חניכה

ה חניכה הוא הצעד הראשון ובכך ההכנה לתרגום, לתמלול ושכפול. יחד, שלבים אלה מובילים בעיקר לביטוי גנים. החניכה משחקת גם תפקיד בפתופיזיולוגיה ביחס למחלות כמו סרטן.

מהי חניכה?

במהלך התרגום, מידע גנטי מועתק מוביל לסינתזה של חלבונים בתאים של אורגניזמים חיים. לעומת זאת, שעתוק הוא הסינתזה של RNA באמצעות DNA כתבנית, ממנה נוצר ה- RNA.

בדומה לתרגום, שעתוק הוא חלק חיוני בביטוי הגנים. בגנטיקה, שכפול הוא ייצור של עותקי DNA. כל אחד מהתהליכים שהוזכרו מורכב מכמה שלבים. השלב הראשון של שכפול ותרגום ותמלול הוא התחלה. חניכה היא תהליך ההתחלה של כל מרכיבי ביטוי הגנים. ככלל, קדמה לחניכה יצירת מתחם שנקרא טרום חניכה.

היזמות לתמלול, תרגום ושכפול נבדלות זו מזו באופי ובתכלית הרצף שלהם. בנוסף, שלב החניכה שונה מצורת החיים ולכן הוא שונה באוקריוטות מאשר בפרוקריוטות.

פונקציה ומשימה

מתחם טרום חניכה מתחיל התרגום. מתחם זה מורכב מיחידת המשנה ה -40S של הריבוזום ומהיוזם tRNAMet. זה כולל גם גורמי GTP וגורמי חניכה. השילוב של אלמנטים אלה מזהה mRNA בוגר בסוף 5 ', יכול לקשור אותם ולבחון אותם בשלב ניתוח לאחר מכן מכיוון 5' → 3 '.

תהליכים אלה מתרחשים עד שהמתחם שאותו נחקר מכיר בקודון התחל או AUG שנקרא. לאחר זיהוי קודון זה, יחידת המשנה ריבוזומלית 60S נקשרת אליו וגורמת להתמוסס של גורמי החניכה. רק אז התרגום ל- mRNA יכול להתבצע במובן של התרגום.

שלב התעתוק המבטא גנים בכל האוקריוטות תלוי גם במתחם טרום התחלה, המורכב מגורמי שעתוק שונים. במתחם מעורבים גורמים כמו TFIIA, TFIID, TFIIB ו- TFIIF.

תבנית ה- DNA מוזנת למרכז הקטליטי של פולימראז RNA על מנת להקל על היווצרות קשר פוספודיאסטר ראשון. התעתיק בפועל מתחיל רק דרך שלב חלקי זה. בשלב ההתחלה של הכפול, שוב משוכפל ה- DNA על ידי שבירת הסליל הכפול של ה- DNA. פירוק זה מתרחש בנקודה מסוימת ב- DNA ומיושם בעזרת הליקייס.

לאחר תיוג עם פרימזה נמצא פולימראז על ה- DNA השבור ומצטבר. בתחילת ההעתקה, ה- DNA הסלילי נמצא בתא במערך לא סדיר, מעגלי או ליניארי וגם מעוות. על מנת לשכפל, יש תחילה להתיר את ה- DNA האוקריוטי, מה שמוביל להתפתלות הולכת וגוברת של גדילי ה- DNA הכפולים. במהלך התחלת השכפול מתרחשת גם המחשוף של גדילי ה- DNA.

לצורך התחלת שלב השכפול, נדרש מקור הכפול לשכפול עליו נקודת ההתחלה תלויה. במקור זה, הקשר המימן בין בסיסי הגדילים הבודדים נשבר במהלך ההתחלה. לאחר פתיחת הגדילים מתרחשת תחול. חתיכת RNA, הנקראת גם פריימר, מחוברת לחוטים היחידים החופשיים באמצעות פרימאס RNA פולימראז.

קומפלקס זה תואם את הפרימוזום ומשמש את פולימראז ה- DNA כ"עזרה התחלתית ". כאשר הפולימראז של ה- DNA מתחיל לסנתז את גדיל ה- DNA השני, הוא עובד עד לסיום. כך כל ויסות של שכפול מתרחשים בשלב החניכה.

מחלות ומחלות

בפתופיזיולוגיה, מושג החניכה ממלא תפקיד במיוחד בקשר לתאי סרטן. התחלת תהליכים ממאירים נובעת בעיקר מחשיפה להשפעות מזיקות ומוטנוגניות. המנגנונים הגנטיים של קרצינוגנזה כוללים מוטציה נקודתית, הגברה, מחיקה וסידור מחדש של הכרומוזומים.

בהקשר זה, המוטציה הנקודתית היא וריאציה של המוטציה של הגן, בה יש חילוף, הוספה או החלפה של נוקלאוטיד ספציפי בתוך ה- DNA. מוטציות נקודתיות יכולות אפוא להיות החלפות, מעברים וטרנסורסציות, הכנסות או מחיקות. מוטציה נקודתית מובילה לשינויים במוצר הגנים בסינתזת חלבון.

במהלך ההגברה מתרחש תהליך תא או תהליך גנטי מולקולרי שכפול של החומצה הגרעינית, מה שמביא לסרטן במקרה של סרטן. מחיקות בתורן מתאימות לאובדן קטעי DNA, שיכולים להתאים לאובדן של בסיסים בודדים או רצפי בסיס גדולים יותר במובן של קטעי כרומוזומים שלמים. אם רק בסיסים בודדים מושפעים, המחיקה מתרחשת בדרך כלל כחלק ממוטציה נקודתית. אם כרומוזום שלם משתנה באמצעות מחיקה, הוא מכונה סטייה של כרומוזום.

בנוגע לסרטן הדם, התהליכים המוזכרים נבדקים על ידי מחקרים על תפקידם בהתחלת תאים ממאירים. מטרת מאמצי המחקר הללו היא פיתוח אמצעים שונים למניעת סרטן. בקשר לסרטן המחלה, החניכה מייצגת את הצעד הראשון ומסכמת את המוטציה שעובר תא עקב מסרטנים. באופן תיאורטי, ניתן לבטל מוטציה זו על ידי תיקון DNA או לכבות אותה באמצעות אפופטוזיס (מוות תאים).

אולם במיוחד בקרב חולים מבוגרים, מנגנוני תיקון ה- DNA כבר אינם חזקים בכדי לחסל את המוטציה. המוטציה המסרטנת היא אפוא בלתי הפיכה. מוטציה כזו משפיעה תמיד על גן בסרטן המחלה השולט על מחזור התא ועל חלוקת התאים. קרצינוגנים הם חומרים גנווטוקסיים הגורמים לחניכה ממאירה ובהכרח גורמים למוטציה.