2) транскрипция (+)
3) репликация
4) элонгация
Транскрипция — это синтез молекулы РНК на матрице ДНК. В процессе участвует РНК-полимераза, которая распознаёт промотор, локально расплетает двойную спираль ДНК и присоединяет рибонуклеотиды в соответствии с принципом комплементарности. Матрицей служит только одна цепь ДНК, а синтез РНК осуществляется в направлении 5′→3′.
Транскрипция включает стадии инициации, элонгации и терминации. У эукариот первичный транскрипт, или пре-мРНК, подвергается процессингу: кэпированию 5′-конца, полиаденилированию 3′-конца и сплайсингу с удалением интронов. В результате формируется зрелая информационная РНК, которая может быть использована рибосомами для синтеза белка. В зависимости от типа РНК и организма транскрипция осуществляется различными РНК-полимеразами и регулируется транскрипционными факторами.
Транскрипцию необходимо отличать от репликации и трансляции: репликация обеспечивает удвоение ДНК, а трансляция — синтез полипептидной цепи по информации матричной РНК. Элонгация не является самостоятельным процессом передачи генетической информации, а представляет собой этап последовательного удлинения синтезируемой цепи.
| Процесс или этап | Матрица | Продукт | Ключевой фермент или аппарат | Биологическое значение |
|---|---|---|---|---|
| Транскрипция | Одна цепь ДНК | РНК | РНК-полимераза | Перенос информации с ДНК на РНК; первый этап реализации генетической информации |
| Репликация | Обе цепи исходной ДНК | Две дочерние молекулы ДНК | ДНК-полимераза, хеликаза, праймаза и другие ферменты | Удвоение генома перед делением клетки |
| Трансляция | Матричная РНК | Полипептидная цепь | Рибосома, тРНК, аминокислотил-тРНК-синтетазы | Синтез белка на основе последовательности кодонов мРНК |
| Инициация транскрипции | Участок ДНК в области промотора | Начальный фрагмент РНК | РНК-полимераза и транскрипционные факторы | Определяет начало и регулируемость считывания гена |
| Элонгация | Матричная цепь ДНК или РНК — в зависимости от процесса | Удлиняющаяся цепь РНК, ДНК или белка | Полимераза или рибосомный комплекс | Последовательное присоединение мономеров к растущей цепи |
| Терминация транскрипции | Участок ДНК с сигналом окончания | Завершённый первичный транскрипт | РНК-полимераза и факторы терминации | Остановка синтеза и высвобождение молекулы РНК |
В лабораторной генетике принцип транскрипции лежит в основе методов оценки экспрессии генов, включая выделение РНК и обратную транскрипцию с последующей ПЦР в реальном времени. Нарушения регуляции транскрипции могут приводить к недостаточной или избыточной экспрессии генов и участвовать в патогенезе наследственных и онкологических заболеваний. Для обратной транскрипции используется фермент обратная транскриптаза, который синтезирует ДНК на матрице РНК; это отдельный процесс, не изменяющий определения транскрипции.