Bioloogid nimetavad terminit "transkriptsioon" päriliku teabe rakendamise erietapiks, mille olemus taandub geeni lugemisele ja sellele täiendava RNA molekuli loomisele. See on ensümaatiline protsess, mis hõlmab paljude ensüümide ja bioloogiliste vahendajate tööd. Samal ajal on enamik geenide replikatsiooni käivitamise eest vastutavaid biokatalüsaatoreid ja mehhanisme teadusele teadmata. Seetõttu tuleb veel üksikasjalikult näha, mis on transkriptsioon (bioloogias) molekulaarsel tasemel.
Geneetilise teabe realiseerimine
Kaasaegne teadus transkriptsiooni ja päriliku teabe edastamise kohta ei ole hästi tuntud. Enamikku andmetest saab esitada valgu biosünteesi etappide jadana, mis võimaldab mõista geeniekspressiooni mehhanismi. Valgu süntees on näide päriliku teabe realiseerimisest, kuna geen kodeerib selle esmast struktuuri. Iga valgumolekuli puhul olgu selleks struktuurvalk, ensüüm võivahendaja, on geenides registreeritud primaarne aminohappejärjestus.
Niipea, kui on vaja seda valku uuesti sünteesida, algab DNA "lahtipakkimise" ja soovitud geeni koodi lugemise protsess, misjärel toimub transkriptsioon. Bioloogias koosneb sellise protsessi skeem kolmest tinglikult identifitseeritud etapist: initsiatsioon, pikenemine, lõpetamine. Nende vaatlemiseks ei ole aga veel võimalik katse käigus konkreetseid tingimusi luua. Need on pigem teoreetilised arvutused, mis võimaldavad paremini mõista ensüümsüsteemide osalemist geeni RNA matriitsile kopeerimise protsessis. Oma tuumaks on transkriptsioon RNA sünteesi protsess, mis põhineb DNA despiraliseeritud 3'-5'-ahelal.
Transkriptsioonimehhanism
Saate aru, mis on transkriptsioon (bioloogias), kasutades Messenger RNA sünteesi näidet. See algab geeni "vabastamise" ja DNA molekuli struktuuri joondamisega. Tuumas paikneb pärilik informatsioon kondenseerunud kromatiinis ja mitteaktiivsed geenid on kompaktselt "pakitud" heterokromatiini. Selle despiraliseerimine võimaldab soovitud geeni vabastada ja lugemiseks kättesaadavaks teha. Seejärel jagab spetsiaalne ensüüm kaheahelalise DNA kaheks ahelaks, misjärel loetakse 3'-5' ahela kood.
Sellest hetkest algab transkriptsiooniperiood ise. Ensüüm DNA-sõltuv RNA polümeraas koondab RNA lähteosa, millele on kinnitatud esimene nukleotiid, mis on komplementaarneDNA matriitsi piirkonna 3'-5'-ahela. Lisaks koguneb RNA ahel, mis kestab mitu tundi.
Bioloogias ei omistata transkriptsiooni tähtsust mitte ainult RNA sünteesi käivitamisele, vaid ka selle lõpetamisele. Geeni terminatsioonipiirkonda jõudmine käivitab lugemise lõpetamise ja viib ensümaatilise protsessi käivitamiseni, mille eesmärk on eraldada DNA-st sõltuv RNA polümeraas DNA molekulist. Jagatud DNA osa on täielikult "ristseotud". Samuti töötavad transkriptsiooni ajal ensüümsüsteemid, mis “kontrollivad” nukleotiidide lisamise õigsust ja sünteesivigade korral “lõikavad” välja tarbetud lõigud. Nende protsesside mõistmine võimaldab meil vastata küsimusele, mis on transkriptsioon bioloogias ja kuidas seda reguleeritakse.
Pöördtranskriptsioon
Transkriptsioon on põhiline universaalne mehhanism geneetilise teabe ülekandmiseks ühelt kandj alt teisele, näiteks DNA-lt RNA-le, nagu see juhtub eukarüootsetes rakkudes. Mõnes viiruses võib aga geeniülekande järjestus olla vastupidine, see tähendab, et kood loetakse RNA-st üheahelalisele DNA-le. Seda protsessi nimetatakse pöördtranskriptsiooniks ja on asjakohane vaadelda näidet inimese nakatumisest HIV-viirusega.
Pöördtranskriptsiooniskeem näeb välja nagu viiruse sisestamine rakku ja sellele järgnev DNA süntees selle RNA põhjal, kasutades ensüümi pöördtranskriptaasi (revertaasi). See biokatalüsaator on algselt viiruse kehas ja aktiveerub inimese rakku sisenedes. See lubabsünteesida DNA molekuli geneetilise informatsiooniga inimese rakkudes leiduvatest nukleotiididest. Pöördtranskriptsiooni eduka lõpuleviimise tulemuseks on DNA molekuli tootmine, mis integraasi ensüümi kaudu viiakse raku DNA-sse ja muudab seda.
Transkriptsiooni tähtsus geenitehnoloogias
Oluline on see, et selline pöördtranskriptsioon bioloogias viib kolme olulise järelduseni. Esiteks, viirused peaksid fülogeneetilises mõttes olema palju kõrgemad kui üherakulised eluvormid. Teiseks on see tõend stabiilse üheahelalise DNA molekuli olemasolust. Varem oli arvamus, et DNA saab pikka aega eksisteerida ainult kaheahelalise struktuuri kujul.
Kolmandaks, kuna viirus ei pea omama teavet oma geenide kohta, et integreeruda nakatunud organismi rakkude DNA-sse, saab tõestada, et suvalisi geene saab pöördmeetodil sisestada mis tahes organismi geneetilisse koodi. transkriptsioon. Viimane järeldus võimaldab kasutada viirusi geenitehnoloogia vahenditena teatud geenide kinnistamiseks bakterite genoomi.
