Biologen noemen de term 'transcriptie' een speciale fase van de implementatie van erfelijke informatie, waarvan de essentie neerkomt op het lezen van een gen en het bouwen van een complementair RNA-molecuul. Het is een enzymatisch proces waarbij het werk van vele enzymen en biologische mediatoren betrokken is. Tegelijkertijd zijn de meeste biokatalysatoren en mechanismen die verantwoordelijk zijn voor het op gang brengen van genreplicatie, onbekend voor de wetenschap. Hierdoor moet nog in detail worden bekeken wat transcriptie (in de biologie) op moleculair niveau is.
Realisatie van genetische informatie
De moderne wetenschap over transcriptie, evenals over de overdracht van erfelijke informatie, is niet goed bekend. De meeste gegevens kunnen worden weergegeven als een opeenvolging van stappen in de biosynthese van eiwitten, wat het mogelijk maakt het mechanisme van genexpressie te begrijpen. Eiwitsynthese is een voorbeeld van het realiseren van erfelijke informatie, omdat het gen codeert voor de primaire structuur. Voor elk eiwitmolecuul, of het nu een structureel eiwit, een enzym ofmediator, is er een primaire aminozuursequentie vastgelegd in de genen.
Zodra het nodig is om dit eiwit opnieuw te synthetiseren, begint het proces van het "uitpakken" van het DNA en het lezen van de code van het gewenste gen, waarna transcriptie plaatsvindt. In de biologie bestaat het schema van een dergelijk proces uit drie fasen, conventioneel geïdentificeerd: initiatie, verlenging, beëindiging. Het is echter nog niet mogelijk om tijdens het experiment specifieke voorwaarden te scheppen voor hun observatie. Dit zijn nogal theoretische berekeningen die een beter begrip mogelijk maken van de deelname van enzymsystemen aan het proces van het kopiëren van een gen op een RNA-sjabloon. In de kern is transcriptie het proces van RNA-synthese op basis van de gedespiraliseerde 3'-5'-streng van DNA.
Transcriptiemechanisme
Je kunt begrijpen wat transcriptie is (in de biologie) door het voorbeeld van messenger-RNA-synthese te gebruiken. Het begint met de "release" van het gen en de uitlijning van de structuur van het DNA-molecuul. In de kern bevindt erfelijke informatie zich in gecondenseerd chromatine en inactieve genen zijn compact "verpakt" in heterochromatine. Door despiralisatie kan het gewenste gen worden vrijgegeven en beschikbaar worden gemaakt voor uitlezing. Vervolgens verdeelt een speciaal enzym het dubbelstrengs DNA in twee strengen, waarna de 3'-5'-strengs code wordt gelezen.
Vanaf dit moment begint de transcriptieperiode zelf. Het enzym DNA-afhankelijke RNA-polymerase assembleert het startgedeelte van RNA, waaraan het eerste nucleotide is bevestigd, complementair3'-5'-streng van het DNA-matrijsgebied. Verder bouwt de RNA-keten zich op, wat enkele uren aanhoudt.
Het belang van transcriptie in de biologie wordt niet alleen gegeven aan de initiatie van RNA-synthese, maar ook aan de beëindiging ervan. Het bereiken van het eindgebied van het gen initieert de beëindiging van het lezen en leidt tot de lancering van een enzymatisch proces dat gericht is op het losmaken van het DNA-afhankelijke RNA-polymerase van het DNA-molecuul. Het verdeelde deel van het DNA is volledig "verknoopt". Ook werken tijdens transcriptie enzymsystemen die de juistheid van de toevoeging van nucleotiden "controleren" en, als er synthesefouten optreden, onnodige secties "uitknippen". Door deze processen te begrijpen, kunnen we de vraag beantwoorden wat transcriptie is in de biologie en hoe het wordt gereguleerd.
Reverse transcriptie
Transcriptie is het universele basismechanisme voor het overbrengen van genetische informatie van de ene drager naar de andere, bijvoorbeeld van DNA naar RNA, zoals dat gebeurt in eukaryote cellen. Bij sommige virussen kan de volgorde van genoverdracht echter worden omgekeerd, dat wil zeggen dat de code wordt gelezen van RNA naar enkelstrengs DNA. Dit proces wordt reverse transcriptie genoemd en het is gepast om het voorbeeld van een menselijke infectie met het HIV-virus te beschouwen.
Het omgekeerde transcriptieschema lijkt op de introductie van een virus in de cel en de daaropvolgende synthese van DNA op basis van zijn RNA met behulp van het enzym reverse transcriptase (revertase). Deze biokatalysator is aanvankelijk aanwezig in het virale lichaam en wordt geactiveerd wanneer het de menselijke cel binnengaat. Het staat toeeen DNA-molecuul synthetiseren met genetische informatie van nucleotiden die in menselijke cellen worden gevonden. Het resultaat van de succesvolle voltooiing van reverse transcriptie is de productie van een DNA-molecuul, dat via het integrase-enzym in het DNA van de cel wordt geïntroduceerd en het modificeert.
Het belang van transcriptie in genetische manipulatie
Belangrijk is dat dit soort omgekeerde transcriptie in de biologie tot drie belangrijke conclusies leidt. Ten eerste, dat virussen in fylogenetische termen veel hoger zouden moeten zijn dan eencellige levensvormen. Ten tweede is dit het bewijs van de mogelijkheid van het bestaan van een stabiel enkelstrengs DNA-molecuul. Eerder was er de mening dat DNA alleen in de vorm van een dubbelstrengs structuur lange tijd kan bestaan.
Ten derde, aangezien een virus geen informatie over zijn genen hoeft te hebben om te integreren in het DNA van cellen van een geïnfecteerd organisme, kan worden bewezen dat willekeurige genen via omgekeerde volgorde in de genetische code van elk organisme kunnen worden geïntroduceerd transcriptie. De laatste conclusie maakt het gebruik van virussen mogelijk als hulpmiddelen voor genetische manipulatie om bepaalde genen in het genoom van bacteriën in te bedden.
