رونویسی ژن چیست؟

رونویسی ژن همان سنتز RNA از DNA است. اطلاعات ژنتیکی از DNA به پروتئین منتقل می شود ، ماده ای که به ارگانیسم ها شکل می دهد. این جریان اطلاعات از طریق فرایندهای پی در پی رونویسی (DNA به RNA) و ترجمه (RNA به پروتئین) رخ می دهد. رونویسی در صورت نیاز به یک محصول ژن خاص در یک زمان خاص یا در یک بافت خاص اتفاق می افتد.

ژن اینترون و اگزون

ژن ها از مناطق پروموتر و مناطق متناوبی از اینترون ها (توالی های غیر رمزگذار) و اگزون ها (توالی های کد کننده) تشکیل شده اند. تولید یک پروتئین عملکردی شامل رونویسی ژن از DNA به RNA ، حذف اینترون ها و جدا کردن اگزون ها ، ترجمه توالی های RNA متصل شده به یک زنجیره اسیدهای آمینه و تغییر پس از ترجمه مولکول پروتئین است.

در حین رونویسی ، فقط یک رشته DNA کپی می شود. به این رشته الگوی گفته می شود و مولکول های RNA تولید شده RNA پیام رسان تک رشته ای (mRNA) هستند. رشته DNA که با mRNA مطابقت دارد رشته کدگذاری یا sense نامیده می شود. در یوکاریوت ها (موجوداتی که هسته دارند) محصول اولیه رونویسی را Pre-mRNA می نامند. Pre-mRNA  قبل از تولید mRNA بالغ و قابل ترجمه به واسطه ریبوزوم ، از طریق splicing به طور گسترده ویرایش می شود. رونویسی فعال یک ژن، نیاز به فعالیت آن ژن خاص در سلول یا بافت خاص یا در زمان معین بستگی دارد.

بخش های کوچکی از DNA توسط آنزیم RNA پلیمراز به RNA رونویسی می شود. اولین قدم شناسایی، یک توالی خاص در DNA به نام پروموتر است که بیانگر شروع ژن است. در این مرحله دو رشته DNA از هم جدا می شوند و RNA پلیمراز شروع به کپی برداری از یک نقطه خاص در یک رشته DNA با استفاده از نوع خاصی از نوکلئوزید حاوی قند به نام ریبونوکلئوزید 5’-تری فسفات می کند تا سنتز زنجیره را آغاز کند. ریبونوکلئوزید تری فسفات های اضافی به عنوان سوبسترا استفاده می شود و با شکستن پیوند فسفات پر انرژی آن ها ، ریبونوکلئوزید مونوفسفات ها در زنجیره RNA در حال سنتز گنجانیده می شوند. هر ریبونوکلئوتید پی در پی توسط قوانین جفت سازی بازهای مکمل DNA هدایت می شود. به عنوان مثال ، یک C (سیتوزین) در DNA ، ترکیب G (گوانین) در RNA را هدایت می کند. به همین ترتیب ، یک G در DNA تبدیل به C در RNA ، T (تیمین) به A (آدنین) و A به U (اوراسیل) کپی می شود. سنتز تا رسیدن به یک سیگنال خاتمه ادامه می یابد ، در آن زمان RNA پلیمراز DNA را رها می کند و مولکول RNA آزاد می شود.

همانند بسیاری از ژن ها در پروکاریوت ها، سیگنالهایی به نام “اوپرتور” وجود دارد که در آن پروتئین های تخصصی به نام بازدارنده به DNA متصل می شوند و از دسترسی RNA پلیمراز به DNA جلوگیری می کنند. بنابراین این پروتئین های سرکوبگر با جلوگیری از فعالیت فیزیکی RNA پلیمراز از رونویسی ژن جلوگیری می کنند. به طور معمول ، سرکوبگرها وقتی سیگنال هایی از مولکول های دیگر سلول دریافت می کنند که نشان می دهد ژن باید بیان شود ، رونویسی را آزاد می کنند. جلوی برخی از ژن های پروکاریوتی سیگنال هایی قرار دارند که پروتئین های فعال کننده برای تحریک رونویسی به آن ها متصل می شوند.

رونویسی در یوکاریوت ها پیچیده تر از پروکاریوت ها است. RNA پلیمراز یوکاریوت ها از پلیمراز 5 زیر واحدی پروکاریوت ها پیچیده تر است. علاوه بر این ، فاکتور های بیشتری وجود دارد که این فرآیند را تنظیم می کنند. این پروتئین های جانبی فاکتورهای رونویسی نامیده می شوند و معمولاً به سیگنال هایی از داخل سلول پاسخ می دهند که نشان می دهد آیا نسخه برداری لازم است یا خیر. در بسیاری از ژن های انسانی ، قبل از رونویسی موثر، نیاز به چندین فاکتور رونویسی است. یک عامل رونویسی می تواند باعث سرکوب یا فعال شدن بیان ژن در یوکاریوت ها شود.