iniciação

o iniciação é a primeira etapa e, portanto, a preparação para a tradução, transcrição e replicação. Juntas, essas fases conduzem essencialmente à expressão gênica. A iniciação também desempenha um papel na fisiopatologia em relação a doenças como o câncer.

O que é iniciação?

Durante a tradução, a informação genética copiada leva à síntese de proteínas dentro das células dos organismos vivos. Em contraste, a transcrição é a síntese de RNA usando DNA como molde, a partir do qual o RNA é criado.

Como a tradução, a transcrição é uma parte essencial da expressão gênica. Em genética, a replicação é a produção de cópias de DNA. Cada um dos processos mencionados consiste em várias fases. A primeira fase de replicação e tradução e transcrição é a iniciação. A iniciação é o processo inicial para todos os componentes da expressão gênica. Normalmente, a iniciação é precedida pela criação de um assim chamado complexo de pré-iniciação.

As iniciações da transcrição, tradução e replicação diferem na natureza e no propósito de sua sequência. Além disso, a fase de iniciação difere com a forma de vida e, portanto, é diferente em eucariotos do que em procariotos.

Função e tarefa

Um complexo de pré-iniciação é formado para iniciar a tradução. Este complexo consiste na chamada subunidade 40S do ribossomo e no iniciador tRNAMet. Também inclui o GTP e os fatores de iniciação. A combinação desses elementos reconhece mRNA maduro na extremidade 5 ', pode ligá-los e examiná-los em uma etapa de análise subsequente na direção 5' → 3 '.

Esses processos ocorrem até que o complexo a ser investigado reconheça um denominado códon inicial ou AUG. Depois de reconhecer esse códon, a subunidade ribossomal 60S se liga a ele, fazendo com que os fatores de iniciação se dissolvam. Só então a tradução do mRNA pode ocorrer no sentido de tradução.

A etapa de transcrição de expressão gênica em todos os eucariotos também depende de um complexo de pré-iniciação, que consiste em diferentes fatores de transcrição. Fatores como TFIIA, TFIID, TFIIB e TFIIF estão envolvidos no complexo.

O molde do DNA é alimentado ao centro catalítico da RNA polimerase para facilitar a formação de uma primeira ligação fosfodiéster. A transcrição real só é iniciada por meio dessa etapa parcial. Na fase de iniciação da replicação, a replicação do DNA é novamente desencadeada pela quebra da dupla hélice do DNA. Essa separação ocorre em um ponto específico do DNA e é implementada com a ajuda da Helicase.

Após a marcação com primase, uma polimerase é encontrada no DNA quebrado e se acumula. No início da replicação, o DNA helicoidal está presente na célula em um arranjo desordenado, circular ou linear e também é torcido. Para ser replicado, o DNA eucariótico deve primeiro ser destorcido, o que leva a uma torção crescente das fitas duplas do DNA. Durante o início da replicação, a clivagem das fitas de DNA também ocorre.

Para o início da fase de replicação, é necessária a chamada origem de replicação, da qual depende o ponto de partida. Nesta origem, a ligação de hidrogênio entre as bases das fitas simples é quebrada durante a iniciação. Após a abertura dos fios, ocorre o priming. Um pedaço de RNA, que também é chamado de primer, é anexado às fitas simples livres usando a RNA polimerase primase.

Este complexo corresponde ao primossoma e é usado pela DNA polimerase como um "auxiliar de partida". Quando a DNA polimerase começa a sintetizar a segunda fita de DNA, ela segue seu caminho até a terminação. Assim, toda regulação da replicação ocorre na fase de iniciação.

Doenças e enfermidades

Na fisiopatologia, o conceito de iniciação desempenha um papel especialmente em conexão com as células cancerosas. O início de processos malignos deve-se essencialmente à exposição a influências nocivas e mutanogênicas. Os mecanismos genéticos da carcinogênese incluem mutação pontual, amplificação, deleção e rearranjo cromossômico.

Nesse contexto, a mutação pontual é uma variante da mutação gênica, na qual ocorre a troca, adição ou substituição de um nucleotídeo específico dentro do DNA. As mutações pontuais podem, portanto, ser substituições, transições e transversões, inserções ou deleções. A mutação pontual leva a mudanças no produto do gene na síntese de proteínas.

Durante a amplificação, ocorre um processo celular ou processo genético molecular para replicar o ácido nucléico, o que leva à carcinogênese no caso de câncer. As deleções, por sua vez, correspondem a uma perda de seções de DNA, que pode corresponder à perda de bases individuais ou sequências de bases maiores no sentido de seções inteiras de cromossomos. Se apenas bases individuais são afetadas, a exclusão geralmente ocorre como parte de uma mutação pontual. Se um cromossomo inteiro for alterado por exclusão, isso é conhecido como aberração cromossômica.

Com relação à carcinogênese, esses processos estão sendo examinados por pesquisas quanto ao seu papel na iniciação de células malignas. O objetivo desses esforços de pesquisa é o desenvolvimento de diferentes medidas para a prevenção do câncer. Em conexão com a carcinogênese, a iniciação representa a primeira etapa e resume a mutação que uma célula sofre devido a um carcinógeno. Teoricamente, essa mutação pode ser eliminada por reparo de DNA ou desligada por apoptose (morte celular).

No entanto, especialmente em pacientes mais velhos, os mecanismos de reparo do DNA não são mais fortes o suficiente para remover a mutação. A mutação cancerígena é, portanto, irreversível. Tal mutação sempre afeta um gene na carcinogênese que controla o ciclo celular e a divisão celular. Carcinógenos são substâncias genotóxicas que causam iniciação maligna e necessariamente causam mutação.