Биолозите наричат термина "транскрипция" специален етап от внедряването на наследствена информация, чиято същност се свежда до разчитане на ген и изграждане на комплементарна РНК молекула към него. Това е ензимен процес, включващ работата на много ензими и биологични медиатори. В същото време повечето от биокатализаторите и механизмите, отговорни за задействането на генната репликация, са неизвестни на науката. Поради това остава да се види подробно какво представлява транскрипцията (в биологията) на молекулярно ниво.
Осъществяване на генетична информация
Съвременната наука за транскрипцията, както и за предаването на наследствена информация, не е добре известна. Повечето от данните могат да бъдат представени като последователност от стъпки в протеиновата биосинтеза, което дава възможност да се разбере механизмът на генната експресия. Протеиновият синтез е пример за реализация на наследствена информация, тъй като генът кодира неговата първична структура. За всяка протеинова молекула, било то структурен протеин, ензим илимедиатор, има първична аминокиселинна последователност, записана в гените.
Веднага щом се наложи повторното синтезиране на този протеин, започва процесът на "разопаковане" на ДНК и разчитане на кода на желания ген, след което настъпва транскрипция. В биологията схемата на такъв процес се състои от три етапа, условно идентифицирани: иницииране, удължаване, прекратяване. Все още обаче не е възможно да се създадат специфични условия за тяхното наблюдение по време на експеримента. Това са по-скоро теоретични изчисления, които позволяват по-добро разбиране на участието на ензимните системи в процеса на копиране на ген върху РНК шаблон. В основата си транскрипцията е процесът на синтеза на РНК, базиран на деспирализираната 3'-5'-верига на ДНК.
Механизъм за транскрипция
Можете да разберете какво е транскрипция (в биологията), като използвате примера за синтеза на РНК-информатор. Започва с "освобождаването" на гена и подравняването на структурата на ДНК молекулата. В ядрото наследствената информация се намира в кондензиран хроматин, а неактивните гени са компактно „опаковани“в хетерохроматин. Неговата деспирализация позволява желаният ген да бъде освободен и достъпен за четене. След това специален ензим разделя двуверижната ДНК на две вериги, след което 3'-5'-верижният код се чете.
От този момент започва самият период на транскрипция. Ензимът ДНК-зависима РНК полимераза сглобява началната част на РНК, към която е прикрепен първият нуклеотид, комплементарно3'-5'-верига на ДНК шаблонната област. Освен това, веригата на РНК се натрупва, което продължава няколко часа.
Значението на транскрипцията в биологията се отдава не само на инициирането на синтеза на РНК, но и на неговото прекратяване. Достигането до крайната област на гена инициира прекратяването на четенето и води до стартиране на ензимен процес, насочен към отделяне на ДНК-зависимата РНК полимераза от ДНК молекулата. Разделената част от ДНК е напълно „омрежена“. Също така, по време на транскрипцията работят ензимни системи, които „проверяват“правилността на добавянето на нуклеотиди и, ако възникнат грешки в синтеза, „изрязват“ненужните участъци. Разбирането на тези процеси ни позволява да отговорим на въпроса какво е транскрипция в биологията и как се регулира.
Обратна транскрипция
Транскрипцията е основният универсален механизъм за прехвърляне на генетична информация от един носител на друг, например от ДНК към РНК, както се случва в еукариотните клетки. Въпреки това, при някои вируси последователността на генен трансфер може да бъде обърната, тоест кодът се чете от РНК към едноверижна ДНК. Този процес се нарича обратна транскрипция и е уместно да разгледаме примера на човешка инфекция с ХИВ вируса.
Обратната транскрипционна схема изглежда като въвеждане на вирус в клетката и последващ синтез на ДНК на базата на нейната РНК с помощта на ензима обратна транскриптаза (ревертаза). Този биокатализатор първоначално присъства във вирусното тяло и се активира, когато влезе в човешката клетка. Позволявасинтезират ДНК молекула с генетична информация от нуклеотиди, открити в човешките клетки. Резултатът от успешното завършване на обратната транскрипция е производството на ДНК молекула, която чрез ензима интеграза се въвежда в ДНК на клетката и я модифицира.
Значението на транскрипцията в генното инженерство
Важно е, че този вид обратна транскрипция в биологията води до три важни заключения. Първо, че вирусите във филогенетично отношение трябва да бъдат много по-високи от едноклетъчните форми на живот. Второ, това е доказателство за възможността за съществуване на стабилна едноверижна ДНК молекула. Преди това имаше мнение, че ДНК може да съществува дълго време само под формата на двуверижна структура.
На трето място, тъй като вирусът не трябва да има информация за своите гени, за да се интегрира в ДНК на клетките на заразения организъм, може да се докаже, че произволни гени могат да бъдат въведени в генетичния код на всеки организъм по обратен път транскрипция. Последното заключение позволява използването на вируси като инструменти за генно инженерство за вграждане на определени гени в генома на бактериите.
