Khởi đầu là bước đầu tiên và do đó là bước chuẩn bị cho quá trình dịch mã, phiên mã và sao chép. Cùng với nhau, các giai đoạn này về cơ bản dẫn đến gen biểu hiện. Khởi đầu cũng đóng một vai trò trong sinh lý bệnh đối với các bệnh như ung thư.
Khai tâm là gì?
Khởi đầu là bước đầu tiên và do đó là bước chuẩn bị cho quá trình dịch mã, phiên mã và sao chép. Cùng với nhau, các giai đoạn này về cơ bản dẫn đến gen biểu hiện. Dịch thuật liên quan đến việc tổng hợp protein trong tế bào của sinh vật sống nhờ thông tin di truyền được sao chép. Ngược lại, phiên mã là quá trình tổng hợp RNA sử dụng DNA làm khuôn mẫu, tạo ra RNA. Giống như dịch thuật, phiên âm là một phần thiết yếu của gen biểu hiện. Trong vòng di truyền học, sao chép là sản xuất các bản sao DNA. Mỗi quá trình trên bao gồm một số giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên của cả quá trình sao chép, dịch mã và phiên mã là giai đoạn khởi đầu. Như vậy, khởi đầu là quá trình bắt đầu của tất cả các thành phần của biểu hiện gen. Thông thường, sự khởi đầu được diễn ra trước khi tạo ra một phức hợp được gọi là tiền khởi đầu. Các bước khởi đầu của quá trình phiên mã, dịch mã và sao chép khác nhau về bản chất và mục đích của quá trình của chúng. Ngoài ra, giai đoạn khởi đầu khác với dạng sống và do đó diễn ra ở sinh vật nhân thực khác với sinh vật nhân sơ.
Chức năng và nhiệm vụ
Để bắt đầu quá trình dịch, một phức hợp tiền khởi đầu được hình thành. Phức hợp này bao gồm cái gọi là tiểu đơn vị 40S của ribosome và chất khởi đầu tRNAMet. Nó cũng chứa GTP và các yếu tố khởi tạo. Sự kết hợp của các yếu tố này nhận ra mRNA trưởng thành ở đầu 5 ', có thể liên kết nó và kiểm tra nó trong bước phân tích tiếp theo từ hướng 5'3'. Các quá trình này diễn ra cho đến khi tổ hợp điều tra nhận ra cái gọi là codon bắt đầu hoặc AUG. Sau khi nhận ra codon này, tiểu đơn vị 60S của ribosome liên kết với nó, khiến các yếu tố khởi đầu được giải phóng. Chỉ khi đó, quá trình dịch mã mRNA mới diễn ra theo nghĩa dịch mã. Ở tất cả các sinh vật nhân thực, bước biểu hiện gen của quá trình phiên mã cũng phụ thuộc vào một phức hợp khởi đầu bao gồm các yếu tố phiên mã khác nhau. Các yếu tố liên quan đến phức hợp bao gồm TFIIA, TFIID, TFIIB và TFIIF. Khuôn mẫu của DNA được đưa đến trung tâm xúc tác của RNA polymerase để tạo điều kiện hình thành liên kết phosphodiester ban đầu. Chỉ có bước phụ này mới bắt đầu phiên mã thực sự. Trong giai đoạn bắt đầu sao chép, quá trình khuếch đại DNA lại được kích hoạt bằng cách bẻ gãy chuỗi xoắn kép DNA. Sự phá vỡ này diễn ra tại một điểm cụ thể trên DNA và được thực hiện với sự hỗ trợ của helicase. Sau khi gắn nhãn với primase, một polymerase sẽ tự gắn vào DNA bị hỏng. Khi bắt đầu sao chép, DNA dạng xoắn có trong tế bào sắp xếp không trật tự, hình tròn hoặc mạch thẳng và cũng có dạng xoắn. Để được sao chép, trước tiên DNA của sinh vật nhân thực phải được tháo xoắn, dẫn đến việc tăng khả năng xoắn của các sợi kép DNA. Trong quá trình bắt đầu sao chép, sự phân cắt của các sợi DNA cũng xảy ra. Để bắt đầu giai đoạn sao chép, cái gọi là nguồn gốc sao chép là bắt buộc, từ đó điểm bắt đầu phụ thuộc. Tại nguồn gốc này, khinh khí liên kết giữa căn cứ của các sợi đơn được tách ra trong quá trình khởi tạo. Sau khi mở các sợi, quá trình sơn lót diễn ra. Một đoạn RNA, còn được gọi là đoạn mồi, được gắn vào các sợi đơn tự do nhờ RNA polymerase primase. Phức hợp này tương ứng với primosome và được DNA polymerase sử dụng như một “bước khởi đầu”. Khi DNA polymerase đã bắt đầu tổng hợp sợi DNA thứ hai, nó sẽ hoạt động theo cách của mình để kết thúc. Do đó, bất kỳ quy định sao chép nào xảy ra trong giai đoạn bắt đầu.
Bệnh tật và rối loạn
Trong sinh lý bệnh, khái niệm khởi đầu đóng một vai trò chủ yếu trong bối cảnh ung thư tế bào. Bắt đầu các quá trình ác tính về cơ bản là do tiếp xúc với các ảnh hưởng có hại và gây đột biến. Cơ chế di truyền của chất sinh ung thư bao gồm đột biến điểm, khuếch đại, mất đoạn và sắp xếp lại nhiễm sắc thể. Trong bối cảnh này, đột biến điểm là một dạng biến thể của đột biến gen trong đó có sự trao đổi, bổ sung hoặc thay thế một nucleotide cụ thể trong DNA. Do đó, đột biến điểm có thể là thay thế, chuyển tiếp và chuyển đoạn, chèn hoặc xóa. Do đó, đột biến điểm dẫn đến thay đổi sản phẩm gen trong quá trình sinh tổng hợp protein. Khuếch đại bao gồm một quá trình tế bào hoặc quy trình di truyền phân tử để khuếch đại axit nucleic, trong trường hợp sinh ung thư sẽ dẫn đến sinh ung thư. Đến lượt mình, việc xóa bỏ tương ứng với việc mất các đoạn DNA, có thể tương ứng với việc mất một đoạn căn cứ hoặc các trình tự cơ sở lớn hơn về toàn bộ các đoạn nhiễm sắc thể. Nếu chỉ độc thân căn cứ bị ảnh hưởng, sự xóa bỏ thường xảy ra trong bối cảnh của một đột biến điểm. Nếu toàn bộ nhiễm sắc thể bị thay đổi do mất đoạn, thuật ngữ quang sai nhiễm sắc thể được sử dụng. Liên quan đến chất sinh ung thư, các quá trình trên đang được các nhà nghiên cứu tìm hiểu về vai trò của chúng trong việc hình thành các tế bào ác tính. Mục tiêu của những nỗ lực nghiên cứu này là phát triển các biện pháp cho ung thư Phòng ngừa. Do đó, trong bối cảnh sinh ung thư, sự khởi đầu thể hiện bước đầu tiên và nói tóm lại, mô tả đột biến mà tế bào trải qua do kết quả của chất gây ung thư. Về mặt lý thuyết, đột biến này có thể được loại bỏ bằng cách sửa chữa DNA hoặc loại bỏ bằng quá trình apoptosis (chết tế bào). Tuy nhiên, đặc biệt ở những bệnh nhân lớn tuổi, cơ chế sửa chữa DNA không còn đủ mạnh để loại bỏ đột biến. Do đó, đột biến gây ung thư là không thể đảo ngược. Trong chất sinh ung thư, một gen kiểm soát chu kỳ tế bào và sự phân chia tế bào luôn bị ảnh hưởng bởi một đột biến như vậy. Chất gây ung thư là tác nhân gây độc gen điều kiện khởi đầu ác tính và nhất thiết phải gây đột biến.
