Қазіргі биология өзінің ашылуларының бірегейлігімен және ауқымдылығымен таң қалдырады. Бүгінгі таңда бұл ғылым біздің көзімізден жасырылған процестердің көпшілігін зерттейді. Бұл молекулярлық биология үшін ерекше - тірі материяның ең күрделі құпияларын ашуға көмектесетін перспективалы салалардың бірі.
кері транскрипция дегеніміз не
Кері транскрипция (қысқаша RT) – көптеген РНҚ вирустарына тән ерекше процесс. Оның басты ерекшелігі – хабаршы РНҚ негізіндегі қос тізбекті ДНҚ молекуласының синтезі.
OT бактерияларға немесе эукариотты организмдерге тән емес. Негізгі фермент, керітаза қос тізбекті ДНҚ синтезінде шешуші рөл атқарады.
Табу тарихы
Рибонуклеин қышқылының молекуласы ДНҚ синтезі үшін үлгі бола алады деген идея 1970-ші жылдарға дейін қисынсыз болып саналды. Содан кейін Балтимор мен Темин бір-бірінен бөлек жұмыс істей отырып, бір мезгілде дерлік жаңа ферментті ашты. Олар оны РНҚ-тәуелді-ДНҚ полимеразасы немесе кері транскриптаза деп атады.
Бұл ферменттің ашылуы организмдердің бар екенін сөзсіз растадыкері транскрипцияға қабілетті. Екі ғалым да 1975 жылы Нобель сыйлығын алды. Біраз уақыттан кейін Энгельхардт кері транскриптазаның баламалы атауын ұсынды - ревертаза.
Неліктен ОТ молекулалық биологияның орталық догмасына қайшы келеді
Орталық догма – кез келген тірі жасушадағы ақуыз синтезі туралы түсінік. Мұндай схема үш құрамдас бөліктен құрастырылған: ДНҚ, РНҚ және ақуыз.
Орталық догмаға сәйкес, РНҚ тек ДНҚ үлгісінде синтезделеді, содан кейін ғана РНҚ ақуыздың бастапқы құрылымын құруға қатысады.
Бұл догма ғылыми ортада кері транскрипция ашылғанға дейін ресми түрде қабылданған. РНҚ-дан ДНҚ-ның кері синтезі идеясын ғалымдар көптен бері қабылдамағаны таңқаларлық емес. Тек 1970 жылы ревертазаның ашылуымен бірге белок синтезі тұжырымдамасында көрініс тапқан бұл мәселеге нүкте қойылды.
Құс ретровирустарының ревертазасы
Кері транскрипция процесі РНҚ-тәуелді-ДНҚ-полимеразаның қатысуынсыз аяқталмайды. Құс ретровирусының ревертазасы осы уақытқа дейін барынша зерттелген.
Бұл вирустар отбасының бір вирионында осы ақуыздың 40-қа жуық молекуласы ғана болуы мүмкін. Ақуыз екі бөлімшеден тұрады, олар бірдей мөлшерде және кері әсер етудің үш маңызды функциясын орындайды:
1) ДНҚ молекуласының бір тізбекті/қос тізбекті РНҚ үлгісінде де, дезоксирибонуклеин қышқылдары негізінде де синтезі.
2) RNase H активтендіру, оның негізгі рөліРНҚ-ДНҚ кешеніндегі РНҚ молекуласының ыдырауы.
3) Эукариоттық геномға енгізу үшін ДНҚ молекулаларының бөлімдерінің жойылуы.
ТҚ механизмі
Кері транскрипция қадамдары вирустар тобына байланысты әр түрлі болуы мүмкін, яғни. олардың нуклеин қышқылдарының түрі бойынша.
Алдымен ревертазаны қолданатын вирустарды қарастырайық. Мұнда OT процесі 3 қадамға бөлінеді:
1) РНҚ тізбегінің «+» шаблонындағы «-» РНҚ тізбегінің синтезі.
2) RNase H ферментінің көмегімен РНҚ-ДНҚ кешеніндегі РНҚ «+» тізбегінің жойылуы.
3) РНҚ тізбегінің "-" үлгісіндегі қос тізбекті ДНҚ молекуласының синтезі.
Виронды көбейтудің бұл әдісі кейбір онкогендік вирустар мен адамның иммун тапшылығы вирусына (АИТВ) тән.
РНҚ шаблонында кез келген нуклеин қышқылын синтездеу үшін тұқым немесе праймер қажет екенін атап өткен жөн. Праймер – РНҚ молекуласының (үлгі) 3' ұшын толықтыратын және синтезді бастауда маңызды рөл атқаратын нуклеотидтердің қысқа тізбегі.
Вирус тектес дайын қос тізбекті ДНҚ молекулалары эукариоттық геномға біріктірілгенде, вирион ақуызы синтезінің әдеттегі механизмі басталады. Нәтижесінде вирус «ұстап алған» жасуша вирион шығаратын зауытқа айналады, онда қажетті ақуыз және РНҚ молекулалары көп мөлшерде түзіледі.
Кері транскрипцияның тағы бір тәсілі РНҚ синтетазасының әрекетіне негізделген. Бұл ақуыз парамиксовирустарда, рабдовирустарда, пикорновирустарда белсенді. Бұл жағдайда ОТ-ның үшінші кезеңі – қалыптасу болмайдықос тізбекті ДНҚ және оның орнына вирустық «-» РНҚ тізбегінің шаблонында «+» РНҚ тізбегі синтезделеді және керісінше.
Мұндай циклдардың қайталануы вирус геномының репликациясына да, жұқтырған эукариоттық жасуша жағдайында ақуыз синтезіне қабілетті мРНҚ түзілуіне де әкеледі.
кері транскрипцияның биологиялық маңызы
ОТ процесі көптеген вирустардың (ең алдымен АИВ сияқты ретровирустардың) өмірлік циклінде өте маңызды. Эукариоттық жасушаға шабуыл жасаған вирионның РНҚ-сы бірінші ДНҚ тізбегінің синтезінің шаблонына айналады, оған екінші тізбекті аяқтау қиын емес.
Алынған вирустың қос тізбекті ДНҚ-сы эукариоттық геномға біріктірілген, бұл вирион протеинінің синтезі процестерінің белсендірілуіне және жұқтырған жасуша ішінде оның көшірмелерінің көп санының пайда болуына әкеледі. Бұл вирусқа қарсы Revertase және жалпы OT негізгі миссиясы.
Кері транскрипция эукариоттарда ретротранспозондар контекстінде де болуы мүмкін - геномның бір бөлігінен екіншісіне тәуелсіз тасымалдай алатын жылжымалы генетикалық элементтер. Мұндай элементтер, ғалымдардың пікірінше, тірі организмдердің эволюциясын тудырған.
Ретротранспозон – бірнеше белоктарды кодтайтын эукариоттық ДНҚ-ның созылуы. Олардың бірі, реверсетаза, мұндай ретротранспорозонның делокализациясына тікелей қатысады.
Ғылымда ОТ қолдану
Ревертаза таза күйінде оқшауланған сәттен бастап биологтар кері транскрипция процесін қабылдады. ОТ механизмін зерттеу әлі де адамның ең маңызды ақуыздарының ретін оқуға көмектеседі.
Факті мынада, эукариоттардың геномында, оның ішінде бізде интрондар деп аталатын ақпараттық емес аймақтар бар. Мұндай ДНҚ-дан нуклеотидтер тізбегі оқылғанда және бір тізбекті РНҚ түзілгенде, соңғысы интрондарын жоғалтады және тек ақуызды кодтайды. Егер ДНҚ РНҚ шаблонында керітаза көмегімен синтезделсе, онда оны реттілікке келтіру және нуклеотидтердің орналасу ретін білу оңай.
кері транскриптаза арқылы түзілген нуклеин қышқылы кДНҚ деп аталады. Ол көбінесе полимеразды тізбекті реакцияда (ПТР) алынған кДНҚ көшірмесінің көшірме санын жасанды түрде көбейту үшін қолданылады. Бұл әдіс тек ғылымда ғана емес, медицинада да қолданылады: зертханашылар мұндай ДНҚ-ның әртүрлі бактериялардың немесе вирустардың геномдарымен ұқсастығын жалпы кітапханадан анықтайды. Векторлардың синтезі және оларды бактерияларға енгізу биологияның перспективті бағыттарының бірі болып табылады. Егер RT интронсыз адамның және басқа организмдердің ДНҚ-сын қалыптастыру үшін пайдаланылса, мұндай молекулаларды бактерия геномына оңай енгізуге болады. Демек, соңғылары адамға қажетті заттарды (мысалы, ферменттер) өндіретін зауыттарға айналады.
