Орчин үеийн биологи нь нээлтийнхээ өвөрмөц байдал, цар хүрээгээрээ гайхшруулж байна. Өнөөдөр энэ шинжлэх ухаан бидний нүднээс далд байдаг ихэнх үйл явцыг судалж байна. Энэ нь молекул биологийн хувьд гайхалтай бөгөөд амьд бодисын хамгийн нарийн төвөгтэй нууцыг тайлахад тусалдаг ирээдүйтэй салбаруудын нэг юм.
Урвуу транскрипци гэж юу вэ
Урвуу транскрипци (богинохондоо RT) нь ихэнх РНХ вирусын өвөрмөц процесс юм. Үүний гол онцлог нь элч РНХ дээр суурилсан хоёр хэлхээтэй ДНХ молекулын нийлэгжилт юм.
ОТ нь нян ба эукариот организмд хамаарахгүй. Гол фермент болох урвуу, хоёр хэлхээтэй ДНХ-ийн нийлэгжилтэнд гол үүрэг гүйцэтгэдэг.
Нээлтийн түүх
Рибонуклеины хүчлийн молекул нь ДНХ-ийн синтезийн загвар болж чадна гэсэн санаа нь 1970-аад он хүртэл утгагүй гэж тооцогддог. Дараа нь Балтимор, Тэмин хоёр бие биенээсээ тусдаа ажиллаж байхдаа бараг нэгэн зэрэг шинэ фермент нээсэн. Тэд үүнийг РНХ-д хамааралтай-ДНХ полимераз буюу урвуу транскриптаза гэж нэрлэсэн.
Энэ ферментийг нээсэн нь организм байдгийг болзолгүйгээр баталсан.урвуу транскрипц хийх чадвартай. Хоёр эрдэмтэн 1975 онд Нобелийн шагнал хүртжээ. Хэсэг хугацааны дараа Энгельхардт урвуу транскриптазын өөр нэрийг санал болгосон - ревертаза.
ОТ яагаад молекул биологийн гол сургаалтай зөрчилддөг вэ
Төв догма гэдэг нь аливаа амьд эс дэх уургийн дараалсан нийлэгжилтийн тухай ойлголт юм. Ийм схемийг ДНХ, РНХ, уураг гэсэн гурван бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдүүлдэг.
Төв үзэл баримтлалын дагуу РНХ нь зөвхөн ДНХ-ийн загвар дээр нийлэгжих боломжтой бөгөөд зөвхөн РНХ нь уургийн анхдагч бүтцийг бий болгоход оролцдог.
Энэхүү догма нь урвуу транскрипцийг нээхээс өмнө шинжлэх ухааны нийгэмлэгт албан ёсоор хүлээн зөвшөөрөгдсөн. РНХ-ээс ДНХ-ийн урвуу синтез хийх санааг эрдэмтэд эртнээс үгүйсгэсээр ирсэн нь гайхмаар зүйл биш юм. Зөвхөн 1970 онд урвуу таталтыг нээснээр энэ асуудалд төгсгөл болсон нь уургийн нийлэгжилтийн үзэл баримтлалд тусгагдсан юм.
Шувууны ретровирусын ревертаза
Урвуу транскрипцийн процесс нь РНХ-хамааралтай-ДНХ полимеразын оролцоогүйгээр дуусдаггүй. Шувууны ретровирусын ревертазыг өнөөг хүртэл дээд зэргээр судалсан.
Энэ гэр бүлийн вирусын нэг вирионоос энэ уургийн ердөө 40 орчим молекул байж болно. Уураг нь тэнцүү тооны хоёр дэд нэгжээс тогтдог бөгөөд урвуу эргэлтийн гурван чухал үүргийг гүйцэтгэдэг:
1) ДНХ молекулын нэг судалтай/хоёр судалтай РНХ загвар болон дезоксирибонуклеины хүчлийн үндсэн дээр нийлэгжих.
2) RNase H идэвхжүүлэх, гол үүрэг ньРНХ-ДНХ-ийн цогцолбор дахь РНХ молекулын задрал.
3) Эукариот геномд оруулах ДНХ молекулын хэсгүүдийг устгах.
Механизм OT
Урвуу транскрипцийн алхамууд нь вирусын гэр бүлээс хамаарч өөр өөр байж болно, жишээлбэл. тэдгээрийн нуклейн хүчлүүдийн төрөл дээр.
Эхлээд урвуу таталт ашигладаг вирусуудыг авч үзье. Энд OT процессыг 3 үе шатанд хуваадаг:
1) РНХ-ийн хэлхээний "+" загвар дээрх "-" РНХ хэлхээний нийлэгжилт.
2) RNase H ферментийг ашиглан РНХ-ДНХ-ийн цогцолбор дахь РНХ-ийн "+" хэлхээг устгах.
3) РНХ-ийн гинжин хэлхээний "-" загвар дээрх хоёр хэлхээтэй ДНХ молекулын нийлэгжилт.
Вирон нөхөн үржихүйн энэ арга нь зарим хорт хавдар үүсгэгч вирүс болон хүний дархлал хомсдолын вирус (ХДХВ)-д түгээмэл байдаг.
РНХ-ийн загварт аливаа нуклейн хүчлийг нийлэгжүүлэхэд үр эсвэл праймер хэрэгтэй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Праймер нь РНХ молекулын (загвар) 3' төгсгөлд нэмэлт үүрэг гүйцэтгэдэг нуклеотидын богино дараалал бөгөөд синтезийг эхлүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Вирүсийн гаралтай бэлэн давхар судалтай ДНХ молекулууд эукариот геномд нэгдэх үед вирион уургийн нийлэгжилтийн ердийн механизм эхэлдэг. Үүний үр дүнд вируст “баригдсан” эс нь вирион үйлдвэрлэх үйлдвэр болж, тэнд шаардлагатай уураг, РНХ молекулууд их хэмжээгээр үүсдэг.
Урвуу транскрипцийн өөр нэг арга нь РНХ синтетазын үйлдэл дээр суурилдаг. Энэ уураг нь парамиксовирус, рабдовирус, пикорновируст идэвхтэй байдаг. Энэ тохиолдолд ОТ-ийн гурав дахь үе шат байхгүй - формацидавхар судалтай ДНХ ба оронд нь вирусын "-" РНХ-ийн гинжний загвар дээр "+" РНХ гинж нийлэгдэнэ.
Иймэрхүү мөчлөгийн давталт нь вирусын геномын хуулбар болон халдвартай эукариот эсийн нөхцөлд уураг нийлэгжүүлэх чадвартай мРНХ үүсэхэд хүргэдэг.
Урвуу транскрипцийн биологийн ач холбогдол
ОТ процесс нь олон вирүсийн (ялангуяа ХДХВ зэрэг ретровирус) амьдралын мөчлөгт хамгийн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эукариот эс рүү дайрсан вирионын РНХ нь ДНХ-ийн эхний хэлхээний нийлэгжилтийн загвар болж, түүн дээр хоёр дахь хэлхээг дуусгахад хэцүү биш юм.
Олдсон вирусын хоёр судалтай ДНХ нь эукариот геномд нэгтгэгддэг бөгөөд энэ нь вирион уургийн нийлэгжилтийн үйл явцыг идэвхжүүлж, халдвар авсан эс дотор түүний олон тооны хуулбарыг бий болгоход хүргэдэг. Энэ нь вирусын эсрэг Revertase болон OT-ийн үндсэн зорилго юм.
Урвуу транскрипц нь эукариотуудад ретротранспозонуудын хүрээнд тохиолдож болно - геномын нэг хэсгээс нөгөө рүү бие даан шилжих чадвартай хөдөлгөөнт генетикийн элементүүд. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар ийм элементүүд амьд организмын хувьслыг бий болгосон.
Ретротранспозон нь хэд хэдэн уургийг кодлодог эукариот ДНХ-ийн хэсэг юм. Тэдний нэг болох урвуу таталт нь ийм ретротранспорозоны делокализацид шууд оролцдог.
Шинжлэх ухаанд ОТ ашиглах
Урвуустазыг цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарлаж эхэлснээс хойш биологичид урвуу транскрипцийн процессыг баталсан. ОТ механизмын судалгаа нь хүний хамгийн чухал уургийн дарааллыг уншихад тусалдаг хэвээр байна.
Биднийг оролцуулаад эукариотуудын геномд интрон гэж нэрлэгддэг мэдээллийн бус хэсгүүд байдаг нь үнэн юм. Ийм ДНХ-ээс нуклеотидын дарааллыг уншиж, нэг хэлхээтэй РНХ үүсэх үед сүүлийнх нь интроноо алдаж, зөвхөн уургийг кодлодог. Хэрэв ДНХ-ийг РНХ-ийн загвар дээр урвуутатаза ашиглан нийлэгжүүлбэл түүнийг дараалалд оруулж, нуклеотидын дарааллыг олоход хялбар байдаг.
Урвуу транскриптазаар үүсгэгдсэн нуклейн хүчлийг cDNA гэж нэрлэдэг. Энэ нь ихэвчлэн полимеразын гинжин урвал (ПГУ) -ын үр дүнд үүссэн cDNA хуулбарын хуулбарын тоог зохиомлоор нэмэгдүүлэхэд ашиглагддаг. Энэ аргыг зөвхөн шинжлэх ухаанд төдийгүй анагаах ухаанд ашигладаг: лабораторийн туслахууд ийм ДНХ-ийн нийтлэг номын сангаас янз бүрийн бактери эсвэл вирусын геномтой ижил төстэй байдлыг тодорхойлдог. Векторуудын нийлэгжилт, бактерид нэвтрүүлэх нь биологийн ирээдүйтэй чиглэлүүдийн нэг юм. Хэрэв RT нь хүний болон бусад организмын ДНХ-ийг интронгүй үүсгэхэд ашигладаг бол ийм молекулууд бактерийн геномд амархан нэвтэрч болно. Тиймээс сүүлийнх нь хүнд шаардлагатай бодис (жишээ нь, фермент) үйлдвэрлэх үйлдвэр болдог.
