Elu süsiniku kujul eksisteerib valgu molekulide olemasolu tõttu. Ja valkude biosüntees rakus on ainus võimalus geeniekspressiooniks. Kuid selle protsessi rakendamiseks on vaja käivitada mitmeid protsesse, mis on seotud geneetilise teabe "lahtipakkimisega", soovitud geeni otsimise, lugemise ja reprodutseerimisega. Mõiste "transkriptsioon" viitab bioloogias konkreetselt teabe edastamise protsessile geenist messenger-RNA-sse. See on biosünteesi, st geneetilise teabe otsese rakendamise algus.
Geneetilise teabe säilitamine
Elusorganismide rakkudes paikneb geneetiline informatsioon tuumas, mitokondrites, kloroplastides ja plasmiidides. Mitokondrid ja kloroplastid sisaldavad vähesel määral loomset ja taimset DNA-d, samas kui bakteriplasmiidid on keskkonnatingimustega kiire kohanemise eest vastutavate geenide säilituspaigaks.
Viiruskehades salvestatakse pärilikku teavet ka RNA või DNA polümeeride kujul. Kuid selle rakendamise protsess on seotud ka transkriptsiooni vajadusega. Bioloogias on see protsess erakordse tähtsusega, kuna see viib päriliku teabe rakendamiseni, käivitades valkude biosünteesi.
Loomarakkudes esindab pärilikku teavet DNA polümeer, mis on tuuma sees kompaktselt pakitud. Seetõttu peavad enne valgusünteesi või mistahes geeni lugemist läbima teatud etapid: kondenseerunud kromatiini lahtikerimine ja soovitud geeni "vabastamine", selle äratundmine ensüümi molekulide poolt, transkriptsioon.
Bioloogias ja bioloogilises keemias on neid etappe juba uuritud. Need viivad valgu sünteesini, mille esmane struktuur oli kodeeritud ühes geenis.
Transkriptsiooni muster eukarüootsetes rakkudes
Kuigi bioloogias ei ole transkriptsiooni piisavalt uuritud, esitatakse selle järjestus traditsiooniliselt diagrammi kujul. See koosneb initsiatsioonist, pikenemisest ja lõpetamisest. See tähendab, et kogu protsess on jagatud kolmeks komponendiks.
Initsiatsioon on bioloogiliste ja biokeemiliste protsesside kogum, mis viib transkriptsiooni alguseni. Elongatsiooni olemus on molekulaarahela jätkuv kasv. Lõpetamine on protsesside kogum, mis viib RNA sünteesi katkemiseni. Muide, valkude biosünteesi kontekstis identifitseeritakse bioloogias transkriptsiooniprotsess tavaliselt sõnumitooja RNA sünteesiga. Selle põhjal sünteesitakse hiljem polüpeptiidahel.
Algatus
Initsiatsioon on bioloogias kõige vähem mõistetav transkriptsioonimehhanism. Mis see biokeemilisest vaatepunktist on, pole teada. See tähendab, et spetsiifilisi ensüüme, mis vastutavad transkriptsiooni käivitamise eest, ei tunta üldse ära. Tundmatud on ka rakusisesed signaalid ja nende edastamise meetodid, mis viitavad uue valgu sünteesi vajadusele. See on tsütoloogia ja biokeemia põhiülesanne.
Pikendamine
Initsiatsiooni- ja pikenemisprotsessi ei ole veel võimalik ajaliselt eraldada, kuna ei ole võimalik läbi viia laboriuuringuid, mille eesmärk on kinnitada spetsiifiliste ensüümide ja vallandavate tegurite olemasolu. Seetõttu on see piir väga tinglik. Pikendusprotsessi olemus taandub DNA matriitsi osa põhjal sünteesitud kasvuahela pikendamisele.
Arvatakse, et pikenemine algab pärast RNA polümeraasi esimest translokatsiooni ja esimese kadoni kinnitumist RNA lähtekohaga. Elongatsiooni ajal loetakse kadoneid 3"-5" ahela suunas kaheks ahelaks jagatud despiraliseeritud DNA lõigul. Samal ajal lisatakse kasvavale RNA ahelale uued matriitsi DNA piirkonnaga komplementaarsed nukleotiidid. Sel juhul "laieneb" DNA 12 nukleotiidi laiuseks, see tähendab 4 kadonini.
Ensüüm RNA polümeraas liigub mööda kasvavat ahelat ja selle "taga" on DNA vastupidi "ristseotud" kaheahelaliseks struktuuriks, taastades nukleotiidide vahel vesiniksidemed. See vastab osaliselt küsimusele, millist protsessi nimetatakse bioloogias transkriptsiooniks. Just elongatsioon on transkriptsiooni põhifaas, kuna selle käigus koguneb nn vahelüli geeni ja valgusünteesi vahel.
Lõpetamine
Eukarüootsete rakkude transkriptsiooni lõpetamise protsess on halvasti mõistetav. Seni on teadlased vähendanud selle olemust DNA lugemise peatamisele 5-tollises otsas ja rühma adeniini aluste kinnitamisele RNA 3-tollise otsa külge. Viimane protsess võimaldab stabiliseerida saadud RNA keemilist struktuuri. Bakterirakkudes on kahte tüüpi lõpetamist. See on Rho-sõltuv ja Rho-sõltumatu protsess.
Esimene toimub Rho valgu juuresolekul ja taandub lihtsaks vesiniksidemete katkemiseks DNA matriitspiirkonna ja sünteesitud RNA vahel. Teine, Rho-sõltumatu, tekib pärast tüve-silmuse ilmumist, kui selle taga on uratsiili aluste komplekt. See kombinatsioon viib RNA eraldumiseni DNA matriitsist. On ilmne, et transkriptsiooni lõpetamine on ensümaatiline protsess, kuid selle jaoks pole veel leitud spetsiifilisi biokatalüsaatoreid.
Viiruse transkriptsioon
Viiruskehadel puudub oma valkude biosünteesi süsteem ja seetõttu ei saa nad paljuneda ilma rakke ära kasutamata. Kuid viirustel on oma geneetiline materjal, mis tuleb realiseerida ja ka nakatunud rakkude geenidesse integreerida. Selleks on neil mitmeid ensüüme (või kasutavad raku ensüümsüsteeme), mis transkribeerivad nende nukleiinhappeid. See tähendab, et see ensüüm sünteesib viiruse geneetilise teabe põhjal Messenger RNA analoogi. Kuid see pole üldse RNA, vaid DNA polümeer, mis on komplementaarne näiteks inimese geenidega.
See rikub täielikult bioloogia traditsioonilisi transkriptsiooni põhimõtteid, nagu on näha HIV-viiruse näitel. Selle pöördensüümi ensüüm on võimeline sünteesima viiruse RNA-st inimese nukleiinhappega komplementaarset DNA-d. RNA-st komplementaarse DNA sünteesimise protsessi nimetatakse pöördtranskriptsiooniks. See on bioloogias määratletud protsess, mis vastutab viiruse päriliku teabe integreerimise eest inimese genoomi.
Võõrkeelt õppides kohtame transkriptsiooni mõistet. See aitab meil tundmatuid sõnu õigesti ümber kirjutada ja hääldada. Mida see mõiste loodusteaduses tähendab? Bioloogia transkriptsioon on valkude biosünteesi reaktsioonide süsteemi võtmeprotsess. Just see võimaldab rakul varustada end peptiididega, mis täidavad selles ehitus-, kaitse-, signaalimis-, transpordi- ja muid funktsioone. Ainult DNA lookusest informatsiooni ümberkirjutamine informatsioonilise ribonukleiinhappe molekulile käivitab raku valke sünteesiva aparaadi, mis tagab biokeemilised translatsioonireaktsioonid.
Selles artiklis vaatleme erinevates organismides esinevaid transkriptsiooni ja valgusünteesi etappe ning määrame ka nende protsesside tähtsuse molekulaarbioloogias. Lisaks anname definitsiooni, mis on transkriptsioon. Bioloogias saab teadmisi meid huvitavate protsesside kohta sellistest osadest nagu tsütoloogia, molekulaarbioloogia ja biokeemia.
Maatrikssünteesi reaktsioonide tunnused
Neile, kes on tuttavad üldkeemia kursusel uuritavate keemiliste reaktsioonide põhitüüpidega, on maatrikssünteesi protsessid täiesti uued. Põhjus on järgmine: sellised elusorganismides toimuvad reaktsioonid tagavad lähtemolekulide kopeerimise spetsiaalse koodi abil. Seda ei avastatud kohe, parem on öelda, et idee kahe erineva keele olemasolust päriliku teabe salvestamiseks tekkis kahe sajandi jooksul: 19. sajandi lõpust kuni 20. keskpaik Et paremini ette kujutada, mis on transkriptsioon ja translatsioon bioloogias ning miks need on seotud maatriksisünteesi reaktsioonidega, pöördume analoogia saamiseks tehnilise sõnavara poole.
Kõik on nagu trükikojas
Kujutage ette, et meil on vaja trükkida näiteks sada tuhat populaarset ajalehte. Kogu materjal, mis sinna läheb, kogutakse emakandjale. Seda esimest mustrit nimetatakse maatriksiks. Seejärel paljundatakse seda trükimasinatel – tehakse koopiaid. Sarnased protsessid toimuvad ka elusrakus, matriitsina toimivad selles vaid DNA ja mRNA molekulid ning koopiatena messenger-RNA ja valgu molekulid. Vaatame neid lähemalt ja saame teada, et bioloogias on transkriptsioon maatriksi sünteesi reaktsioon, mis toimub raku tuumas.
Geneetiline kood on valkude biosünteesi saladuse võti
Kaasaegses molekulaarbioloogias ei vaidle keegi selle üle, milline aine on pärilike omaduste kandja ja salvestab andmeid eranditult kõigi keha valkude kohta. Loomulikult on see desoksüribonukleiinhape. Kuid see on üles ehitatud nukleotiididest ja valke, mille koostise kohta teavet selles talletatakse, esindavad aminohappe molekulid, millel puudub keemiline afiinsus DNA monomeeridega. Teisisõnu, meil on tegemist kahe erineva keelega. Ühes neist on sõnadeks nukleotiidid, teises aminohapped. Mis toimib tõlkijana, kes kodeerib ümber transkriptsiooni tulemusena saadud teabe? Molekulaarbioloogia usub, et seda rolli mängib geneetiline kood.
Mobiilsidekoodi ainulaadsed omadused
See on kood, mille tabel on esitatud allpool. Selle loomise kallal töötasid tsütoloogid, geneetikud ja biokeemikud. Lisaks kasutati koodi väljatöötamisel teadmisi krüptograafiast. Võttes arvesse selle reegleid, on võimalik kindlaks teha sünteesitud valgu esmane struktuur, kuna bioloogias on translatsioon peptiidi struktuuri puudutava teabe tõlkimine RNA nukleotiidide keelest valgu aminohapete keelde. molekul.
Elusorganismides kodeerimise idee väljendas esmakordselt G. A. Gamov. Teaduse edasine areng viis selle põhireeglite sõnastamiseni. Esiteks tehti kindlaks, et 20 aminohappe struktuur on krüpteeritud 61 messenger-RNA kolmikus, mis viis koodi degeneratsiooni kontseptsioonini. Järgmisena määrasime mitte-ness-koodonite koostise, mis toimivad valkude biosünteesi protsessi alguse ja peatusena. Siis ilmusid sätted selle kollineaarsuse ja universaalsuse kohta, mis täiendasid geneetilise koodi harmoonilist teooriat.
Kus toimub transkriptsioon ja tõlkimine?
Bioloogias määrasid mitmed selle sektsioonid, mis uurisid raku struktuuri ja biokeemilisi protsesse (tsütoloogia ja molekulaarbioloogia), maatriksi sünteesireaktsioonide lokaliseerimise. Seega toimub tuumas transkriptsioon ensüümi RNA polümeraasi osalusel. Selle karüoplasmas sünteesitakse vabadest nukleotiididest komplementaarsuse põhimõttel mRNA molekul, kopeerides teavet peptiidi struktuuri kohta ühest struktuurgeenist.
Seejärel lahkub see raku tuumast läbi tuumaümbrises olevate pooride ja jõuab raku tsütoplasmasse. Siin peab mRNA ühinema mitme ribosoomiga, moodustades polüsoomi, struktuuri, mis on valmis kohtuma transpordi ribonukleiinhapete molekulidega. Nende ülesanne on viia aminohapped maatriksisünteesi teise reaktsiooni – translatsiooni – kohta. Vaatleme üksikasjalikult mõlema reaktsiooni mehhanisme.
mRNA molekulide moodustumise tunnused
Bioloogias on transkriptsioon peptiidi struktuuri puudutava informatsiooni ümberkirjutamine DNA struktuurgeenist ribonukleiinhappemolekulile, mida nimetatakse informatiivseks. Nagu me varem ütlesime, esineb see raku tuumas. Esiteks lõhub DNA restriktsiooniensüüm desoksüribonukleiinhappe ahelaid ühendavad vesiniksidemed ja selle spiraal keerdub lahti. Ensüüm RNA polümeraas kinnitub vabade polünukleotiidide saitidele. See aktiveerib koopia - mRNA molekuli - kokkupaneku, mis lisaks informatiivsetele lõikudele - eksonitele - sisaldab ka tühje nukleotiidjärjestusi - introneid. Need on ballast ja vajavad eemaldamist. Seda protsessi nimetatakse molekulaarbioloogias töötlemiseks või küpsemiseks. See lõpetab transkriptsiooni. Bioloogia selgitab seda lühidalt järgmiselt: ainult ebavajalike monomeeride kaotamisega suudab nukleiinhape tuumast lahkuda ja olla valmis valkude biosünteesi edasisteks etappideks.
Pöördtranskriptsioon viirustes
Mitterakulised eluvormid erinevad prokarüootsetest ja eukarüootsetest rakkudest silmatorkavalt mitte ainult oma välise ja sisemise struktuuri, vaid ka maatriksi sünteesi reaktsioonide poolest. Eelmise sajandi seitsmekümnendatel tõestas teadus retroviiruste olemasolu – organismid, mille genoom koosneb kahest RNA ahelast. Ensüümi – reversetaasi – toimel kopeerivad sellised viirusosakesed ribonukleiinhappe osadest DNA molekule, mis seejärel sisestatakse peremeesraku karüotüüpi. Nagu näeme, toimub päriliku teabe kopeerimine sel juhul vastupidises suunas: RNA-lt DNA-le. Selline kodeerimise ja lugemise vorm on iseloomulik näiteks patogeensetele ainetele, mis põhjustavad erinevat tüüpi vähki.
Ribosoomid ja nende roll raku ainevahetuses
Plastilised metaboolsed reaktsioonid, mis hõlmavad peptiidide biosünteesi, toimuvad raku tsütoplasmas. Valmis valgumolekuli saamiseks ei piisa struktuurgeenist nukleotiidjärjestuse kopeerimisest ja tsütoplasmasse viimisest. Samuti on vaja struktuure, mis loevad teavet ja tagavad aminohapete ühendamise peptiidsidemete kaudu üheks ahelaks. Need on ribosoomid, mille struktuurile ja funktsioonidele pööratakse molekulaarbioloogias suurt tähelepanu. Oleme juba välja selgitanud, kus toimub transkriptsioon - see on tuuma karüoplasma. Translatsiooniprotsesside koht on raku tsütoplasma. Just selles asuvad endoplasmaatilise retikulumi kanalid, millel istuvad rühmadena valke sünteesivad organellid - ribosoomid. Kuid nende olemasolu ei taga veel plastiliste reaktsioonide algust. Vajame struktuure, mis viivad polüsoomi valgu monomeeri molekulid - aminohapped. Neid nimetatakse transportribonukleiinhapeteks. Mis need on ja milline on nende roll tõlkimisel?
Aminohapete transportijad
Ülekande-RNA väikestel molekulidel nende ruumilises konfiguratsioonis on piirkond, mis koosneb nukleotiidide järjestusest - antikoodonist. Tõlkeprotsesside läbiviimiseks on vajalik algatuskompleksi tekkimine. See peab sisaldama maatriksi tripletti, ribosoome ja transpordimolekuli komplementaarset piirkonda. Niipea kui selline kompleks on organiseeritud, on see signaal valgupolümeeri kokkupanemise alustamiseks. Nii translatsioon kui ka transkriptsioon bioloogias on assimilatsiooniprotsessid, mis hõlmavad alati energia neeldumist. Nende läbiviimiseks valmistub rakk eelnevalt, kogudes suure hulga adenosiintrifosforhappe molekule.
Selle energiaaine süntees toimub mitokondrites - eranditult kõigi eukarüootsete rakkude kõige olulisemates organellides. See eelneb maatriksi sünteesireaktsioonide algusele, hõivates koha raku elutsükli presünteesifaasis ja pärast replikatsioonireaktsioone. ATP molekulide lagunemisega kaasnevad transkriptsiooniprotsessid ja translatsioonireaktsioonid, selle käigus vabanevat energiat kasutab rakk orgaaniliste ainete biosünteesi kõikides etappides.
Saateetapid
Polüpeptiidi moodustumiseni viivate reaktsioonide alguses seostuvad teatud transporthapete molekulidega 20 tüüpi valgu monomeere. Paralleelselt toimub rakus polüsoomide moodustumine: ribosoomid kinnituvad maatriksile stardikoodoni asukohas. Algab biosünteesi algus ja ribosoomid liiguvad mööda mRNA kolmikuid. Neile sobivad aminohappeid transportivad molekulid. Kui polüsoomi koodon on komplementaarne transporthapete antikoodoniga, siis jääb aminohape ribosoomi ning tekkiv polüpeptiidside ühendab selle seal juba esinevate aminohapetega. Niipea, kui valke sünteesiv organell jõuab stoppkolmikuni (tavaliselt UAG, UAA või UGA), translatsioon peatub. Selle tulemusena eraldub ribosoom koos valguosakesega mRNA-st.
Kuidas peptiid oma loomuliku vormi omandab?
Translatsiooni viimane etapp on valgu primaarstruktuuri ülemineku protsess tertsiaarsele vormile, millel on gloobuli vorm. Ensüümid eemaldavad selles mittevajalikud aminohappejäägid, lisavad monosahhariide või lipiide ning lisaks sünteesivad karboksüül- ja fosfaatrühmi. Kõik see toimub endoplasmaatilise retikulumi õõnsustes, kuhu peptiid siseneb pärast biosünteesi lõppemist. Järgmisena liigub natiivne valgu molekul kanalitesse. Nad tungivad tsütoplasmasse ja tagavad, et peptiid siseneb tsütoplasma teatud piirkonda ja seda kasutatakse seejärel raku vajadusteks.
Sellest artiklist saime teada, et translatsioon ja transkriptsioon bioloogias on maatriksisünteesi peamised reaktsioonid, mis on organismi pärilike kalduvuste säilimise ja edasikandumise aluseks.
Esiteks määrake valgu biosünteesi etappide järjestus, alustades transkriptsioonist. Kogu valgumolekulide sünteesi käigus toimuvate protsesside jada saab ühendada kaheks etapiks:
Transkriptsioon.
Saade.
Päriliku informatsiooni struktuuriüksusteks on geenid – DNA molekuli lõigud, mis kodeerivad konkreetse valgu sünteesi. Keemilise korralduse poolest ei ole pro- ja eukarüootide pärilikkuse ja varieeruvuse materjal põhimõtteliselt erinev. Neis sisalduv geneetiline materjal on esitatud DNA molekulis, levinud on ka päriliku teabe salvestamise põhimõte ja geneetiline kood. Samad aminohapped pro- ja eukarüootides on krüpteeritud samade koodonitega.
Kaasaegsete prokarüootsete rakkude genoomi iseloomustab suhteliselt väike suurus, E. coli DNA on umbes 1 mm pikkuse ringikujuline. See sisaldab 4 x 10 6 aluspaari, moodustades umbes 4000 geeni. 1961. aastal avastasid F. Jacob ja J. Monod prokarüootsete geenide tsistroonilise ehk pideva organiseerituse, mis koosnevad täielikult kodeerivatest nukleotiidjärjestustest ja need realiseeruvad täielikult valgusünteesi käigus. Prokarüootide DNA molekuli pärilik materjal asub otse raku tsütoplasmas, kus paikneb ka tRNA ja geeniekspressiooniks vajalikud ensüümid Ekspressioon on geenide funktsionaalne aktiivsus ehk geenide ekspressioon. Seetõttu võib DNA-st sünteesitud mRNA valgu sünteesi translatsiooni protsessis koheselt täita matriitsi funktsiooni.
Eukarüootne genoom sisaldab palju rohkem pärilikkust. Inimesel on diploidses kromosoomikomplektis DNA kogupikkus umbes 174 cm, see sisaldab 3 x 10 9 paari nukleotiide ja sisaldab kuni 100 000 geeni. 1977. aastal avastati enamiku eukarüootsete geenide struktuuri katkestus, mida nimetatakse mosaiikgeeniks. Sellel on kodeerivad nukleotiidjärjestused eksooniline Ja sisemine krundid. Valkude sünteesiks kasutatakse ainult eksoniteavet. Intronite arv on erinevates geenides erinev. On kindlaks tehtud, et kana ovalbumiini geen sisaldab 7 intronit ja imetaja prokollageeni geen 50. Vaiksete DNA intronite funktsioonid ei ole täielikult välja selgitatud. Eeldatakse, et need tagavad: 1) kromatiini struktuurse korralduse; 2) osa neist on ilmselgelt seotud geeniekspressiooni reguleerimisega; 3) introneid võib pidada varieeruvuse teabe hoidjaks; 4) nad võivad mängida kaitsvat rolli, võttes mutageenide toime.
Transkriptsioon
Rakutuuma informatsiooni ümberkirjutamise protsessi DNA molekuli osast mRNA molekuliks (mRNA) nimetatakse transkriptsioon(ladina Transcriptio – ümberkirjutamine). Peamine geeniprodukt, mRNA, sünteesitakse. See on valgusünteesi esimene etapp. Vastavas DNA kohas tunneb ensüüm RNA polümeraas ära transkriptsiooni alguse märgi - promotr. Lähtepunktiks on esimene DNA nukleotiid, mis ensüümi poolt RNA transkripti liidetakse. Kodeerivad piirkonnad algavad reeglina koodoniga AUG, mõnikord kasutatakse bakterites GUG-d. Kui RNA polümeraas seondub promootoriga, toimub DNA kaksikheeliksi lokaalne lahtikerimine ja üks ahelatest kopeeritakse vastavalt komplementaarsuse põhimõttele. mRNA sünteesitakse, selle kokkupaneku kiirus ulatub 50 nukleotiidini sekundis. RNA polümeraasi liikumisel mRNA ahel kasvab ja kui ensüüm jõuab kopeeriva piirkonna lõppu - terminaator, liigub mRNA mallist eemale. Ensüümi taga olev DNA kaksikheeliks taastatakse.
Prokarüootide transkriptsioon toimub tsütoplasmas. Kuna DNA koosneb täielikult kodeerivatest nukleotiidjärjestustest, toimib sünteesitud mRNA kohe translatsiooni matriitsina (vt eespool).
MRNA transkriptsioon eukarüootides toimub tuumas. See algab suurte molekulide – prekursorite (pro-mRNA) sünteesiga, mida nimetatakse ebaküpseks ehk tuuma-RNAks.Geeni esmane produkt – pro-mRNA on DNA transkribeeritud lõigu täpne koopia, sisaldab eksoneid ja introneid. Eelkäijatest küpsete RNA molekulide moodustamise protsessi nimetatakse töötlemine. mRNA küpsemine toimub splaissimine- neid lõikavad ensüümid restriktsiooniensüüm intronid ja piirkondade ühendamine transkribeeritud eksonijärjestustega ligaasensüümide poolt. (joonis.) Küps mRNA on palju lühem kui pro-mRNA prekursormolekulid, nendes olevate intronite suurused varieeruvad 100 kuni 1000 nukleotiidi või rohkem. Intronid moodustavad umbes 80% kogu ebaküpsest mRNA-st.
Nüüd on see osutunud võimalikuks alternatiivne splaissimine, milles ühest primaarsest transkriptist saab eemaldada nukleotiidjärjestusi selle erinevates osades ja moodustub mitu küpset mRNA-d. Seda tüüpi splaissimine on tüüpiline imetajate immunoglobuliinide geenisüsteemis, mis võimaldab moodustada erinevat tüüpi antikehi ühe mRNA transkripti põhjal.
Kui töötlemine on lõppenud, valitakse enne tuumast väljumist küps mRNA. On kindlaks tehtud, et ainult 5% küpsest mRNA-st siseneb tsütoplasmasse ja ülejäänud osa lõhustatakse tuumas.
Saade
Translatsioon (ladina keeles Translatio – ülekanne, ülekanne) on mRNA molekuli nukleotiidjärjestuses sisalduva informatsiooni translatsioon polüpeptiidahela aminohappejärjestusse (joonis 10). See on valgusünteesi teine etapp. Küpse mRNA ülekannet läbi tuumaümbrise pooride toodavad spetsiaalsed valgud, mis moodustavad RNA molekuliga kompleksi. Lisaks mRNA transportimisele kaitsevad need valgud mRNA-d tsütoplasmaatiliste ensüümide kahjustava toime eest. Translatsiooniprotsessis mängib keskset rolli tRNA, mis tagab aminohappe täpse vastavuse mRNA tripleti koodiga. Translatsiooni-dekodeerimisprotsess toimub ribosoomides ja see viiakse läbi suunas 5 kuni 3. MRNA ja ribosoomide kompleksi nimetatakse polüsoomiks.
Tõlke võib jagada kolme faasi: initsiatsioon, pikenemine ja lõpetamine.
Algatus.
Selles etapis pannakse kokku kogu valgumolekuli sünteesis osalev kompleks. Kaks ribosomaalset subühikut on ühendatud mRNA teatud sektsioonis, esimene aminoatsüül-tRNA on sellele kinnitatud ja see määrab teabe lugemisraami. Igas m-RNA molekulis on piirkond, mis on komplementaarne väikese ribosomaalse subühiku r-RNA-ga ja mida see spetsiifiliselt kontrollib. Selle kõrval asub initsieeriv stardikoodon AUG, mis kodeerib aminohapet metioniini.Initsiatsioonifaas lõpeb kompleksi moodustumisega: ribosoom, -mRNA-d initsieeriv aminoatsüül-tRNA.
Pikendamine
— see hõlmab kõiki reaktsioone alates esimese peptiidsideme moodustumise hetkest kuni viimase aminohappe lisamiseni. Ribosoomil on kaks kohta kahe tRNA molekuli sidumiseks. Ühes piirkonnas, peptidüülis (P), on esimene t-RNA koos aminohappe metioniiniga ja mis tahes valgumolekuli süntees algab sellest. Teine tRNA molekul siseneb ribosoomi teise sektsiooni, aminoatsüüli sektsiooni (A) ja kinnitub selle koodoniga. Metioniini ja teise aminohappe vahel moodustub peptiidside. Teine tRNA liigub koos oma mRNA koodoniga peptidüülkeskusesse. Polüpeptiidahelaga t-RNA liikumisega aminoatsüültsentrist peptidüülkeskusesse kaasneb ribosoomi edasiliikumine piki m-RNA-d ühele koodonile vastava sammu võrra. Metioniini tarninud T-RNA naaseb tsütoplasmasse ja amnoatsüülkeskus vabaneb. See saab uue t-RNA aminohappega, mis on krüpteeritud järgmise koodoniga. Kolmanda ja teise aminohappe vahel moodustub peptiidside ning kolmas t-RNA liigub koos m-RNA koodoniga peptidüülkeskusesse Protsess pikenemine, valguahela pikenemine. See jätkub, kuni üks kolmest koodonist, mis ei kodeeri aminohappeid, siseneb ribosoomi. See on terminaatorkoodon ja sellele ei ole vastavat tRNA-d, seega ei saa ükski tRNA-dest aminoatsüülkeskuses kohta asuda.
Lõpetamine
– polüpeptiidide sünteesi lõpuleviimine. See on seotud ühe terminatsioonikoodoni (UAA, UAG, UGA) äratundmisega spetsiifilise ribosomaalse valgu poolt, kui see siseneb aminoatsüülkeskusesse. Ribosoomile on kinnitunud spetsiaalne terminatsioonifaktor, mis soodustab ribosoomi subühikute eraldumist ja sünteesitud valgu molekuli vabanemist. Peptiidi viimasele aminohappele lisatakse vett ja selle karboksüülots eraldatakse tRNA-st.
Peptiidahela kokkupanek toimub suurel kiirusel. Bakterites temperatuuril 37 °C väljendub see polüpeptiidile 12–17 aminohappe lisamises sekundis. Eukarüootsetes rakkudes lisatakse polüpeptiidile igas sekundis kaks aminohapet.
Seejärel siseneb sünteesitud polüpeptiidahel Golgi kompleksi, kus valgu molekuli ehitus on lõppenud (teine, kolmas ja neljas struktuur ilmuvad järjestikku). See on koht, kus valgumolekulid ühinevad rasvade ja süsivesikutega.
Kogu valkude biosünteesi protsess on esitatud diagrammi kujul: DNA ® pro mRNA ® mRNA ® polüpeptiidahela ® valk ® valkude komplekseerumine ja nende muundumine funktsionaalselt aktiivseteks molekulideks.
Ka päriliku teabe rakendamise etapid kulgevad sarnaselt: esiteks transkribeeritakse see mRNA nukleotiidjärjestuseks ja seejärel transleeritakse tRNA osalusel ribosoomidel olevaks polüpeptiidi aminohappejärjestuseks.
Eukarüootide transkriptsioon viiakse läbi kolme tuuma RNA polümeraasi toimel. RNA polümeraas 1 asub tuumas ja vastutab rRNA geenide transkriptsiooni eest. RNA polümeraas 2 leidub tuumamahlas ja vastutab mRNA prekursori sünteesi eest. RNA polümeraas 3 on tuumamahla väike fraktsioon, mis sünteesib väikseid rRNA-sid ja tRNA-sid. RNA polümeraasid tunnevad spetsiifiliselt ära transkriptsioonipromootori nukleotiidjärjestuse. Eukarüootne mRNA sünteesitakse esmalt prekursorina (pro-mRNA), eksonitelt ja intronitelt saadav teave kantakse sinna maha. Sünteesitud mRNA on suurem kui translatsiooniks vajalik ja vähem stabiilne.
MRNA molekuli küpsemise ajal lõigatakse restriktsiooniensüümide abil välja intronid ja ligaasi ensüümide abil õmmeldakse eksonid kokku. MRNA küpsemist nimetatakse töötlemiseks ja eksonite liitumist splaissimiseks. Seega sisaldab küps mRNA ainult eksoneid ja on palju lühem kui tema eelkäija pro-mRNA. Intronite suurus varieerub vahemikus 100 kuni 10 000 nukleotiidi või rohkem. Intonid moodustavad umbes 80% kogu ebaküpsest mRNA-st. Nüüdseks on tõestatud alternatiivse splaissimise võimalus, mille käigus saab ühest primaarsest transkriptist selle erinevates osades eemaldada nukleotiidjärjestusi ja moodustub mitu küpset mRNA-d. Seda tüüpi splaissimine on tüüpiline imetajate immunoglobuliinide geenisüsteemis, mis võimaldab moodustada erinevat tüüpi antikehi ühe mRNA transkripti põhjal. Pärast töötlemise lõpetamist valitakse küps mRNA enne tuumast tsütoplasmasse vabastamist. On kindlaks tehtud, et ainult 5% küpsest mRNA-st siseneb ja ülejäänud osa lõhustatakse tuumas. Eukarüootsete geenide primaarsete transkriptonide transformatsioon, mis on seotud nende ekson-introni organisatsiooniga ja seoses küpse mRNA üleminekuga tuumast tsütoplasmasse, määrab eukarüootide geneetilise teabe rakendamise tunnused. Seetõttu ei ole eukarüootne mosaiikgeen tsistronigeen, kuna valkude sünteesiks ei kasutata kogu DNA järjestust.
Bioloogias on transkriptsioon mitmeetapiline protsess, mille käigus loetakse teavet DNA-st, mis on osa Nukleiinhape on geneetilise teabe kandja kehas, mistõttu on oluline see õigesti dešifreerida ja edasiseks kokkupanekuks teistesse rakustruktuuridesse üle kanda. peptiididest.
Mõiste "transkriptsioon bioloogias"
Valkude süntees on peamine elutähtis protsess mis tahes keharakus. Ilma peptiidmolekulide loomiseta on võimatu säilitada normaalseid elufunktsioone, kuna need orgaanilised ühendid osalevad kõigis metaboolsetes protsessides, on paljude kudede ja elundite struktuurikomponendid ning mängivad organismis signaali-, reguleerimis- ja kaitsefunktsioone.
Protsess, mis alustab valkude biosünteesi, on transkriptsioon. Bioloogia jagab selle lühidalt kolmeks etapiks:
- Algatus.
- Elongatsioon (RNA ahela kasv).
- Lõpetamine.
Bioloogias on transkriptsioon terve samm-sammuliste reaktsioonide kaskaad, mille tulemusena sünteesitakse DNA maatriksil RNA molekulid. Veelgi enam, sel viisil ei moodustu mitte ainult informatiivsed ribonukleiinhapped, vaid ka transpordi-, ribosomaalsed, väiketuuma- ja teised.
Nagu iga biokeemiline protsess, sõltub transkriptsioon paljudest teguritest. Esiteks on need ensüümid, mis erinevad prokarüootide ja eukarüootide vahel. Need spetsiaalsed valgud aitavad transkriptsioonireaktsioone täpselt algatada ja läbi viia, mis on kvaliteetse valgu väljundi jaoks oluline.
Prokarüootide transkriptsioon
Kuna bioloogias on transkriptsioon RNA süntees DNA matriitsil, on selle protsessi peamiseks ensüümiks DNA-sõltuv RNA polümeraas. Bakterites on kõigi molekulide jaoks ainult ühte tüüpi selliseid polümeraase
RNA polümeraas lõpetab komplementaarsuse põhimõtte kohaselt RNA ahela, kasutades DNA matriitsi ahelat. See ensüüm sisaldab kahte β-subühikut, ühte α-subühikut ja ühte σ-subühikut. Kaks esimest komponenti täidavad ensüümi keha moodustamise funktsiooni ja ülejäänud kaks vastutavad vastavalt ensüümi DNA molekulis hoidmise ja desoksüribonukleiinhappe promootorosa äratundmise eest.
Muide, sigma tegur on üks märke, mille järgi konkreetne geen ära tuntakse. Näiteks ladinakeelne täht σ alaindeksiga N tähendab, et see RNA polümeraas tunneb ära geenid, mis lülituvad sisse, kui keskkonnas on puudu lämmastikust.
Transkriptsioon eukarüootides
Erinevalt bakteritest on loomade ja taimede transkriptsioon mõnevõrra keerulisem. Esiteks sisaldab iga rakk mitte ühte, vaid kolme tüüpi erinevaid RNA polümeraase. Nende hulgas:
- RNA polümeraas I. Ta vastutab ribosomaalsete RNA geenide (välja arvatud 5S RNA ribosomaalsed subühikud) transkriptsiooni eest.
- RNA polümeraas II. Selle ülesandeks on sünteesida normaalseid informatsiooni (matriitsi) ribonukleiinhappeid, mis seejärel osalevad translatsioonis.
- RNA polümeraas III. Seda tüüpi polümeraasi ülesanne on sünteesida 5S-ribosomaalset RNA-d.
Teiseks, promootori äratundmiseks eukarüootsetes rakkudes ei piisa ainult polümeraasi olemasolust. Transkriptsiooni algatamises osalevad ka spetsiaalsed peptiidid, mida nimetatakse TF-valkudeks. Ainult nende abiga saab RNA polümeraas maanduda DNA-le ja alustada ribonukleiinhappemolekuli sünteesi.
Transkriptsiooni tähendus
DNA matriitsil tekkiv RNA molekul kinnitub seejärel ribosoomidele, kus sealt loetakse infot ja sünteesitakse valku. Peptiidide moodustumise protsess on raku jaoks väga oluline, kuna Ilma nende orgaaniliste ühenditeta on normaalne elutegevus võimatu: need on eelkõige kõigi biokeemiliste reaktsioonide kõige olulisemate ensüümide aluseks.
Bioloogias on transkriptsioon ka rRNA allikas, mis, nagu ka tRNA, on seotud aminohapete ülekandmisega translatsiooni ajal nendesse mittemembraansetesse struktuuridesse. Sünteesida saab ka SnRNA-sid (väikesi tuumasid), mille ülesandeks on kõigi RNA molekulide splaissimine.
Järeldus
Bioloogias on translatsioonil ja transkriptsioonil ülimalt oluline roll valgumolekulide sünteesis. Need protsessid on põhikomponendiks molekulaarbioloogia keskses dogmas, mis väidab, et RNA sünteesitakse DNA maatriksil ja RNA omakorda on aluseks valgumolekulide tekke algusele.
Ilma transkriptsioonita oleks võimatu lugeda teavet, mis on kodeeritud desoksüribonukleiinhappe kolmikutes. See tõestab veel kord protsessi tähtsust bioloogilisel tasandil. Iga rakk, olgu see siis prokarüootne või eukarüootne, peab pidevalt sünteesima uusi ja uusi valgumolekule, mida on parasjagu elu säilitamiseks vaja. Seetõttu on transkriptsioon bioloogias keha iga üksiku raku töö peamine etapp.
RNA biosüntees – transkriptsioon – DNA-st geneetilise informatsiooni lugemise protsess, mille käigus DNA nukleotiidjärjestus on kodeeritud RNA nukleotiidjärjestusena. Kasutatakse energia ja substraadina - nukleosiid-3-fosfaat koos riboosiga. See põhineb täiendavuse põhimõte- konservatiivne protsess - kogu interfaasi jooksul sünteesitakse uut üheahelalist RNA-d, mis algab teatud piirkondadest - promootoritest, lõpeb terminaatoritega ja nendevaheline piirkond - operon (transkripton) - sisaldab ühte või mitut funktsionaalselt seotud geeni, mõnikord mis sisaldavad geene, mis ei kodeeri valke. Transkriptsiooni erinevused: 1) transkribeeritakse üksikud geenid. 2) krunt pole vajalik. 3) RNA-s sisaldub riboos, mitte desoksüriboos.
Transkriptsiooni etapid: 1) RNA polümeraasi seondumine DNA-ga. 2) initsiatsioon – RNA ahela moodustumine. 3) RNA ahela pikenemine või kasv. 4) lõpetamine.
1. staadiumis – piirkonda, millega RNA polümeraas seondub, nimetatakse promootoriks (40 nukleotiidipaari) – on äratundmis-, kinnitus- ja initsiatsioonikoht. RNA polümeraas, tundes ära promootori, istub sellele ja moodustab suletud promootori kompleksi, milles DNA on spiraalitud ja kompleks võib kergesti dissotsieeruda ja transformeeruda avatud promootorikompleksiks - sidemed on tugevad, lämmastikalus pöördub väljapoole.
2. etapp – algatus RNA süntees seisneb RNA ahelas mitme lüli moodustamises, süntees algab ühest DNA ahelast 3’-5’ ja kulgeb 5’-3’ suunas. Etapp lõpeb b-allüksuse eraldamisega.
3. etapp – pikenemine– RNA ahela pikenemine – toimub Core-rRNA polümeraasi toimel. DNA ahel on despireeritud 18 paarina ja 12 paarina on see hübriid - DNA ja RNA tavaline hübriid. RNA polümeraas liigub mööda DNA ahelat ja pärast DNA ahela taastamist. Kui RNA jõuab 30 nukleotiidini eukarüootides, moodustub 5'-otsas kaitsekatte struktuur.
4. etapp – lõpetamine– esineb terminaatoritel. Ahelas on GC-rikas sait ja seejärel 4 kuni 8 järjestikust A. Pärast saidi läbimist moodustub RNA produktis juuksenõel ja ensüüm ei lähe kaugemale, süntees peatub. Olulist rolli mängib valgu terminatsioonifaktor - rho ja torn. Sünteesi ajal inhibeeris pürofosfaat rho valku, sest ensüüm peatas (juuksenõel) fosforhappe süntees peatus. Rho valk aktiveeritakse ja sellel on nukleosiidfosfataasi aktiivsus, mis viib RNA, RNA polümeraasi, vabanemiseni, mis seejärel ühineb subühikuga.
Töötlemine – RNA küpsemine. Sisaldab: 1) 5'-otsa korgi moodustumist, mis on seotud ribosoomi külge kinnitumisega. 2) 3'-otsas toimub polüadenüülimine ja moodustub sajast kuni kahesajast adenüülnukleotiidist koosnev saba, mis kaitseb '-otsa nukleaaside toime eest ja aitab läbida tuumapoore ning mängib rolli ribosoomiga liitumisel . 3) splaissimine - välja lõigatakse mittekodeerivad järjestused – intronid. See juhtub kahel viisil: a) seda teostab splaissosoom – see on nukleoproteiin, mis sisaldab mitmeid valke ja väikest tuuma RNA-d. Alguses loopitakse intronid välja, jättes alles ainult kodeerivad järjestused – eksonid. Endonukleaasi ensüümid lõikavad ja ligaasid õmblevad kokku ülejäänud eksonid. SEE. intronid on kadunud. Alternatiivne splaissimine – ühest RNA nukleiinhappejärjestusest moodustub mitu valku. Iseliitumine on intronite iseseisev eemaldamine. Splaissimise häire: 1) süsteemne erütematoosluupus. 2) fenüülketonuuria. 3) hemoglobinopaatia. Prokarüootset messenger-RNA-d ei töödelda, sest neil pole introneid. tRNA töötlemine. tRNA prekursor lõhustatakse ja 5'-3' Q P nukleotiid eemaldatakse. 3' otsa lisatakse OH rühmaga CCA järjestus ja 5' otsa fosforüülitud puriini alus. Duhüdrouridiini silmus – ARSaas. rRNA töötlemine. rRNA prekursor, proribosomaalne RNA 45S, sünteesitakse tuumas ja puutub kokku ribonukleaasidega, et toota 5.8S 18S 28S. Need on 70% ulatuses spiraalsed. rRNA mängib rolli ribosoomi moodustumisel ja osaleb katalüütilistes protsessides. Subühik moodustub tuumas olevast rRNA-st. Väike subühik on 30S, suur alaühik on 50S ja 70S ribosoom moodustub prokarüootides, eukarüootides 40S + 60S = 80S. Ribosoomide moodustumine toimub tsütoplasmas.
Ribosoomi saidid RNA sidumiseks: 1) väikestes subühikutes, millel on mRNA Shine-Dalgorni järjestus 5'GGAGG3' 3'CCUTCC5'. Messenger RNA on kinnitatud väikesele subühikule. Eukarüootides on mRNA CEP-sidumissait. tRNA sidumissait: a) P-sait - peptidüülkeskus mRNA sidumiseks kasvava peptiidahelaga - peptidüül-tRNA-sidumine. b) A-sait - tRNA sidumiseks aminohappega - aminoatsüülsait 2) Suures alaühikus E-sait peptidüültransferaasi aktiivsusega.
Pöördtranskriptsioon iseloomulik retroviirustele või RNA-d sisaldavatele viirustele - HIV-nakkuse viirus, onkoviirused.
RNA ahelas toimub DNA süntees ensüümi pöördtranskriptaasi ehk revertaasi ehk DNA RNA polümeraasi toimel. Peremeesrakku tungides toimub DNA süntees, mis integreerub peremeesorganismi DNA-sse ja alustab selle RNA transkriptsiooni ja oma valkude sünteesi.
Geneetiline kood, selle omadused. Geneetiline kood on rRNA molekuli nukleotiidjärjestus, mis sisaldab iga aminohappe koodsõnu. See koosneb nukleotiidide teatud järjestusest DNA molekulis.
Iseloomulik. 1) kolmikgeneetiline kood – s.o. Iga a/k on krüpteeritud kolme nukleotiidiga. 2) a/k geneetiline kood on degenereerunud või üleliigne – valdav enamus a/k-st on kodeeritud mitme koodoniga. Kokku moodustub 64 kolmikut, millest 61 kolmikut kodeerivad konkreetset a/k-d ja kolm kolmikut - AUG, UAA, UGA - on nonsensskoodonid, sest nad ei kodeeri ühtegi 20 a/k-st ja täidavad sünteesi lõpetamise funktsiooni. 3) Geneetiline kood on pidev, puuduvad kirjavahemärgid, st. signaalid, mis näitavad ühe kolmiku lõppu ja teise algust. Kood on lineaarne, ühesuunaline, pidev. Näiteks - ACGUTSGACC. 4) sünteesi aktiveerimise koodon on AUG triplett. 5) Geneetiline kood on universaalne.
22. Saade – valkude biosüntees. Tõlkimise etapid: 1) initsiatsioon. 2) pikenemine. 3) lõpetamine. Algatus– toimub kliimaseadme aktiveerimine.
Initsieeriv aatRNA interakteerub 1 a/k tulevase valguga ainult karboksüülrühmaga ja 1 a/k saab anda sünteesiks ainult NH2 rühma, st. valkude süntees algab N-otsast.
Initsiatsioonikompleksi kokkupanek väikesele alamosakesele. Faktorid: 30S mRNA fomilmetionüül tRNA IF 123 Mg 2+ GTP – energiaallikas
Initsiatsioonifaktoritega laetud väike subühik leiab mRNA-lt stardikoodoni AUG või GUG ja seda mööda luuakse lugemisraam, s.t. Algkoodon asetatakse P-saiti. Sellele läheneb formmetionüül-tRNA, millega kaasneb faktori IF 3 vabanemine, seejärel kinnitub suur alaühik ning vabanevad IF 1 ja IF2, toimub 1GTP hüdrolüüs ja moodustub ribosoom. Pikendamine– ribosoomi töötsükkel. Sisaldab kolme etappi: 1) aatRNA sidumine A-saidiga, sest P-sait on hõivatud - on vaja elongatsioonifaktoreid EF-TU, EF-TS ja GTP.. 2) transpeptidatsioon E-sait kannab üle aminohappe ja tekib peptiidside. Elongatsioonitegurid prokarüootidel: EF-TU, EF-TS, EF-G. 3 )Ümberpaigutamine– esiteks, P-saidi EF-G deatsüülitud tRNA lahkub ribosoomist, liigutades 1 tripleti 3’ otsa suunas; peptiidi liikumine A-st P-saiti - kasutatakse GTP-d ja elongatsioonifaktorit - EF-G translokaasi, A - sait on jälle vaba ja protsessi korratakse. Lõpetamine– terminatsioonikoodonite UAA, UGA, UAG äratundmine vabastavate faktorite RF 1 2 abil 3. Terminaalse koodoni sisenemisel A-saiti tRNA sellele ei kinnitu, vaid kinnitub üks terminatsioonifaktoritest, mis blokeerib elongatsiooni , millega kaasneb peptidüültransferaasi sektsiooni E esteraasi aktiivsuse aktiveerimine. Toimub peptiidi ja tRNA vaheliste estersidemete hüdrolüüs, ribosoom lahkub peptiidist, tRNA-st ja dissotsieerub subühikuteks, mida saab seejärel kasutada.
Struktuuri moodustumine toimub samaaegselt chaperone valkude - kuumašoki valkude abil. Ühe peptiidsideme sünteesiks on vaja 1ATP-d tRNA aminoatsüülimiseks (aminohapete lisamine), 1GTP-d aatRNA ühendamiseks A-saidiga ja 1GTP-d translokatsiooniks. Umbes 4 suure energiaga sideme energiakulu ühe peptiidsideme sünteesiks.
23. Laktoosi operon. Replikatsiooni reguleerib Dna valgu ja guanosiintetrafosfaadi kontsentratsioon. Geeniekspressiooni põhiregulatsioon toimub transkriptsiooni tasemel (olenevalt raku arenguastmest, kõikidest teguritest, hormoonide ja muudest regulatoorsetest komponentidest). Erinevates koerakkudes avaldub vaid 5% geenidest, 97% on vaiksed – rämps-DNA – transkriptsiooni regulaatoriteks on kronomeerid ja hulk regulatoorseid järjestusi. Kui reguleeriva valgu kinnitumine DNA-le põhjustab transkriptsiooni, siis on see positiivne (+) regulatsioon, kui transkriptsiooni supressioon on negatiivne (-) regulatsioon. Positiivne regulatsioon– geen lülitatakse välja, reguleeriva valgu kinnitumine viib sünteesi alguseni ja lõpuks lülitub geen sisse. SEE. reguleeriv valk võib olla indutseerija või aktivaator . Negatiivne regulatsioon– geen lülitatakse sisse, toimub RNA süntees, kui kinnitub valku reguleeriv faktor (valgusünteesi inhibiitor või repressor), lülitatakse geen välja. Regulaatorvalgu seondumist mõjutavad paljud hormoonid ja muud tegurid. E. Coli laktoosi operon– negatiivne regulatsioon. Selle töö põhielemendid: DNA molekulis - regulaatorpiirkond, promootor, prooperon ja kolm struktuurgeeni: lag 1, lag 2, lag 3 ja terminaator. Lag 1 – teostab ensüümi laktaasi ehk beeta-galaktosidaasi sünteesi. Lag 2 on permiaasi ensüüm, mis osaleb laktoosi transportimisel läbi membraani. Lag 3 on transatsülaasi ensüüm. Regulaator - mRNA süntees ribosoomil, viib repressorvalgu moodustumiseni, kinnitub operaatori külge (kuna tal on afiinsus), istub sellel ja kuna see promootori ja operoni piirkonnad kattuvad – RNA polümeraas ei saa promootori külge kinnituda ja transkriptsioon on välja lülitatud. Glükoos ja galaktoos pakuvad repressori ja operaatori sarnasust. Kui sarnasust pole, interakteerub laktoos repressoriga, muutes selle transformatsiooni ja see ei istu operonil, sest kaotab temaga sarnasuse. RNA polümeraas maandub promootorile ja algab sõnumitooja RNA transkriptsioon. Laktoos on indutseerija ja protsess on induktsioon, allareguleerimise vorm, mida nimetatakse seetõttu, et transkriptsioon lõpetatakse repressori lisamisega ja selle lõhustamine käivitab sünteesi. Positiivne regulatsioon – TATA tegur– on sarnasusi TATA kasti jaotisega. TATA faktor istub TATA kastil – signaal, et RNA polümeraas tunneb ära oma promootori, istub sellele ja alustab külgnevate geenide transkriptsiooni. Prokarüootides domineerib negatiivne regulatsioon, eukarüootidele pole see kasulik. Enhanser saidid (transkriptsiooni võimendajad) + reguleeriv valk suurendab transkriptsiooni. Sincers + reguleeriv valk à lülitab transkriptsiooni välja ja muudab kromosoomide struktuuri.
