Bioloogias hõlmab transkriptsiooniprotsess DNA ahela segmendi replikatsiooni messenger RNA ahelaks (mRNA). Seejärel sisaldab mRNA DNA fragmendiga komplementaarset nukleiinse aluse järjestust. Järgnev transkriptsioon toimub tuumas kõikides eukarüootides, sealhulgas inimestel, samas kui järgnev translatsioon, mRNA translatsioon tsütoplasmas konkreetseks valguks, toimub ribosoomid.
Mis on transkriptsioon?
Bioloogias hõlmab transkriptsiooniprotsess DNA ahela segmendi replikatsiooni protsessi messenger RNA (mRNA) ahelaks. Transkriptsiooniprotsess tähistab geneetilise teabe muundamise esimest etappi valgud. Erinevalt replikatsioonist ei tähenda see kogu genoomi koopia tootmist, vaid alati ainult DNA ahela spetsiifilisi segmente. DNA ahela spetsiifilises osas puruneb esmalt side topeltheeliksis selle täiendava alamahelaga, kõrvaldades vesinik võlakirjad. Kopeeritavas piirkonnas moodustatakse vaba RNA nukleotiidide lisamisel uus komplementaarne alamahel, mis koosneb aga ribonukleiinhappest happed ja mitte deoksüribonukleiinhapetest nagu DNA-s. Saadud RNA fragment on tegelikult DNA fragmendi töökoopia ja seda nimetatakse messenger RNA-ks (mRNA). Tuuma sees moodustuv mRNA eraldub DNA-st ja transporditakse läbi tuumamembraani tsütosooli, kus translatsioon, RNA koodonite muundamine vastavaks aminohappeliseks järjestuseks ehk valgu sünteesiks koht. Kolm nukleiinijärjestust (kolmikut) alused mRNA-l, mida nimetatakse koodoniteks, määravad kumbki ühe aminohappe. Vastavalt mRNA koodonite järjestusele vastavad aminohapped ühendatakse peptiidsidemete kaudu polüpeptiidide moodustamiseks ja valgud.
Funktsioon ja ülesanne
Bioloogias täidab transkriptsioon kahte peamist geneetilise teabe teisendamise protsessi, mis on saadaval DNA nukleiinse järjestusena alused, sünteesi valgud. Geneetiline teave koosneb kolmest järjestusest, mida nimetatakse triplettideks või koodoniteks, millest igaüks esindab aminohapet, kuigi mõned neist aminohapped võivad olla määratletud erinevate koodonitega. Transkriptsiooni ülesandeks on toota mRNA ahel, mille nukleiinne alused - sel juhul vastavad ribonukleiinalused, mitte deoksüribonukleiinalused - ekspresseeritud DNA segmendi komplementaarsele mustrile. Loodud mRNA vastab seega ekspresseeritud omamoodi negatiivsele mallile geen segment, mida saab kasutada kodeeritud valgu ühekordseks sünteesiks ja seejärel ringlusse võtta. Teine peamine protsess geneetilise teabe muundamiseks konkreetseteks valkudeks on translatsioon, mille käigus aminohapped on kokku aheldatud, moodustades vastavalt mRNA kodeerimisele valgud, ja seotakse peptiidselt. Transkriptsioon võimaldab geneetilist teavet selektiivselt lugeda ja transportida tuumast tsütosooli komplementaarsete koopiate kujul ja valkude ehitamiseks, sõltumata vastavast DNA segmendist. Transkriptsiooni üks eelis on see, et mRNA saamiseks saab ekspresseerida ühe DNA ahela osi, ilma et oleks vaja kogu geen püsivate füsioloogiliste miljöö muutustega ja seeläbi on oht selle omadusi muteerida või muul viisil muuta. Teine transkriptsiooni eelis on mRNA nn splaissimine ja muud tüüpi töötlemine. MRNA vabastatakse kõigepealt nn intronitest, funktsionaalsetest koodonitest, mis ei kodeeri aminot happedühendamise teel. Lisaks võib ensüümi polü (A) polümeraasi abil lisada mRNA-le adeniini nukleotiide. Inimestel, nagu ka teistel imetajatel, koosneb see lisa (polü (A) sabaks) umbes 250 nukleotiidist. Polü (A) saba lüheneb, kui mRNA molekul vananeb, ja määrab selle bioloogilise poolväärtusaja. Kuigi polü (A) saba kõik funktsioonid ja ülesanded pole piisavalt teada, näib vähemalt kindel, et see kaitseb mRNA molekuli lagunemise eest ja parandab valguks konverteeritavust (translatatavust).
Haigused ja vaevused
Sarnaselt rakkude jagunemisele, kus genoomi replikatsioonis võib esineda vigu, on kõige sagedamini transkriptsiooniga seotud probleem „kopeerimisviga“. Kas koodron unustatakse mRNA sünteesi käigus või luuakse konkreetse DNA koodoni jaoks vale mRNA koodon. Hinnanguliselt esineb selline kopeerimisviga umbes ühes tuhandes eksemplaris. Mõlemal juhul sünteesitakse valk, mis integreerib soovimatu aminohappe vähemalt ühte kohta. Mõju spekter varieerub „märkamatust“ kuni sünteesitud valgu täieliku rikkumiseni. Kui geen mutatsioon toimub replikatsiooni ajal või muude asjaolude tõttu, muteeritud nukleiinne alusjärjestus transkribeeritakse, kuna transkriptsiooniprotsess ei hõlma koodonite õigsuse kontrollimist. Kuid kehal on selge DNA parandusmehhanism, mis hõlmab inimestel rohkem kui 100 geeni. Mehhanism koosneb keerukast süsteemist geenimutatsiooni viivitamatuks parandamiseks või kahjustatud nukleiinse aluse järjestuse asendamiseks või mõju minimeerimiseks, kui kaks esimest võimalust on välistatud. Asjaolu, et transkriptsioon toimub ilma geenide eelneva testimiseta, on oht, et transkriptsioon võib olla seotud ka levikuga viirused, kui viirused viivad peremeesrakku omaenda DNA ja põhjustavad peremeesrakul replikatsiooni või transkriptsiooni teel viiruste genoomi või selle osade paljunemist. Need võivad siis põhjustada vastava haiguse. See kehtib põhimõtteliselt igat tüüpi viirused.
