2) на матрице ДНК синтезируется РНК (+)
3) происходят исправления в цепи ДНК
4) матрица РНК разрушается до одиночных нуклеотидов
Транскрипция — это синтез молекулы РНК на матричной цепи ДНК при участии РНК-полимеразы. Фермент распознаёт промотор, локально расплетает двойную спираль и последовательно присоединяет рибонуклеотиды по принципу комплементарности, формируя цепь РНК в направлении 5′→3′. Матрицей служит одна цепь ДНК, тогда как вторая, кодирующая цепь, имеет почти такую же последовательность, как образующаяся РНК, с заменой тимина на урацил.
У эукариот первичный транскрипт после синтеза может подвергаться процессингу: присоединению 5′-кэпа, полиаденилированию и сплайсингу с удалением интронов. Поэтому транскрипция не является непосредственным синтезом белка: белок образуется позднее в процессе трансляции на рибосомах, где матрицей служит уже зрелая информационная РНК. Также транскрипция не исправляет повреждения ДНК и не приводит к обязательному разрушению матричной РНК; её деградация относится к отдельным механизмам контроля стабильности и экспрессии генов.
Таким образом, ключевой признак транскрипции — перенос генетической информации с ДНК на РНК с образованием РНК-копии определённого участка генома. Процесс регулируется доступностью промотора, активностью транскрипционных факторов и состоянием хроматина; его результатом может быть информационная, транспортная, рибосомная или регуляторная РНК.
| Процесс | Матрица | Основной продукт | Ключевой фермент или структура | Отличительный признак |
|---|---|---|---|---|
| Транскрипция | Одна цепь ДНК | РНК | РНК-полимераза | Синтез РНК в направлении 5′→3′ без обязательного праймера |
| Трансляция | Информационная РНК | Полипептид | Рибосома, тРНК, аминоацил-тРНК-синтетазы | Считывание кодонов мРНК и образование пептидных связей |
| Репликация ДНК | Обе цепи ДНК | Две дочерние молекулы ДНК | ДНК-полимераза, праймаза, хеликаза | Удвоение генома перед делением клетки; требуется праймер |
| Репарация ДНК | Повреждённая молекула ДНК | Восстановленный участок ДНК | Эндонуклеазы, ДНК-полимераза, лигаза | Удаление повреждённого фрагмента и восстановление исходной последовательности |
| Деградация РНК | Готовая молекула РНК | Олигонуклеотиды и нуклеотиды | РНКазы, экзосома, системы деградации мРНК | Регуляция продолжительности жизни РНК, а не её синтез |
| Обратная транскрипция | РНК | ДНК | Обратная транскриптаза | Перенос информации с РНК на ДНК; характерен для ретровирусов и лабораторной ОТ-ПЦР |
Интенсивность транскрипции определяет уровень экспрессии соответствующего гена и зависит от регуляторных участков ДНК, включая промоторы и энхансеры. В молекулярной диагностике факт наличия или количество транскрипта оценивают, например, методом ОТ-ПЦР или RNA-seq. Нарушения транскрипции могут быть связаны с патогенными вариантами промоторных и других регуляторных областей, а также с эпигенетическими изменениями. Поэтому выявление РНК отражает не только наличие гена, но и его функциональную активность в исследуемой ткани или клетке.