Iniciacija je prvi korak in s tem priprava na prevod, transkripcijo in replikacijo. Skupaj te stopnje v bistvu vodi do gen izraz. Iniciacija ima tudi vlogo v patofiziologiji glede bolezni, kot je rak.
Kaj je iniciacija?
Iniciacija je prvi korak in s tem priprava na prevod, transkripcijo in replikacijo. Skupaj te stopnje v bistvu vodi do gen izraz. Prevajanje vključuje sintezo beljakovin znotraj celic živih organizmov s pomočjo kopiranih genskih informacij. V nasprotju s tem je transkripcija sinteza RNA z uporabo DNA kot predloge, kar povzroči RNA. Tako kot prevod je tudi transkripcija bistveni del gen izraz. Znotraj genetika, replikacija je izdelava kopij DNK. Vsak od zgornjih procesov je sestavljen iz več faz. Prva faza tako replikacije, prevajanja kot tudi transkripcije je iniciacija. Iniciacija je torej začetni proces vseh komponent genske ekspresije. Običajno je pred iniciacijo izdelava tako imenovanega predinicijacijskega kompleksa. Iniciacije prepisa, prevajanja in replikacije se med seboj razlikujejo po naravi in namenu njihovega postopka. Poleg tega se faza iniciacije razlikuje od življenjske oblike in zato pri evkariontih poteka drugače kot pri prokariontih.
Funkcija in naloga
Za začetek prevajanja se oblikuje predinicijacijski kompleks. Ta kompleks je sestavljen iz tako imenovane 40S podenote ribosoma in iniciatorja tRNAMet. Vsebuje tudi GTP in iniciacijske dejavnike. Kombinacija teh elementov prepozna zrelo mRNA na 5 'koncu, jo lahko veže in preuči v nadaljnjem koraku analize iz smeri 5'3'. Ti procesi potekajo, dokler preiskovalni kompleks ne prepozna tako imenovanega startnega kodona ali AUG. Po prepoznavanju tega kodona se nanj veže ribosomska podenota 60S, ki povzroči sproščanje iniciacijskih faktorjev. Šele potem lahko pride do translacije mRNA v smislu prevoda. Pri vseh evkariontih je gensko ekspresivni korak transkripcije odvisen tudi od predinicijacijskega kompleksa, sestavljenega iz različnih transkripcijskih faktorjev. Dejavniki, ki sodelujejo v kompleksu, vključujejo TFIIA, TFIID, TFIIB in TFIIF. Predloga DNA se dovaja v katalitični center RNA polimeraze, da olajša tvorbo začetne fosfodiesterske vezi. Samo ta podkorak sproži dejansko transkripcijo. V začetni fazi replikacije se ojačanje DNA spet sproži z razbijanjem dvojne vijačnice DNA. To lomljenje se zgodi na določeni točki na DNA in se izvede s pomočjo helikaze. Po označevanju s primazo se polimeraza veže na zlomljeno DNA. Na začetku razmnoževanja je spiralna DNA prisotna v celici v neurejeni, krožni ali linearni razporeditvi in je tudi zvita. Da bi se replicirala, je treba evkariontsko DNA najprej odviti, kar ima za posledico povečano zvijanje dvojnih verig DNA. Med začetkom replikacije pride tudi do cepitve verig DNA. Za začetek faze replikacije je potreben tako imenovani izvor replikacije, od katerega je odvisno izhodišče. Pri tem izvoru vodik vez med baze posameznih pramenov se med iniciacijo loči. Po odprtju pramenov se izvede temeljni premaz. Fragment RNA, imenovan tudi primer, je na proste enojne verige pritrjen s pomočjo RNA polimeraze primaze. Ta kompleks ustreza primosomu in ga DNA polimeraza uporablja kot "začetek". Ko DNA polimeraza začne s sintezo druge verige DNA, deluje na način, da konča. Tako pride do kakršne koli regulacije replikacije v začetni fazi.
Bolezni in motnje
V patofiziologiji ima koncept iniciacije vlogo predvsem v okviru rak celic. Začetek malignih procesov je v glavnem posledica izpostavljenosti škodljivim in mutanogenim vplivom. Genetski mehanizmi karcinogeneze vključujejo točkovno mutacijo, pomnoževanje, delecijo in preureditev kromosomov, pri čemer je točkovna mutacija različica genske mutacije, pri kateri pride do izmenjave, dodajanja ali zamenjave določenega nukleotida znotraj DNA. Točkaste mutacije so lahko posledično zamenjave, prehodi in pretvorbe, vstavitve ali brisanja. Tako točkovna mutacija vodi do sprememb genskega produkta pri biosintezi beljakovin. Amplifikacija vključuje celični proces ali molekularno genetski postopek za ojačanje nukleinske kisline, ki v primeru rakotvornosti vodi v rakotvornost. Delecije pa ustrezajo izgubi segmentov DNA, kar lahko ustreza izgubi posameznih baze ali večja osnovna zaporedja glede na celotne segmente kromosomov. Če le samski baze prizadetost, se izbris običajno zgodi v okviru točkovne mutacije. Če se z delecijo spremeni celoten kromosom, se uporablja izraz kromosomska aberacija. V zvezi s karcinogenezo raziskovalci preučujejo zgornje procese zaradi njihove vloge pri sprožanju malignih celic. Cilj teh raziskovalnih prizadevanj je razviti drugačno ukrepe za rak preprečevanje. Tako je v kontekstu rakotvornosti začetek prvi korak in na kratko opisuje mutacijo, ki jo celica pretvori v rakotvorno snov. Teoretično lahko to mutacijo odpravimo s popravilom DNA ali z apoptozo (celična smrt). Vendar pa zlasti pri starejših bolnikih mehanizmi za popravilo DNK niso več dovolj močni, da bi odpravili mutacijo. Tako je rakotvorna mutacija nepopravljiva. V karcinogenezi takšna mutacija vedno vpliva na gen, ki nadzoruje celični cikel in delitev celic. Rakotvorne snovi so genotoksične snovi, ki stanje maligna iniciacija in nujno povzročijo mutacijo.
