Կենսաբանները «տրանսկրիպցիա» տերմինն անվանում են ժառանգական տեղեկատվության իրականացման հատուկ փուլ, որի էությունը հանգում է գենի ընթերցմանը և դրան լրացուցիչ ՌՆԹ մոլեկուլ կառուցելուն: Դա ֆերմենտային գործընթաց է, որը ներառում է բազմաթիվ ֆերմենտների և կենսաբանական միջնորդների աշխատանքը: Միևնույն ժամանակ, կենսակատալիզատորների և մեխանիզմների մեծ մասը, որոնք պատասխանատու են գեների վերարտադրության խթանման համար, անհայտ են գիտությանը: Դրա պատճառով մնում է մանրամասնորեն պարզել, թե ինչ է տրանսկրիպցիան (կենսաբանության մեջ) մոլեկուլային մակարդակում:
Գենետիկական տեղեկատվության իրացում
Արձանագրության, ինչպես նաև ժառանգական տեղեկատվության փոխանցման մասին ժամանակակից գիտությունը լավ հայտնի չէ: Տվյալների մեծ մասը կարող է ներկայացվել որպես սպիտակուցների կենսասինթեզի քայլերի հաջորդականություն, ինչը հնարավորություն է տալիս հասկանալ գեների արտահայտման մեխանիզմը։ Սպիտակուցների սինթեզը ժառանգական տեղեկատվության իրացման օրինակ է, քանի որ գենը կոդավորում է նրա առաջնային կառուցվածքը։ Յուրաքանչյուր սպիտակուցի մոլեկուլի համար՝ լինի դա կառուցվածքային սպիտակուց, ֆերմենտ կամմիջնորդ, գեներում գրանցված է առաջնային ամինաթթուների հաջորդականություն:
Հենց որ անհրաժեշտություն է դառնում վերասինթեզել այս սպիտակուցը, սկսվում է ԴՆԹ-ի «փաթեթավորումը» և ցանկալի գենի կոդը կարդալու գործընթացը, որից հետո տեղի է ունենում տրանսկրիպցիա։ Կենսաբանության մեջ նման գործընթացի սխեման բաղկացած է երեք փուլից, որոնք պայմանականորեն բացահայտված են՝ մեկնարկ, երկարացում, ավարտ: Սակայն փորձի ընթացքում դրանց դիտարկման համար կոնկրետ պայմաններ դեռ հնարավոր չէ ստեղծել։ Սրանք բավականին տեսական հաշվարկներ են, որոնք թույլ են տալիս ավելի լավ հասկանալ ֆերմենտային համակարգերի մասնակցությունը գենը ՌՆԹ կաղապարի վրա պատճենելու գործընթացում: Իր հիմքում տրանսկրիպցիան ՌՆԹ-ի սինթեզի գործընթացն է՝ հիմնված ԴՆԹ-ի հուսահատված 3'-5' շղթայի վրա:
Տրանսկրիպցիայի մեխանիզմ
Դուք կարող եք հասկանալ, թե ինչ է տրանսկրիպցիան (կենսաբանության մեջ)՝ օգտագործելով սուրհանդակային ՌՆԹ-ի սինթեզի օրինակը: Այն սկսվում է գենի «արձակումով» և ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքի դասավորվածությամբ։ Միջուկում ժառանգական տեղեկատվությունը գտնվում է խտացված քրոմատինում, իսկ ոչ ակտիվ գեները կոմպակտ «փաթեթավորված» են հետերոքրոմատինի մեջ։ Նրա հուսահատությունը թույլ է տալիս ազատել ցանկալի գենը և հասանելի դարձնել կարդալու համար: Այնուհետև հատուկ ֆերմենտը երկշղթա ԴՆԹ-ն բաժանում է երկու շղթայի, որից հետո ընթերցվում է 3'-5' շղթայի կոդը։
Այս պահից սկսվում է ինքնին տառադարձման շրջանը։ ԴՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազ ֆերմենտը հավաքում է ՌՆԹ-ի մեկնարկային հատվածը, որին կցված է առաջին նուկլեոտիդը՝ որպես կոմպլեմենտարԴՆԹ-ի կաղապարի շրջանի 3'-5'-շղթան: Այնուհետև, ՌՆԹ-ի շղթան ձևավորվում է, որը տևում է մի քանի ժամ:
Կենսաբանության մեջ տրանսկրիպցիայի կարևորությունը տրվում է ոչ միայն ՌՆԹ-ի սինթեզի մեկնարկին, այլև դրա դադարեցմանը: Գենի վերջացող շրջանին հասնելը սկսում է ընթերցման դադարեցումը և հանգեցնում է ֆերմենտային գործընթացի մեկնարկին, որն ուղղված է ԴՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազը ԴՆԹ-ի մոլեկուլից անջատելուն: ԴՆԹ-ի բաժանված հատվածն ամբողջությամբ «խաչ կապված է»: Նաև տառադարձման ընթացքում աշխատում են ֆերմենտային համակարգեր, որոնք «ստուգում» են նուկլեոտիդների ավելացման ճիշտությունը և, եթե սինթեզի սխալներ են լինում, «կտրում» են ավելորդ հատվածները։ Այս գործընթացների ըմբռնումը թույլ է տալիս մեզ պատասխանել այն հարցին, թե ինչ է տրանսկրիպցիան կենսաբանության մեջ և ինչպես է այն կարգավորվում:
Հակադարձ տառադարձում
Տրանսկրիպցիան գենետիկ տեղեկատվության փոխանցման հիմնական ունիվերսալ մեխանիզմն է մեկ կրիչից մյուսը, օրինակ՝ ԴՆԹ-ից ՌՆԹ, ինչպես դա տեղի է ունենում էուկարիոտ բջիջներում: Այնուամենայնիվ, որոշ վիրուսների դեպքում գեների փոխանցման հաջորդականությունը կարող է փոխվել, այսինքն՝ կոդը ընթերցվում է ՌՆԹ-ից մինչև միաշղթա ԴՆԹ: Այս գործընթացը կոչվում է հակադարձ տրանսկրիպցիա, և տեղին է դիտարկել ՄԻԱՎ վիրուսով մարդու վարակման օրինակը։
Հակադարձ տրանսկրիպցիայի սխեման նման է բջիջում վիրուսի ներմուծմանը և դրա ՌՆԹ-ի վրա հիմնված ԴՆԹ-ի հետագա սինթեզին՝ օգտագործելով հակադարձ տրանսկրիպտազ ֆերմենտը (ռևերտազ): Այս կենսակատալիզատորն ի սկզբանե առկա է վիրուսային մարմնում և ակտիվանում է, երբ այն մտնում է մարդու բջիջ: Այն թույլ է տալիսսինթեզել ԴՆԹ-ի մոլեկուլը մարդու բջիջներում հայտնաբերված նուկլեոտիդների գենետիկ տեղեկություններով: Հակադարձ տրանսկրիպցիայի հաջող ավարտի արդյունքը ԴՆԹ-ի մոլեկուլի արտադրությունն է, որը ինտեգրազ ֆերմենտի միջոցով ներմուծվում է բջջի ԴՆԹ և փոփոխում այն։
Տրանսկրիպցիայի կարևորությունը գենետիկական ճարտարագիտության մեջ
Կարևորն այն է, որ կենսաբանության մեջ նման հակադարձ արտագրումը հանգեցնում է երեք կարևոր եզրակացության: Նախ, որ վիրուսները ֆիլոգենետիկ առումով պետք է շատ ավելի բարձր լինեն, քան միաբջիջ կյանքի ձևերը: Երկրորդ, սա ապացույց է կայուն միաշղթա ԴՆԹ-ի մոլեկուլի գոյության հնարավորության մասին։ Նախկինում կարծիք կար, որ ԴՆԹ-ն երկար ժամանակ կարող է գոյություն ունենալ միայն երկշղթա կառուցվածքի տեսքով։
Երրորդ, քանի որ վիրուսը վարակված օրգանիզմի բջիջների ԴՆԹ-ում ինտեգրվելու համար վիրուսի գեների մասին տեղեկությունների կարիք չունի, կարելի է ապացուցել, որ կամայական գեները կարող են հակադարձ ճանապարհով ներմուծվել ցանկացած օրգանիզմի գենետիկ կոդի մեջ։ արտագրում. Վերջին եզրակացությունը թույլ է տալիս վիրուսների օգտագործումը որպես գենետիկական ինժեներական գործիքներ բակտերիաների գենոմում որոշակի գեներ ներդնելու համար։
