iniciación

los iniciación es el primer paso y, por tanto, la preparación para la traducción, transcripción y replicación. Juntas, estas fases conducen esencialmente a la expresión genética. La iniciación también juega un papel en la fisiopatología en relación con enfermedades como el cáncer.

¿Qué es la iniciación?

Durante la traducción, la información genética copiada conduce a la síntesis de proteínas dentro de las células de los organismos vivos. Por el contrario, la transcripción es la síntesis de ARN utilizando ADN como plantilla, a partir del cual se crea el ARN.

Al igual que la traducción, la transcripción es una parte esencial de la expresión genética. En genética, la replicación es la producción de copias de ADN. Cada uno de los procesos mencionados consta de varias fases. La primera fase tanto de la replicación como de la traducción y la transcripción es la iniciación. La iniciación es el proceso inicial de todos los componentes de la expresión génica. Por regla general, la iniciación va precedida de la creación de un llamado complejo de preiniciación.

Los inicios de la transcripción, traducción y replicación difieren en la naturaleza y el propósito de su secuencia. Además, la fase de iniciación difiere con la forma de vida y, por lo tanto, es diferente en eucariotas que en procariotas.

Función y tarea

Se forma un complejo de preiniciación para iniciar la traducción. Este complejo consta de la denominada subunidad 40S del ribosoma y el iniciador tRNAMet. También incluye GTP y factores de iniciación. La combinación de estos elementos reconoce el ARNm maduro en el extremo 5 ', puede unirlos y examinarlos en un paso de análisis posterior desde la dirección 5' → 3 '.

Estos procesos tienen lugar hasta que el complejo que se va a investigar reconoce un denominado codón de inicio o AUG. Después de reconocer este codón, la subunidad ribosómica 60S se une a él, provocando la disolución de los factores de iniciación. Solo entonces puede tener lugar la traducción del ARNm en el sentido de traducción.

El paso de transcripción de expresión genética en todos los eucariotas también depende de un complejo de preiniciación, que consta de diferentes factores de transcripción. Factores como TFIIA, TFIID, TFIIB y TFIIF están involucrados en el complejo.

La plantilla de ADN se alimenta al centro catalítico de la ARN polimerasa para facilitar la formación de un primer enlace fosfodiéster. La transcripción real solo se inicia a través de este paso parcial. En la fase de inicio de la replicación, la replicación del ADN se desencadena nuevamente al romper la doble hélice del ADN. Esta ruptura tiene lugar en un punto específico del ADN y se implementa con la ayuda de Helicase.

Después de marcar con primasa, se encuentra una polimerasa en el ADN roto y se acumula. Al comienzo de la replicación, el ADN helicoidal está presente en la célula en una disposición desordenada, circular o lineal y también está retorcido. Para poder replicarse, el ADN eucariota primero debe desenrollarse, lo que conduce a una torsión creciente de las cadenas dobles de ADN. Durante el inicio de la replicación, también tiene lugar la escisión de las cadenas de ADN.

Para el inicio de la fase de replicación, se requiere el llamado origen de replicación, del cual depende el punto de partida. En este origen, el enlace de hidrógeno entre las bases de las hebras simples se rompe durante la iniciación. Tras la apertura de las hebras, se realiza el cebado. Un fragmento de ARN, que también se denomina cebador, se une a las hebras simples libres utilizando ARN polimerasa primasa.

Este complejo corresponde al primosoma y es utilizado por la ADN polimerasa como "ayuda de partida". Cuando la ADN polimerasa comienza a sintetizar la segunda hebra de ADN, se abre camino hasta la terminación. Por tanto, toda regulación de la replicación tiene lugar dentro de la fase de iniciación.

Enfermedades y dolencias

En fisiopatología, el concepto de iniciación juega un papel especialmente en relación con las células cancerosas. El inicio de procesos malignos se debe esencialmente a la exposición a influencias nocivas y mutagénicas. Los mecanismos genéticos de la carcinogénesis incluyen mutación puntual, amplificación, deleción y reordenamiento cromosómico.

En este contexto, la mutación puntual es una variante de la mutación genética, en la que hay un intercambio, adición o reemplazo de un nucleótido específico dentro del ADN. Por tanto, las mutaciones puntuales pueden ser sustituciones, transiciones y transversiones, inserciones o deleciones. La mutación puntual conduce a cambios en el producto génico en la síntesis de proteínas.

Durante la amplificación tiene lugar un proceso celular o genético molecular para replicar el ácido nucleico, lo que conduce a la carcinogénesis en caso de cáncer. Las deleciones, a su vez, corresponden a una pérdida de secciones de ADN, que puede corresponder a la pérdida de bases individuales o secuencias de bases más grandes en el sentido de secciones de cromosomas completos. Si solo se ven afectadas bases individuales, la deleción generalmente ocurre como parte de una mutación puntual. Si se cambia un cromosoma completo mediante deleción, se denomina aberración cromosómica.

Con respecto a la carcinogénesis, estos procesos están siendo examinados por la investigación por su papel en la iniciación de células malignas. El objetivo de estos esfuerzos de investigación es el desarrollo de diferentes medidas para la prevención del cáncer. En relación con la carcinogénesis, la iniciación representa el primer paso y resume la mutación que sufre una célula debido a un carcinógeno. Teóricamente, esta mutación puede eliminarse mediante reparación del ADN o desactivarse mediante apoptosis (muerte celular).

Sin embargo, especialmente en pacientes mayores, los mecanismos de reparación del ADN ya no son lo suficientemente fuertes como para eliminar la mutación. Por tanto, la mutación cancerígena es irreversible. Tal mutación siempre afecta a un gen en carcinogénesis que controla el ciclo celular y la división celular. Los carcinógenos son sustancias genotóxicas que causan iniciación maligna y necesariamente causan mutación.