Biológovia nazývajú termín „transkripcia“špeciálnou fázou implementácie dedičnej informácie, ktorej podstatou je prečítanie génu a vytvorenie komplementárnej molekuly RNA k nemu. Ide o enzymatický proces zahŕňajúci prácu mnohých enzýmov a biologických mediátorov. Zároveň je väčšina biokatalyzátorov a mechanizmov zodpovedných za spustenie génovej replikácie pre vedu neznáma. Z tohto dôvodu je potrebné podrobne vidieť, čo je transkripcia (v biológii) na molekulárnej úrovni.
Realizácia genetickej informácie
Moderná veda o prepise, ako aj o prenose dedičných informácií, nie je dobre známa. Väčšina údajov môže byť reprezentovaná ako sekvencia krokov v biosyntéze proteínov, čo umožňuje pochopiť mechanizmus génovej expresie. Syntéza bielkovín je príkladom realizácie dedičnej informácie, keďže gén kóduje jej primárnu štruktúru. Pre každú molekulu proteínu, či už ide o štrukturálny proteín, enzým alebomediátor, v génoch je zaznamenaná primárna sekvencia aminokyselín.
Akonáhle je potrebné znovu syntetizovať tento proteín, spustí sa proces „rozbaľovania“DNA a čítania kódu požadovaného génu, po ktorom nastáva transkripcia. V biológii sa schéma takéhoto procesu skladá z troch etáp, konvenčne identifikovaných: iniciácia, predĺženie, ukončenie. Počas experimentu však zatiaľ nie je možné vytvoriť špecifické podmienky na ich pozorovanie. Ide skôr o teoretické výpočty, ktoré umožňujú lepšie pochopiť účasť enzýmových systémov na procese kopírovania génu na templát RNA. Transkripcia je vo svojom jadre proces syntézy RNA založený na despiralizovanom 3'-5'-vlákne DNA.
Prepisovací mechanizmus
Čo je transkripcia (v biológii), môžete pochopiť na príklade syntézy messenger RNA. Začína sa „uvoľnením“génu a zoradením štruktúry molekuly DNA. V jadre sa dedičná informácia nachádza v kondenzovanom chromatíne a neaktívne gény sú kompaktne „zabalené“do heterochromatínu. Jeho despiralizácia umožňuje uvoľnenie požadovaného génu a jeho sprístupnenie na čítanie. Potom špeciálny enzým rozdelí dvojvláknovú DNA na dve vlákna, po ktorých sa prečíta kód 3'-5'-vlákna.
Od tohto momentu začína samotné obdobie prepisu. Enzým DNA-dependentná RNA polymeráza zostavuje počiatočnú časť RNA, ku ktorej je pripojený prvý nukleotid, komplementárny3'-5'-vlákno oblasti templátu DNA. Ďalej sa vytvára reťazec RNA, ktorý trvá niekoľko hodín.
Význam transkripcie v biológii sa pripisuje nielen iniciácii syntézy RNA, ale aj jej ukončeniu. Dosiahnutie koncovej oblasti génu iniciuje ukončenie čítania a vedie k spusteniu enzymatického procesu zameraného na oddelenie DNA-dependentnej RNA polymerázy z molekuly DNA. Rozdelená časť DNA je úplne „zosieťovaná“. Pri transkripcii tiež fungujú enzýmové systémy, ktoré „kontrolujú“správnosť pridávania nukleotidov a ak sa vyskytnú chyby v syntéze, „vystrihnú“nepotrebné úseky. Pochopenie týchto procesov nám umožňuje odpovedať na otázku, čo je transkripcia v biológii a ako je regulovaná.
Spätný prepis
Trankripcia je základným univerzálnym mechanizmom prenosu genetickej informácie z jedného nosiča na druhého, napríklad z DNA do RNA, ako sa to deje v eukaryotických bunkách. V niektorých vírusoch však môže byť sekvencia prenosu génov obrátená, to znamená, že kód sa číta z RNA na jednovláknovú DNA. Tento proces sa nazýva reverzná transkripcia a je vhodné zvážiť príklad ľudskej infekcie vírusom HIV.
Schéma reverznej transkripcie vyzerá ako zavedenie vírusu do bunky a následná syntéza DNA na základe jeho RNA pomocou enzýmu reverzná transkriptáza (revertáza). Tento biokatalyzátor je spočiatku prítomný vo vírusovom tele a aktivuje sa, keď vstúpi do ľudskej bunky. Dovoľujesyntetizovať molekulu DNA s genetickou informáciou z nukleotidov nachádzajúcich sa v ľudských bunkách. Výsledkom úspešného dokončenia reverznej transkripcie je produkcia molekuly DNA, ktorá sa prostredníctvom enzýmu integrázy zavedie do DNA bunky a upraví ju.
Význam transkripcie v genetickom inžinierstve
Dôležité je, že tento druh reverznej transkripcie v biológii vedie k trom dôležitým záverom. Po prvé, že vírusy z fylogenetického hľadiska by mali byť oveľa vyššie ako jednobunkové formy života. Po druhé, ide o dôkaz možnosti existencie stabilnej jednovláknovej molekuly DNA. Predtým panoval názor, že DNA môže existovať dlhý čas iba vo forme dvojvláknovej štruktúry.
Po tretie, keďže vírus nepotrebuje mať informácie o svojich génoch, aby sa mohol integrovať do DNA buniek infikovaného organizmu, dá sa dokázať, že ľubovoľné gény môžu byť zavedené do genetického kódu akéhokoľvek organizmu reverzným spôsobom prepis. Posledný záver umožňuje použitie vírusov ako nástrojov genetického inžinierstva na zabudovanie určitých génov do genómu baktérií.
