Iniciace je prvním krokem a tedy přípravou na překlad, transkripci a replikaci. Společně tyto fáze v zásadě vést na gen výraz. Zasvěcení také hraje roli v patofyziologii s ohledem na nemoci, jako je rakovina.
Co je zasvěcení?
Iniciace je prvním krokem a tedy přípravou na překlad, transkripci a replikaci. Společně tyto fáze v zásadě vést na gen výraz. Překlad zahrnuje syntézu Proteinů v buňkách živých organismů pomocí kopírované genetické informace. Transkripce, na rozdíl od toho, je syntéza RNA pomocí DNA jako templátu, vedoucí k RNA. Stejně jako překlad je i transkripce nezbytnou součástí gen výraz. V rámci genetikareplikace je produkce kopií DNA. Každý z výše uvedených procesů sestává z několika fází. První fází replikace, translace a transkripce je iniciace. Iniciace je tedy počátečním procesem všech složek genové exprese. Zasvěcení obvykle předchází produkce takzvaného preiniciačního komplexu. Zahájení transkripce, translace a replikace se navzájem liší povahou a účelem jejich procesu. Kromě toho se fáze zasvěcení liší podle formy života a podle toho probíhá u eukaryot odlišně než u prokaryot.
Funkce a úkol
K zahájení překladu je vytvořen preiniciační komplex. Tento komplex se skládá z takzvané 40S podjednotky ribozomu a iniciátoru tRNAMet. Obsahuje také GTP a iniciační faktory. Kombinace těchto prvků rozpoznává zralou mRNA na 5 'konci, může ji vázat a zkoumat v následném analytickém kroku ze směru 5'3'. Tyto procesy probíhají, dokud vyšetřující komplex nerozpozná takzvaný start kodon nebo AUG. Po rozpoznání tohoto kodonu se na něj váže ribozomální podjednotka 60S, což způsobí uvolnění iniciačních faktorů. Teprve potom může probíhat překlad mRNA ve smyslu překladu. U všech eukaryot závisí genově expresivní krok transkripce také na preiniciačním komplexu skládajícím se z různých transkripčních faktorů. Mezi faktory zahrnuté v komplexu patří TFIIA, TFIID, TFIIB a TFIIF. Templát DNA se přivádí do katalytického centra RNA polymerázy, aby se usnadnila tvorba počáteční fosfodiesterové vazby. Pouze tento dílčí krok iniciuje skutečnou transkripci. V iniciační fázi replikace se amplifikace DNA opět spustí rozbitím dvojité šroubovice DNA. K tomuto rozbití dochází v určitém bodě DNA a je realizováno pomocí helikázy. Po značení primázou se polymeráza váže na rozbitou DNA. Na začátku replikace je šroubovicová DNA v buňce přítomna v neuspořádaném, kruhovém nebo lineárním uspořádání a je také zkroucená. Aby bylo možné replikovat, musí být eukaryotická DNA nejprve rozpletena, což má za následek zvýšení zkroucení dvouvláknových DNA. Během zahájení replikace dochází také ke štěpení řetězců DNA. Pro zahájení fáze replikace je vyžadován tzv. Počátek replikace, od kterého závisí výchozí bod. V tomto původu vodík vazba mezi základy během iniciace je odděleno jedno vlákno. Po otevření pramenů nastává priming. Fragment RNA, nazývaný také primer, je připojen k volným jednoduchým řetězcům pomocí RNA polymerázové primázy. Tento komplex odpovídá primosomu a je používán DNA polymerázou jako „skokový start“. Jakmile DNA polymeráza zahájila syntézu druhého řetězce DNA, postupuje k ukončení. K jakékoli regulaci replikace tedy dochází v iniciační fázi.
Nemoci a poruchy
V patofyziologii hraje koncept zasvěcení roli především v kontextu rakovina buňky. Zahájení maligních procesů je v zásadě způsobeno vystavením škodlivým a mutanogenním vlivům. Genetické mechanismy karcinogeneze zahrnují bodovou mutaci, amplifikaci, deleci a přeskupení chromozomů. V této souvislosti je bodová mutace variantou genové mutace, při které dochází k výměně, přidání nebo nahrazení konkrétního nukleotidu v DNA. Bodovými mutacemi mohou být následně substituce, přechody a transverze, inzerce nebo delece. Bodová mutace tedy vede ke změnám v genovém produktu v biosyntéze bílkovin. Amplifikace zahrnuje buněčný proces nebo molekulárně genetický postup k amplifikaci nukleové kyseliny, což v případě karcinogeneze vede ke karcinogenezi. Delece zase odpovídají ztrátě segmentů DNA, což může odpovídat ztrátě jediného základy nebo větší sekvence bází, pokud jde o celé segmenty chromozomu. Kdyby jen svobodný základy jsou ovlivněny, k deleci obvykle dochází v kontextu bodové mutace. Pokud je celý chromozom změněn delecí, použije se termín chromozomální aberace. V souvislosti s karcinogenezí výzkumníci zkoumají výše uvedené procesy pro jejich roli při iniciaci maligních buněk. Cílem těchto výzkumných snah je vyvinout různé opatření for rakovina prevence. V kontextu karcinogeneze tedy zahájení představuje první krok a v souhrnu popisuje mutaci, kterou buňka prochází v důsledku karcinogenu. Teoreticky lze tuto mutaci eliminovat opravou DNA nebo eliminovat apoptózou (buněčnou smrtí). Avšak zejména u starších pacientů mechanismy opravy DNA již nejsou dostatečně silné, aby mutaci eliminovaly. Karcinogenní mutace je tedy nevratná. V karcinogenezi je taková mutace vždy ovlivněna genem, který řídí buněčný cyklus a dělení buněk. Karcinogeny jsou genotoxické látky, které stav maligní zahájení a nutně způsobit mutaci.
