Eötvös Loránd Tudományegyetem Könyvtártudományi Informatikai Tanszék Fülöp Géza Az információ

Mivel a DNS-polimeráz nem tudja új lánc szintézisét megkezdeni, először az RNS-polimeráz enzim egy rövid RNS-szegmentet (primert) szintetizál, s a DNS-polimeráz ehhez kapcsolja a soron következő molekulákat. A szintézis minden irányban folytatódik, s első lépésben nem összefüggő DNS-lánc, hanem mintegy ezer nukleotidból álló szakaszok keletkeznek, amelyeket azután a DNS-ligáz kapcsol össze. Az RNS-primert a DNS-polimeráz bontja le, s tölti be a helyét a megfelelő dezoxiribonukleotidokkal.

Az új láncok, a replikák, a régiekkel, a templátokkal az eredetivel teljesen megegyező kettős spirálokat hoznak létre. Mivel az egyik lánc az eredeti DNS-ből származik, az önmeg­kettőződésnek ezt a formáját szemikonzervatív replikációnak nevezzük.

A két testvér kromatidát az osztódási szakaszban a sejt átellenes pólusából szertefutó vékony orsófonalak a centromérának nevezett szakaszhoz kapcsolódva szétválasztják.

Átírás, átfordítás

Az első szakasz az átírás, transzkripció. Ebben a szakaszban szintetizálódik a hírvivő, messenger mRNS, amely a DNS-ről leolvasott információt a szintézis helyére viszi.

Az átírás azzal kezdődik, hogy az RNS-polimeráz szigma faktor nevű alkatrésze, felismerve a DNS egyik kitüntetett, sajátos szekvenciájú szakaszát, a prometert, vele preiniciációs komplexet alkot, s ha nem kerül akadály az útjába - erről alább -, addig csúszik a DNS-láncon, amíg eljut egy TA TA szekvenciát tartalmazó szakaszhoz. Ezen a szakaszon a DNS könnyen despiralizálódik, felnyílik. Ettől kb. 20-30 nukleotidnyi távolságra az enzim rábukkan a starttripletre, s megkezdi a szintézist. A DNS egyik szála átíródik. Ahogy a polimeráz halad a szálon, a DNS-nukleotidok bázisainak kiegészítő bázisait tartalmazó RNS építőkövei kapcsolódnak a növekvő lánchoz. Az RNS építőkövei szintén nukleotidtrifoszfátok, csak timin helyett uracil áll. Az elkészült mRNS a DNS komplementere.

A szintézis megkezdése után kb. 1 másodperccel, amikor a lánc mintegy 30 nukleotid hosszú­ságot ért el, fejére kémiai védelmet nyújtó sapka kerül. Ezután tovább folyik a szintézis, másodpercenként 30-50 nukleotid sebességgel. A keletkezett átirat elérheti a 200.000 nukleotid hosszúságot. Az emberi sejtekben az átlagérték 5.000 nukleotid.

A szintézis akkor fejeződik be, amikor az enzim egy ún. terminátor szekvenciához ér. Feltételezik, hogy ez a szekvencia G-C-ben gazdag, nehezen denaturálható, s rajta az enzim nem tud továbbhaladni. A szintézis befejezésekor az elkészült átirat leválik a DNS-ről, s az ismét felveszi kettős spirál szerkezetét.

Ez az elsődleges átirat azonban még nem a kész mRNS. A lánc először “érési folyamaton” megy keresztül. Az utófeldolgozás azzal kezdődik, hogy a lánc végéhez farok kapcsolódik. Majd a láncból kihasadnak egyes szakaszok, és a végek újra összekapcsolódnak. Kiderült ugyanis, hogy az eukarióta sejtek génjeiben a fehérjéket kódoló szakaszok olyan szakaszokkal váltakoznak, amelyeknek nincs “értelmük” (a gének darabokban, szétszórtan helyezkednek el a láncban). Előbbieket extronoknak, utóbbiakat intronoknak nevezték el. Az intronok, az “üres” szakaszok, sokszor hosszabbak, mint az extronok. Hogy ennek a diszkontinuitásnak mi a szerepe, azon még vitatkoznak a tudósok. Valószínű, hogy szerepe van az evolúcióban, s az is előfordulhat, hogy egy DNS-szakasz extron lehet az egyik és intron egy másik funkció szempontjából.

Az mRNS utófeldolgozásában, újraszerkesztésében fontos szerepe van egy kisméretű ribonukleoproteinnek (small nuclear RNP, snRNP), amely egy uracilban gazdag rövid RNS molekulából és különböző fehérjemolekulákból áll. Ez a molekula vesz részt az intronok kijelölésében és kihasításában. A kész mRNS-t egy fehérjemolekula a “hátára veszi”, s kiviszi a sejtmagból a citoplazmába, a fehérjeszintézis színhelyére.