Het DNA van een cel bevat de instructies voor elk eiwit dat hij kan bouwen, maar de machinerie die de eiwitten daadwerkelijk bouwt — het ribosoom — bevindt zich buiten de kern, en het DNA zelf verlaat die kern nooit. Een instructie van het archief naar de fabrieksvloer krijgen, vergt een tussenstap: het gen overschrijven naar een wegwerpwerkkopie, en die kopie vervolgens lezen om het eiwit samen te stellen.
Transcriptie: één gen kopiëren, niet het hele boek
Transcriptie is het proces waarbij de DNA-sequentie van één gen wordt overgeschreven naar een molecuul dat boodschapper-RNA, of mRNA, heet, uitgevoerd door een enzym genaamd RNA-polymerase dat de DNA-matrijsstreng leest en er base voor base een complementaire RNA-streng op bouwt. Alleen het deel van het DNA dat het gen beslaat dat daadwerkelijk tot expressie komt, wordt getranscribeerd — niet het hele chromosoom — wat deel uitmaakt van hoe een cel bepaalt welke eiwitten hij op een gegeven moment maakt, aangezien een huidcel en een neuron identiek DNA dragen maar bijna volledig verschillende sets genen transcriberen. In cellen met een kern wordt het voltooide mRNA verwerkt en bewerkt voordat het naar het cytoplasma mag vertrekken, waar de ribosomen wachten.
Translatie: de kopie drie letters tegelijk lezen, en daarna weggooien
Translatie is waar een ribosoom de mRNA-sequentie drie basen tegelijk leest — elk drietal een codon genoemd — en elk codon koppelt aan een specifiek aminozuur, met behulp van transfer-RNA-moleculen als de adapters die fysiek het juiste aminozuur naar het juiste codon dragen. Het ribosoom rijgt de aminozuren aaneen in de volgorde die de codons voorschrijven, en produceert een keten die opvouwt tot een functioneel eiwit. Zodra een mRNA-molecuul is vertaald, vaak meerdere keren door meerdere ribosomen achter elkaar, breken cellulaire enzymen het weer af — het is een werkkopie, geen permanent archief, en telkens een nieuwe maken wanneer een eiwit opnieuw geproduceerd moet worden, is deel van hoe de cel controle houdt over hoeveel van een bepaald eiwit daadwerkelijk wordt gemaakt.
Waar we nog niet zeker van zijn
De kernmechanismen van transcriptie en translatie behoren tot de meest grondig bevestigde processen in de biologie, gerepliceerd over een enorm scala aan organismen, maar de regulatie die daar bovenop ligt — precies welke genen worden getranscribeerd, hoe sterk, en in welke volgorde, als reactie op een bepaald signaal in een bepaald celtype — is nog steeds een actief, slechts gedeeltelijk in kaart gebracht onderzoeksgebied. Een aanzienlijk deel van het menselijk genoom codeert helemaal niet voor eiwit, en wat veel van dat niet-coderende RNA daadwerkelijk doet om dit proces te reguleren, is een levende en oprecht onopgeloste vraag in de moleculaire biologie, geen voetnoot met een bekend antwoord.
Dit valt binnen Transcriptie en Translatie, één van acht onderwerpen in Genetica, één van zes domeinen in Biologie, één van zeventien vakken waarover de app je kan overhoren.