Hur vet transkriptionsfaktorerna var transkriptionen ska starta?

I våra kroppar, och andra eukaryota organismer, samlas transkriptionsfaktorerna, som är proteinmolekyler, vid genens början med hjälp av DNA-sekvensen som en signal för vart de ska börja.

Roger Kornberg fick Nobelpriset 2006 för sitt arbete med hur transkriptionsfaktorer, enzymer och delar av DNA interagerar för att kontrollera hur transkriptionen sker i cellkärnan.

Vilka molekyler tillverkar RNA under transkription?

Enzymer (vilka oftast är proteiner) är molekyler som gör nästan allt jobb i cellen, så det är inte förvånande att det är ett enzym som kopplar samman nukleotider för att bygga polymeren RNA under transkriptionen - dess namn är RNA-polymeras.

Hur tillverkas de olika sorterna av RNA?

Transkription skapar en RNA-kopia av genen, som kommer att lämna kärnan för att translateras till ett protein i cytoplasman. Detta RNA kallas messenger RNA, eller mRNA.  Andra RNA-molekyler hjälper till att tillverka proteiner genom att ta in aminosyror till ribosomerna. De kallas transfer RNA, eller tRNA. Ribosomerna själva tillverkas av proteiner och en tredje sort RNA som kallas ribosomalt RNA, rRNA.  Alla RNA-molekyler (mRNA, tRNA and rRNA) tillverkas genom transkription i kärnan.

Men RNA är inte bara en intermediär molekyl mellan DNA och proteiner... Tom Cech fick Nobelpriset i kemi 1989 för att han visat att RNA kan katalysera reaktioner inuti cellerna - du kan ställa frågor till honom i MoleClues Nobelrum.

Kan RNA-molekyler kontrollera vilka proteiner som tillverkas i en cell?

Ja, och på spännande sätt som vi bara har börjat att förstå!
Hur länge mRNA kan övereva ute i den ogästvänliga miljön i cytoplasman är en faktor som avgör hur mycket av dess protein som kommer att tillverkas, så "halveringstiden" (den tid som det tar för hälfen av molekylerna att brytas ner) är viktig, liksom hur mycket av det som tillverkas och i vilken fas av en cells livscykel.

Nyligen (2006) gavs ett annat Nobelpris i Medicin till Andrew Z. Fire och Craig C. Mello för upptäckten av hur mRNA kan brytas ned i cytoplasman när det finns i dubbelsträngade par. Detta kallas RNA-interferens och det stänger effektivt ner informationen från genen. Detta kan ske när de två komplementära mRNA-molekylerna från motsatta strängar av DNA träffas. Dessutom kan små (23 nukleotider långa) mikroRNA-molekyler sätta sig på normat mRNA för att sakta ner eller rent utav stoppa proteintillverkningen. Dessa upptäckter visar RNA-molekylernas betydelse för regleringen av geners aktivitet, och öppnar upp möjligheter för att designa RNA-molekyler som mediciner för att "tysta" gener som är överaktiva och orsakar sjukdom.

Om vi har samma antal gener som en mus, har vi då även samma antal proteiner i våra celler?

Nej, vi har många, många fler! Det är på det viser vi kan vara större och mer komplexa än en mus. Vi har bara börjat identifiera alla proteiner som kan tillverkas av människoceller, i det mänskliga genomprojektet. Vi känner redan till några sätt som människans gener kan göra liknande, men lite olika, proteiner från en viss del av DNA genom att ha några alternativa avsnitt i små sektioner av genen. Dessa alternativa regioner skiljs åt at korta DNA-bitar som kallas introner, som kopieras in i RNA under transkriptionen, men som klipps ut igen innan mRNA lämnar kärnan. En skillnad mellan vårt DNA och DNA i en muscell är att våra cellers gener har många fler introner.

Är proteinsyntes viktigt för Evolutionen?

Ja! Förmågan att tillverka olika proteiner, även om det bara är små variationer av existerande proteiner, kan hjälpa cellerna att överleva i en föränderlig omgivning. Detta ökar överlevnadschansen för hela organismen, vars gener sedan kan föras vidare till nästa generation. Förmågan att "se" när vissa proteiner tillverkas inuti celler i olika organismer har nu möjliggjorts av att man kan märka dem med fluorescenta molekyler.

Hur kan det studier av proteinsyntes vara viktigt för läkemedelsutveckling?

Många sidor av proteinsyntesen har betydelse för vår förståelse för hur normala celler kontrollerar vilka proteiner som tillverkas vid olika tidpunkter under utvecklingen, och för vad som sker om deras prouktion eller struktur ändras i skadad vävnad. Detta gäller särskilt för cancer, hjärtsjukdomar och metaboliska sjukdomar, inklusive de som orsakar inflammationer. Att designa RNA-molekyler för att tysta ned felaktiga gener är ett sätt. Att förstå transkription kommer också att hjälpa oss att förstå hur stamceller kan ge upphov till kroppens alla olika celler, och hur de kan användas i terapeutiska sammanhang.

För sina upptäckter och utveckling av grönt fluorescerande protein, GFP, för att studera proteinsyntes fick Osamu Shimomura, Martin Chalfie and Roger Y. Tsien, Nobelpriset i kemi 2008. Se videon om priset