Заманбап биология өзүнүн ачылыштарынын өзгөчөлүгү жана масштабы менен таң калтырат. Бүгүнкү күндө бул илим биздин көзүбүзгө жашыруун болгон процесстердин көбүн изилдейт. Бул молекулярдык биология үчүн өзгөчө - тирүү материянын эң татаал сырларын ачууга жардам берген келечектүү багыттардын бири.
Тескери транскрипция деген эмне
Тескери транскрипция (кыскача RT) – көпчүлүк РНК вирустарына мүнөздүү өзгөчө процесс. Анын негизги өзгөчөлүгү - кабарчы РНКга негизделген кош саптуу ДНК молекуласынын синтези.
OT бактерияларга же эукариоттук организмдерге мүнөздүү эмес. Негизги фермент, реверсетаза, кош тилкелүү ДНКнын синтезинде негизги ролду ойнойт.
Ачылуулар таржымалы
Рибонуклеиндик кислотанын молекуласы ДНК синтези үчүн шаблон боло алат деген ой 1970-жылдарга чейин абсурд деп эсептелген. Андан кийин Балтимор менен Темин бири-биринен өзүнчө иштеп, дээрлик бир убакта жаңы ферментти ачышкан. Алар аны РНКга көз каранды ДНК полимераза же тескери транскриптаза деп аташкан.
Бул ферменттин ачылышы организмдердин бар экенин эч кандай шартсыз тастыктадытескери транскрипцияга жөндөмдүү. Эки окумуштуу тең 1975-жылы Нобель сыйлыгын алышкан. Бир нече убакыт өткөндөн кийин, Энгельхардт тескери транскриптаза үчүн альтернативдүү аталышты сунуштады - ревертаза.
Эмне үчүн ОТ молекулярдык биологиянын борбордук догмасына карама-каршы келет
Борбордук догма – бул ар кандай тирүү клеткадагы ырааттуу протеин синтезинин түшүнүгү. Мындай схема үч компоненттен түзүлөт: ДНК, РНК жана белок.
Борбордук догма боюнча, РНКны ДНК шаблону боюнча гана синтездесе болот, ошондо гана РНК белоктун негизги түзүлүшүн түзүүгө катышат.
Бул догма илимий чөйрөдө тескери транскрипция ачылганга чейин расмий түрдө кабыл алынган. РНКдан ДНКны тескери синтездөө идеясы окумуштуулар тарабынан көптөн бери четке кагылганы таң калыштуу эмес. 1970-жылы гана реверсетазанын ачылышы менен бирге белок синтези концепциясында чагылдырылган бул маселеге чекит коюлду.
Канаттуулардын ретровирустарынын ревертазасы
Тескери транскрипция процесси РНКга көз каранды-ДНК полимеразанын катышуусусуз толук болбойт. Канаттуулардын ретровирусунун ревертазасы бүгүнкү күнгө чейин максималдуу деңгээлде изилденген.
Бул протеиндин 40ка жакын гана молекуласы вирустардын бул үй-бүлөсүнүн бир вирионунан табылышы мүмкүн. Белок бирдей сандагы эки бөлүмчөдөн турат жана тескери үч маанилүү функцияны аткарат:
1) ДНК молекуласынын бир тилкелүү/кош тизмектүү РНК шаблонунда да, дезоксирибонуклеиндик кислоталардын негизинде да синтези.
2) RNase H активдештирүү, анын негизги ролуРНК-ДНК комплексиндеги РНК молекуласынын бөлүнүшү.
3) Эукариоттук геномго киргизүү үчүн ДНК молекулаларынын бөлүмдөрүн жок кылуу.
Механизм OT
Тескери транскрипция кадамдары вирустардын үй-бүлөсүнө жараша өзгөрүшү мүмкүн, б.а. алардын нуклеиндик кислоталарынын түрү боюнча.
Адегенде reversetase колдонгон вирустарды карап көрөлү. Бул жерде OT процесси 3 кадамга бөлүнөт:
1) РНК тилкесинин "+" шаблонундагы "-" РНК тилкесинин синтези.
2) RNAse H ферментинин жардамы менен РНК-ДНК комплексиндеги РНКнын "+" тилкесинин бузулушу.
3) РНК чынжырынын "-" калыбындагы кош тилкелүү ДНК молекуласынын синтези.
Вирионду көбөйтүүнүн бул ыкмасы кээ бир онкогендик вирустарга жана адамдын иммундук жетишсиздигинин вирусуна (ВИЧ) мүнөздүү.
Белгилей кетчү нерсе, РНК үлгүсүндөгү кандайдыр бир нуклеин кислотасын синтездөө үчүн урук же праймер керектелет. Праймер – бул РНК молекуласынын (шаблондун) 3' учуна толуктоочу жана синтезди баштоодо маанилүү ролду ойногон нуклеотиддердин кыска ырааттуулугу.
Вирус тектүү даяр кош тилкелүү ДНК молекулалары эукариоттук геномго интеграцияланганда, вирион протеин синтезинин кадимки механизми башталат. Натыйжада, вирус "кармалган" клетка вирион өндүрүүчү заводго айланат, анда керектүү белок жана РНК молекулалары көп санда пайда болот.
Тескери транскрипциянын дагы бир жолу РНК синтетазасынын аракетине негизделген. Бул белок парамиксовирустарда, рабдовирустарда, пикорновирустарда активдүү. Бул учурда ОТтун үчүнчү стадиясы – калыптануу болбойткош тилкелүү ДНК жана анын ордуна “+” РНК чынжырчасы вирустук “-” РНК чынжырынын шаблонунда синтезделет жана тескерисинче.
Мындай циклдердин кайталанышы вирус геномунун репликациясына да, инфекцияланган эукариоттук клетканын шарттарында протеин синтезине жөндөмдүү мРНКнын пайда болушуна да алып келет.
Тескери транскрипциянын биологиялык мааниси
ОТ процесси көптөгөн вирустардын (биринчи кезекте ВИЧ сыяктуу ретровирустардын) жашоо циклинде өзгөчө мааниге ээ. Эукариоттук клеткага кол салган вириондун РНКсы биринчи ДНК тилкесин синтездөө үчүн шаблон болуп калат, ал боюнча экинчи тилкесин бүтүрүү кыйын эмес.
Алынган вирустун эки тилкелүү ДНКсы эукариоттук геномго интеграцияланган, бул вирион протеининин синтез процесстеринин активдешүүсүнө жана инфекцияланган клетканын ичинде анын көп сандагы копияларынын пайда болушуна алып келет. Бул вируска каршы Revertase жана OTтин негизги миссиясы.
Тескери транскрипция эукариоттордо ретротранспозондордун контекстинде да болушу мүмкүн - геномдун бир бөлүгүнөн экинчисине өз алдынча ташыган көчмө генетикалык элементтер. Мындай элементтер, окумуштуулардын пикири боюнча, тирүү организмдердин эволюциясын шарттаган.
Ретротранспозон - бул бир нече белокторду коддогон эукариоттук ДНКнын бир бөлүгү. Алардын бири, reversetase, мындай ретротранспорозондун делокализациясына түздөн-түз катышат.
Отту илимде колдонуу
Тескери транскрипция процессин биологдор таза түрүндө бөлүп алган учурдан тартып кабыл алышкан. OT механизмин изилдөө дагы эле адамдын эң маанилүү белокторунун ырааттуулугун окууга жардам берет.
Чындыгында эукариоттордун геномунда, анын ичинде бизде интрондор деп аталган маалыматтык эмес аймактар бар. Мындай ДНКдан нуклеотиддердин ырааттуулугу окулуп, бир тилкелүү РНК пайда болгондо, экинчиси интрондорун жоготот жана протеинди гана коддойт. Эгерде ДНК РНК үлгүсүндөгү реверстазаны колдонуу менен синтезделсе, анда аны ырааттуулук менен тизүү жана нуклеотиддердин тартибин билүү оңой.
Тескери транскриптаза аркылуу пайда болгон нуклеиндик кислота cDNA деп аталат. Ал көбүнчө полимераздык чынжыр реакциясында (ПТР) пайда болгон кДНКнын көчүрмөсүн жасалма түрдө көбөйтүү үчүн колдонулат. Бул ыкма илимде гана эмес, медицинада да колдонулат: лаборанттар мындай ДНКнын ар кандай бактериялардын же вирустардын геномдору менен окшоштугун жалпы китепканадан аныкташат. Векторлордун синтези жана аларды бактерияларга киргизүү биологиянын келечектүү багыттарынын бири болуп саналат. Эгерде RT интронсуз адамдын жана башка организмдердин ДНКсын түзүү үчүн колдонулса, мындай молекулаларды бактерия геномуна оңой эле киргизүүгө болот. Ошентип, акыркылары адам үчүн керектүү заттарды (мисалы, ферменттерди) өндүрүүчү заводдорго айланат.
