas od DNA, a mRNA zostaje uwolnione.
Transkrypcja u prokariontów i eukariontów
U prokariontów występuje tylko jeden rodzaj polimerazy RNA, a powstający w procesie mRNA jest właściwie od razu gotowy do kolejnego etapu syntezy białek, czyli translacji. mRNA powstający u prokariontów zazwyczaj zawiera kopie kilku genów leżących kolejno za sobą – jest to mRNA policistronowe.
U eukariontów występują trzy rodzaje polimerazy RNA. Polimeraza I transkrybuje geny rRNA, polimeraza II geny kodujące białka, a polimeraza III 5S rRNA i tRNA. mRNA eukariontów jest monocistronowe – transkrypcji ulegają pojedyncze geny, a każdemu genowi odpowiada jeden promotor. W inicjacji transkrypcji uczestniczą liczne białka – czynniki transkrypcyjne. Transkrypcja i translacja u eukariontów są rozdzielone w czasie oraz w przestrzeni – pierwszy proces zachodzi w jądrze komórkowym, a drugi w cytoplazmie. Początkowo powstający u eukariontów mRNA nie jest natomiast gotowy do translacji, musi ulec odpowiedniemu przekształceniu. Taki pierwotny, nieprzekształcony transkrypt nazywany jest pre-mRNA.
Splicing i dojrzewanie mRNA
Geny eukariontów i syntetyzowany najpierw pre-mRNA zawierają odcinki kodujące – eksony, poprzedzielane odcinkami niekodującymi – intronami. Konieczne jest usunięcie odcinków niekodujących z pre-mRNA i złożenie w całość odcinków kodujących. Proces ten nazywany jest splicingiem, czyli składaniem RNA.
Zwykle jeden gen koduje jeden polipeptyd, a odcinki kodujące łączone są kolejno w jeden sposób. Dla niektórych genów możliwe jest alternatywne składanie – alternatywny splicing. Z pre-mRNA mogą zostać utworzone różne mRNA na skutek złożenia w różny sposób eksonów. W gotowym mRNA mogą występować wszystkie lub tylko niektóre odcinki kodujące, a dodatkowo mogą być one ułożone w różnej kolejności. Dzięki alternatywnemu splicingowi z jednego genu może powstać kilka białek.
Dalsza obróbka pre-mRNA polega na modyfikacji końców transkryptu. Na końcu 5’ dodawana jest czapeczka, ułatwiająca wiązanie rybosomu. Na końcu 3’ cząsteczki pre-mRNA dodawany jest z kolei ogon poli (A), złożony z 150-200 nukleotydów adeninowych. Sekwencja ta chroni mRNA przed rozkładającymi go egzonukleazami RNA.
