Iniciācija ir pirmais solis un tādējādi sagatavošanās tulkošanai, transkripcijai un replikācijai. Šie posmi kopā būtībā vadīt uz gēns izteiksme. Uzsākšanai ir nozīme arī patofizioloģijā attiecībā uz tādām slimībām kā vēzis.
Kas ir iniciācija?
Iniciācija ir pirmais solis un tādējādi sagatavošanās tulkošanai, transkripcijai un replikācijai. Šie posmi kopā būtībā vadīt uz gēns izteiksme. Tulkošana ietver valodas sintēzi proteīni dzīvo organismu šūnās, izmantojot kopētu ģenētisko informāciju. Transkripcija turpretī ir RNS sintēze, izmantojot DNS kā šablonu, kā rezultātā rodas RNS. Tāpat kā tulkošana, arī transkripcija ir būtiska gēns izteiksme. Iekšpusē ģenētika, replikācija ir DNS kopiju ražošana. Katrs no iepriekš minētajiem procesiem sastāv no vairākām fāzēm. Gan replikācijas, gan tulkošanas, gan transkripcijas pirmais posms ir iniciācija. Tādējādi iniciācija ir visu gēnu ekspresijas sastāvdaļu sākuma process. Parasti pirms iniciācijas tiek izveidots tā sauktais preinitiation komplekss. Transkripcijas, tulkošanas un replikācijas iniciācijas savā starpā atšķiras pēc procesa rakstura un mērķa. Turklāt iniciācijas fāze atšķiras ar dzīvības formu un attiecīgi norisinās citādi eikariotos nekā prokariotos.
Funkcija un uzdevums
Lai sāktu tulkošanu, tiek izveidots pirmsiniciācijas komplekss. Šis komplekss sastāv no tā sauktās ribosomas 40S apakšvienības un ierosinātāja tRNAMet. Tas satur arī GTP un iniciācijas faktorus. Šo elementu kombinācija atpazīst nobriedušu mRNS 5 'galā, var to saistīt un pārbaudīt nākamajā analīzes posmā no 5'3' virziena. Šie procesi notiek līdz brīdim, kad izmeklēšanas komplekss atpazīst tā saukto start kodonu jeb AUG. Pēc šī kodona atpazīšanas ribosomu 60S apakšvienība saistās ar to, izraisot iniciācijas faktoru atbrīvošanos. Tikai pēc tam mRNS tulkošana var notikt tulkošanas nozīmē. Visos eikariotos gēnu izteiksmīgais transkripcijas posms ir atkarīgs arī no pirmsiniciācijas kompleksa, kas sastāv no dažādiem transkripcijas faktoriem. Kompleksā iesaistītie faktori ir TFIIA, TFIID, TFIIB un TFIIF. DNS veidne tiek ievadīta RNS polimerāzes katalītiskajā centrā, lai atvieglotu sākotnējās fosfodiesteru saites veidošanos. Tikai šis apakšsolis uzsāk faktisko transkripciju. Replikācijas iniciācijas fāzē atkal tiek aktivizēta DNS amplifikācija, pārtraucot DNS dubulto spirāli. Šī sadalīšana notiek noteiktā DNS punktā un tiek realizēta ar helikāzes palīdzību. Pēc marķēšanas ar primāzi polimerāze pievienojas šķeltai DNS. Replikācijas sākumā spirālveida DNS šūnā atrodas nesakārtotā, apļveida vai lineārā izkārtojumā un ir arī savīti. Lai to atkārtotu, vispirms jāatsavina eikariotu DNS, kā rezultātā palielinās DNS dubulto virkņu savērpšanās. Replikācijas uzsākšanas laikā notiek arī DNS virkņu šķelšanās. Replikācijas fāzes uzsākšanai ir nepieciešama tā dēvētā replikācijas izcelsme, no kuras atkarīgs sākuma punkts. Šajā izcelsmē ūdeņradis sasaistīšana starp bāzes iniciēšanas laikā no atsevišķiem pavedieniem tiek atdalīta. Pēc virzienu atvēršanas notiek gruntēšana. RNS fragments, saukts arī par grunts, ar RNS polimerāzes primāzes palīdzību tiek piestiprināts pie brīvajiem atsevišķajiem pavedieniem. Šis komplekss atbilst primosomai, un DNS polimerāze to izmanto kā “lēciena sākumu”. Kad DNS polimerāze ir sākusi otrās DNS virknes sintēzi, tā darbojas līdz galam. Tādējādi jebkura replikācijas regulēšana notiek iniciācijas fāzē.
Slimības un traucējumi
Patofizioloģijā iniciācijas jēdzienam ir nozīme galvenokārt vēzis šūnas. Ļaundabīgo procesu sākums būtībā ir saistīts ar kaitīgas un mutanogēnas ietekmes iedarbību. Kancerogenēzes ģenētiskie mehānismi ietver punktu mutāciju, amplifikāciju, dzēšanu un hromosomu pārkārtošanos. Šajā kontekstā punktu mutācija ir gēnu mutācijas variants, kurā DNS notiek īpaša nukleotīda apmaiņa, pievienošana vai aizstāšana. Rezultātā punktu mutācijas var būt aizstāšanas, pārejas un transversācijas, ievietošanas vai dzēšanas. Tādējādi punktu mutācija izraisa izmaiņas gēnu produktā olbaltumvielu biosintēzē. Amplifikācija ietver šūnu procesu vai molekulāri ģenētisku procedūru, lai pastiprinātu nukleīnskābi, kas kancerogēzes gadījumā noved pie kancerogēzes. Svītrojumi savukārt atbilst DNS segmentu zudumam, kas var atbilst viena zaudējumam bāzes vai lielākas bāzes secības visu hromosomu segmentu izteiksmē. Ja nu vienīgi viens bāzes tiek ietekmēti, dzēšana parasti notiek punktu mutācijas kontekstā. Ja, izdzēšot, tiek mainīta visa hromosoma, tiek izmantots termins hromosomu aberācija. Saistībā ar kancerogēzi pētnieki pēta iepriekš minētos procesus par to nozīmi ļaundabīgo šūnu ierosināšanā. Šo pētījumu centienu mērķis ir attīstīt dažādus pasākumus forums vēzis profilakse. Tādējādi kancerogenēzes kontekstā iniciācija ir pirmais solis un, rezumējot, tiek aprakstīta mutācija, kas šūnā notiek kancerogēna rezultātā. Teorētiski šo mutāciju var novērst ar DNS labošanu vai arī ar apoptozi (šūnu nāve). Tomēr, it īpaši gados vecākiem pacientiem, DNS remonta mehānismi vairs nav pietiekami spēcīgi, lai novērstu mutāciju. Tādējādi kancerogēnā mutācija ir neatgriezeniska. Kancerogenezē šāda mutācija vienmēr ietekmē gēnu, kas kontrolē šūnu ciklu un šūnu dalīšanos. Kancerogēni ir genotoksiski līdzekļi, kas stāvoklis ļaundabīgu iniciāciju un obligāti izraisa mutāciju.
