Zamonaviy biologiya oʻz kashfiyotlarining oʻziga xosligi va koʻlami bilan hayratda qoldiradi. Bugungi kunda ushbu fan bizning ko'zimizdan yashirin bo'lgan ko'pgina jarayonlarni o'rganadi. Bu tirik materiyaning eng murakkab sirlarini ochishga yordam beruvchi istiqbolli yo‘nalishlardan biri bo‘lgan molekulyar biologiya uchun ajoyibdir.
Teskari transkripsiya nima
Teskari transkripsiya (qisqacha RT) koʻpchilik RNK viruslari uchun xos boʻlgan oʻziga xos jarayondir. Uning asosiy xususiyati messenjer RNK asosidagi ikki zanjirli DNK molekulasining sintezidir.
OT bakteriyalar yoki eukaryotik organizmlarga xos emas. Asosiy ferment, teskari taza ikki zanjirli DNK sintezida asosiy rol o'ynaydi.
Kashfiyot tarixi
Ribonuklein kislota molekulasi DNK sintezi uchun shablonga aylanishi mumkinligi haqidagi fikr 1970-yillargacha bema'nilik hisoblangan. Keyin B altimor va Temin bir-biridan alohida ishlab, deyarli bir vaqtning o'zida yangi fermentni kashf qilishdi. Ular buni RNKga bog'liq DNK polimeraza yoki teskari transkriptaza deb atashgan.
Bu fermentning kashf etilishi organizmlar mavjudligini so'zsiz tasdiqladiteskari transkripsiyaga qodir. Ikkala olim ham 1975 yilda Nobel mukofotini olishgan. Biroz vaqt o'tgach, Engelxardt teskari transkriptaza uchun muqobil nomni taklif qildi - revertaz.
Nima uchun OT molekulyar biologiyaning markaziy dogmasiga ziddir
Markaziy dogma har qanday tirik hujayradagi ketma-ket oqsil sintezi tushunchasidir. Bunday sxema uchta komponentdan tuzilgan: DNK, RNK va oqsil.
Markaziy dogmaga ko'ra, RNK faqat DNK shablonida sintezlanishi mumkin va shundan keyingina RNK oqsilning birlamchi tuzilishini yaratishda ishtirok etadi.
Bu dogma teskari transkripsiya kashf etilishidan oldin ilmiy hamjamiyatda rasman qabul qilingan. RNK dan DNKni teskari sintez qilish g'oyasi olimlar tomonidan uzoq vaqtdan beri rad etilgani ajablanarli emas. Faqat 1970 yilda reversetaza kashf etilishi bilan birga oqsil sintezi kontseptsiyasida o'z aksini topgan bu masalaga chek qo'yildi.
Qush retroviruslarining revertazasi
Teskari transkripsiya jarayoni RNKga qaram-DNK polimeraza ishtirokisiz tugallanmaydi. Qushlar retrovirusining revertazasi hozirgacha maksimal darajada oʻrganilgan.
Bu viruslar oilasining bir virionida bu oqsilning atigi 40 ga yaqin molekulasi topilishi mumkin. Protein ikkita bo'linmadan iborat bo'lib, ular teng sonli va uchta muhim teskari funktsiyani bajaradi:
1) DNK molekulasining ham bir zanjirli/ikki zanjirli RNK shablonida, ham dezoksiribonuklein kislotalar asosida sintezi.
2) RNase H faollashuvi, uning asosiy roliRNK molekulasining RNK-DNK kompleksida parchalanishi.
3) Eukaryotik genomga kiritish uchun DNK molekulalarining boʻlimlarini yoʻq qilish.
Mexanizm OT
Teskari transkripsiya bosqichlari viruslar oilasiga qarab farq qilishi mumkin, ya'ni. ularning nuklein kislotalari turi bo'yicha.
Avval reversetaza ishlatadigan viruslarni ko'rib chiqaylik. Bu erda OT jarayoni 3 bosqichga bo'lingan:
1) RNK zanjirining “+” shablonidagi “-” RNK zanjirining sintezi.
2) RNK-DNK kompleksidagi RNKning "+" zanjirini RNaz H fermenti yordamida yo'q qilish.
3) RNK zanjirining "-" shablonida ikki zanjirli DNK molekulasi sintezi.
Virionni koʻpaytirishning bu usuli ayrim onkogen viruslar va inson immunitet tanqisligi virusi (OIV) uchun xosdir.
Shuni ta'kidlash kerakki, RNK shablonidagi har qanday nuklein kislota sintezi uchun urug' yoki primer kerak bo'ladi. Primer - bu RNK molekulasining (shablon) 3' uchini to'ldiruvchi va sintezni boshlashda muhim rol o'ynaydigan qisqa nukleotidlar ketma-ketligi.
Virusli kelib chiqadigan tayyor ikki zanjirli DNK molekulalari eukaryotik genomga integratsiyalashganda virion oqsili sintezining odatiy mexanizmi boshlanadi. Natijada, virus tomonidan "qo'lga olingan" hujayra virion ishlab chiqarish zavodiga aylanadi, bu erda zarur oqsil va RNK molekulalari ko'p miqdorda hosil bo'ladi.
Teskari transkripsiyaning yana bir usuli RNK sintetaza ta'siriga asoslangan. Bu oqsil paramiksoviruslar, rabdoviruslar, pikornoviruslarda faoldir. Bu holda OT ning uchinchi bosqichi - shakllanish mavjud emasikki zanjirli DNK va uning oʻrniga “+” RNK zanjiri virusli “-” RNK zanjiri shablonida sintezlanadi va aksincha.
Bunday sikllarning takrorlanishi virus genomining replikatsiyasiga ham, zararlangan eukaryotik hujayra sharoitida oqsil sinteziga qodir mRNKning shakllanishiga olib keladi.
Teskari transkripsiyaning biologik ahamiyati
OT jarayoni koʻpgina viruslarning (birinchi navbatda, OIV kabi retroviruslar) hayot siklida muhim ahamiyatga ega. Eukaryotik hujayraga hujum qilgan virionning RNKsi birinchi DNK zanjirining sintezi uchun shablonga aylanadi, bunda ikkinchi zanjirni yakunlash qiyin emas.
Olingan virusning ikki zanjirli DNKsi eukaryotik genomga integratsiyalashgan boʻlib, bu virion oqsili sintezi jarayonlarining faollashishiga va infektsiyalangan hujayra ichida uning koʻp sonli nusxalarining paydo boʻlishiga olib keladi. Bu Revertase va umuman OT ning virus uchun asosiy vazifasidir.
Teskari transkripsiya eukariotlarda retrotranspozonlar kontekstida ham sodir bo'lishi mumkin - genomning bir qismidan boshqasiga mustaqil ravishda ko'chishi mumkin bo'lgan mobil genetik elementlar. Bunday elementlar, olimlarning fikriga ko'ra, tirik organizmlarning evolyutsiyasiga sabab bo'lgan.
Retrotranspozon bir nechta oqsillarni kodlaydigan eukaryotik DNKning bir qismidir. Ulardan biri, teskari taza, bunday retrotransporozonning delokalizatsiyasida bevosita ishtirok etadi.
Fanda OT dan foydalanish
Reversetaza sof shaklda ajratilgan paytdan boshlab, teskari transkripsiya jarayoni biologlar tomonidan qabul qilingan. OT mexanizmini o'rganish hali ham eng muhim inson oqsillari ketma-ketligini o'qishga yordam beradi.
Gap shundaki, eukariotlarning genomida, shu jumladan bizda ham, intronlar deb ataladigan informatsion bo'lmagan hududlar mavjud. Bunday DNKdan nukleotidlar ketma-ketligi o'qilganda va bir zanjirli RNK hosil bo'lganda, ikkinchisi intronlarni yo'qotadi va faqat oqsilni kodlaydi. Agar DNK RNK shablonida teskari taza yordamida sintez qilinsa, uni ketma-ketlashtirish va nukleotidlar tartibini aniqlash oson.
Teskari transkriptaza natijasida hosil bo'lgan nuklein kislota cDNK deb ataladi. Ko'pincha polimeraza zanjiri reaktsiyasida (PCR) hosil bo'lgan cDNK nusxasining nusxasi sonini sun'iy ravishda oshirish uchun ishlatiladi. Bu usul nafaqat fanda, balki tibbiyotda ham qo'llaniladi: laborantlar bunday DNKning umumiy kutubxonadan turli bakteriyalar yoki viruslar genomlari bilan o'xshashligini aniqlaydilar. Vektorlarni sintez qilish va ularni bakteriyalarga kiritish biologiyaning istiqbolli yo'nalishlaridan biridir. Agar RT intronlarsiz odam va boshqa organizmlarning DNKsini hosil qilish uchun ishlatilsa, bunday molekulalar bakterial genomga osongina kiritilishi mumkin. Shunday qilib, ikkinchisi inson uchun zarur bo'lgan moddalar (masalan, fermentlar) ishlab chiqaradigan zavodlarga aylanadi.
