Biologii numesc termenul „transcripție” o etapă specială a implementării informațiilor ereditare, a cărei esență se rezumă la citirea unei gene și construirea unei molecule de ARN complementare cu aceasta. Este un proces enzimatic care implică munca multor enzime și mediatori biologici. În același timp, majoritatea biocatalizatorilor și mecanismelor responsabile de declanșarea replicării genelor sunt necunoscute științei. Din această cauză, rămâne de văzut în detaliu ce este transcripția (în biologie) la nivel molecular.
Realizarea informațiilor genetice
Știința modernă despre transcripție, precum și despre transmiterea informațiilor ereditare, nu este bine cunoscută. Majoritatea datelor pot fi reprezentate ca o secvență de pași în biosinteza proteinelor, ceea ce face posibilă înțelegerea mecanismului de exprimare a genelor. Sinteza proteinelor este un exemplu de realizare a informațiilor ereditare, deoarece gena codifică structura sa primară. Pentru fiecare moleculă de proteină, fie că este o proteină structurală, o enzimă saumediator, există o secvență de aminoacizi primară înregistrată în gene.
De îndată ce devine necesară resintetiza acestei proteine, începe procesul de „despachetare” ADN-ului și citirea codului genei dorite, după care are loc transcripția. În biologie, schema unui astfel de proces constă din trei etape, identificate convențional: inițiere, alungire, terminare. Cu toate acestea, nu este încă posibil să se creeze condiții specifice pentru observarea lor în timpul experimentului. Acestea sunt mai degrabă calcule teoretice care permit o mai bună înțelegere a participării sistemelor enzimatice la procesul de copiere a unei gene pe un șablon ARN. În esență, transcripția este procesul de sinteză a ARN bazat pe catena despiralizată 3’-5’ a ADN-ului.
Mecanismul de transcriere
Puteți înțelege ce este transcripția (în biologie) folosind exemplul sintezei de ARN mesager. Începe cu „eliberarea” genei și alinierea structurii moleculei de ADN. În nucleu, informațiile ereditare sunt localizate în cromatina condensată, iar genele inactive sunt „împachetate” compact în heterocromatină. Despiralizarea sa permite ca gena dorită să fie eliberată și pusă la dispoziție pentru citire. Apoi, o enzimă specială împarte ADN-ul dublu catenar în două catene, după care se citește codul catenei 3'-5'.
Din acest moment, începe însăși perioada de transcriere. Enzima ARN polimeraza dependentă de ADN asamblează secțiunea inițială a ARN, de care este atașată prima nucleotidă, complementarcatenă 3'-5' a regiunii matriţe de ADN. În plus, lanțul de ARN se acumulează, care durează câteva ore.
Importanța transcripției în biologie este dată nu numai inițierii sintezei ARN, ci și terminarii acesteia. Atingerea regiunii de terminare a genei inițiază terminarea citirii și duce la lansarea unui proces enzimatic care vizează desprinderea ARN polimerazei dependente de ADN din molecula de ADN. Secțiunea divizată a ADN-ului este complet „reticulat”. De asemenea, în timpul transcripției funcționează sisteme enzimatice care „verifică” corectitudinea adăugării nucleotidelor și, dacă apar erori de sinteză, „decupează” secțiunile inutile. Înțelegerea acestor procese ne permite să răspundem la întrebarea ce este transcripția în biologie și cum este reglementată.
Trascriere inversă
Transcripția este mecanismul universal de bază pentru transferul informațiilor genetice de la un purtător la altul, de exemplu de la ADN la ARN, așa cum se întâmplă în celulele eucariote. Cu toate acestea, în unele viruși, secvența transferului de gene poate fi inversată, adică codul este citit de la ARN la ADN-ul monocatenar. Acest proces se numește transcripție inversă și este adecvat să luăm în considerare exemplul infecției umane cu virusul HIV.
Schema de transcripție inversă arată ca introducerea unui virus în celulă și sinteza ulterioară a ADN-ului pe baza ARN-ului său folosind enzima transcriptază inversă (revertază). Acest biocatalizator este prezent inițial în corpul viral și este activat atunci când intră în celula umană. Permitesintetizează o moleculă de ADN cu informații genetice din nucleotidele găsite în celulele umane. Rezultatul finalizării cu succes a transcripției inverse este producerea unei molecule de ADN, care, prin enzima integrază, este introdusă în ADN-ul celulei și îl modifică.
Importanța transcripției în inginerie genetică
Important, acest tip de transcriere inversă în biologie duce la trei concluzii importante. În primul rând, virușii în termeni filogenetici ar trebui să fie mult mai mari decât formele de viață unicelulare. În al doilea rând, aceasta este o dovadă a posibilității existenței unei molecule stabile de ADN monocatenar. Anterior, exista o opinie că ADN-ul poate exista mult timp numai sub forma unei structuri dublu catenare.
În al treilea rând, deoarece un virus nu trebuie să aibă informații despre genele sale pentru a se integra în ADN-ul celulelor unui organism infectat, se poate dovedi că genele arbitrare pot fi introduse în codul genetic al oricărui organism pe cale inversă. transcriere. Ultima concluzie permite utilizarea virușilor ca instrumente de inginerie genetică pentru încorporarea anumitor gene în genomul bacteriilor.
