Müasir biologiya öz kəşflərinin unikallığı və miqyası ilə heyran edir. Bu gün bu elm gözümüzdən gizli qalan proseslərin əksəriyyətini öyrənir. Bu, molekulyar biologiya üçün diqqətəlayiqdir - canlı maddənin ən mürəkkəb sirlərini açmağa kömək edən perspektivli sahələrdən biridir.
Ters transkripsiya nədir
Tərs transkripsiya (qısaca RT) əksər RNT virusları üçün xarakterik olan spesifik prosesdir. Onun əsas xüsusiyyəti messencer RNT əsasında ikizəncirli DNT molekulunun sintezidir.
OT bakteriya və ya eukaryotik orqanizmlər üçün xarakterik deyil. Əsas ferment, reversetaza ikiqat zəncirli DNT-nin sintezində əsas rol oynayır.
Kəşf tarixçəsi
Ribonuklein turşusu molekulunun DNT sintezi üçün şablon ola biləcəyi fikri 1970-ci illərə qədər absurd hesab olunurdu. Sonra bir-birindən ayrı işləyən B altimor və Temin, demək olar ki, eyni vaxtda yeni bir ferment kəşf etdilər. Onlar bunu RNT-dən asılı DNT polimeraza və ya əks transkriptaza adlandırdılar.
Bu fermentin kəşfi orqanizmlərin varlığını qeyd-şərtsiz təsdiqlədiəks transkripsiyaya qadirdir. Hər iki alim 1975-ci ildə Nobel mükafatı alıb. Bir müddət sonra Engelhardt əks transkriptaza üçün alternativ bir ad təklif etdi - revertaz.
Niyə OT molekulyar biologiyanın mərkəzi dogmasına ziddir
Mərkəzi Doqma istənilən canlı hüceyrədə ardıcıl zülal sintezi anlayışıdır. Belə bir sxem üç komponentdən qurulur: DNT, RNT və zülal.
Mərkəzi dogmaya görə, RNT yalnız DNT şablonunda sintez oluna bilər və yalnız bundan sonra RNT zülalın ilkin strukturunun qurulmasında iştirak edir.
Bu dogma tərs transkripsiyanın kəşfindən əvvəl elmi ictimaiyyətdə rəsmi olaraq qəbul edilmişdir. Təəccüblü deyil ki, RNT-dən DNT-nin əks sintezi ideyası elm adamları tərəfindən çoxdan rədd edilir. Yalnız 1970-ci ildə reversetazanın kəşfi ilə birlikdə bu məsələyə son qoyuldu və bu, zülal sintezi konsepsiyasında öz əksini tapdı.
Quş retroviruslarının geri çevrilməsi
Tərs transkripsiya prosesi RNT-dən asılı DNT polimerazanın iştirakı olmadan tamamlanmır. Quş retrovirusunun revertazası bu günə qədər maksimum dərəcədə tədqiq edilmişdir.
Bu virus ailəsinin bir virionunda bu zülalın yalnız 40-a yaxın molekulu tapıla bilər. Zülal bərabər sayda olan və üç mühüm tərs funksiyanı yerinə yetirən iki alt bölmədən ibarətdir:
1) DNT molekulunun həm tək zəncirli/iki zəncirli RNT şablonunda, həm də deoksiribonuklein turşuları əsasında sintezi.
2) RNase H aktivləşdirilməsi, əsas roluRNT-DNT kompleksində RNT molekulunun parçalanması.
3) Eukaryotik genomun daxil edilməsi üçün DNT molekullarının hissələrinin məhv edilməsi.
Mexanizm OT
Tərs transkripsiya addımları virus ailəsindən asılı olaraq dəyişə bilər, yəni. onların nuklein turşularının növü üzrə.
Gəlin əvvəlcə reversetase istifadə edən virusları nəzərdən keçirək. Burada OT prosesi 3 mərhələyə bölünür:
1) RNT zəncirinin “+” şablonunda “-” RNT zəncirinin sintezi.
2) RNaz H fermentindən istifadə etməklə RNT-DNT kompleksində RNT-nin "+" zəncirinin məhv edilməsi.
3) RNT zəncirinin "-" şablonunda ikizəncirli DNT molekulunun sintezi.
Virionun çoxalmasının bu üsulu bəzi onkogen viruslar və insanın immunçatışmazlığı virusu (HİV) üçün xarakterikdir.
Qeyd etmək lazımdır ki, hər hansı nuklein turşusunun RNT şablonunda sintezi üçün toxum və ya primer lazımdır. Primer RNT molekulunun (şablon) 3' ucunu tamamlayan və sintezin başlanmasında mühüm rol oynayan qısa nükleotidlər ardıcıllığıdır.
Virus mənşəli hazır ikiqat zəncirli DNT molekulları eukaryotik genoma inteqrasiya edildikdə, virion protein sintezinin adi mexanizmi başlayır. Nəticədə virus tərəfindən “tutulan” hüceyrə virion istehsal fabrikinə çevrilir və burada böyük miqdarda lazımi zülal və RNT molekulları əmələ gəlir.
Ters transkripsiyanın başqa bir yolu RNT sintetazasının fəaliyyətinə əsaslanır. Bu protein paramiksoviruslarda, rabdoviruslarda, pikornoviruslarda aktivdir. Bu vəziyyətdə OT-nin üçüncü mərhələsi - formalaşma yoxdurikizəncirli DNT və bunun əvəzinə viral “-” RNT zəncirinin şablonunda “+” RNT zənciri sintez olunur və əksinə.
Belə sikllərin təkrarlanması həm virus genomunun təkrarlanmasına, həm də yoluxmuş eukaryotik hüceyrə şəraitində zülal sintez edə bilən mRNT-nin formalaşmasına gətirib çıxarır.
Tərs transkripsiyanın bioloji əhəmiyyəti
OT prosesi bir çox virusun (ilk növbədə HİV kimi retrovirusların) həyat siklində böyük əhəmiyyət kəsb edir. Eukaryotik hüceyrəyə hücum edən virionun RNT-si birinci DNT zəncirinin sintezi üçün şablon olur, onun üzərində ikinci zəncirini tamamlamaq çətin deyil.
Virusun əldə edilmiş ikiqat zəncirli DNT-si eukariot genomuna inteqrasiya olunur ki, bu da virion zülalının sintezi proseslərinin aktivləşməsinə və yoluxmuş hüceyrə daxilində onun çoxlu sayda nüsxəsinin yaranmasına səbəb olur. Bu, Revertase və ümumilikdə OT-nin virus üçün əsas missiyasıdır.
Ters transkripsiya eukariotlarda retrotranspozonlar kontekstində də baş verə bilər - müstəqil olaraq genomun bir hissəsindən digərinə nəql edə bilən mobil genetik elementlər. Alimlərin fikrincə, belə elementlər canlı orqanizmlərin təkamülünə səbəb olub.
Retrotranspozon bir neçə proteini kodlayan eukaryotik DNT-nin bir hissəsidir. Onlardan biri, reversetaza, belə retrotransporozonun delokalizasiyasında birbaşa iştirak edir.
Elmdə OT istifadəsi
Reversazanın saf formada təcrid olunduğu andan tərs transkripsiya prosesi bioloqlar tərəfindən qəbul edilmişdir. OT mexanizminin tədqiqi hələ də ən vacib insan zülallarının ardıcıllığını oxumağa kömək edir.
Fakt budur ki, biz də daxil olmaqla eukariotların genomunda intronlar adlanan qeyri-informativ bölgələr var. Belə DNT-dən nukleotid ardıcıllığı oxunduqda və tək zəncirli RNT əmələ gəldikdə, sonuncu intronları itirir və yalnız zülalları kodlayır. Əgər DNT RNT şablonunda reversetazadan istifadə etməklə sintez edilirsə, onda onu ardıcıllıqla sıralamaq və nukleotidlərin sırasını öyrənmək asandır.
Ters transkriptaza ilə əmələ gələn nuklein turşusu cDNT adlanır. Çox vaxt polimeraza zəncirvari reaksiyasında (PZR) nəticədə cDNA surətinin surətinin sayını süni şəkildə artırmaq üçün istifadə olunur. Bu üsul təkcə elmdə deyil, həm də tibbdə istifadə olunur: laborantlar belə DNT-nin müxtəlif bakteriya və ya virusların genomları ilə oxşarlığını ümumi kitabxanadan müəyyən edirlər. Vektorların sintezi və onların bakteriyalara yeridilməsi biologiyanın perspektivli sahələrindən biridir. Əgər RT intronsuz insan və digər orqanizmlərin DNT-sini formalaşdırmaq üçün istifadə olunarsa, belə molekullar bakteriya genomuna asanlıqla daxil edilə bilər. Beləliklə, sonuncular insan üçün lazım olan maddələrin (məsələn, fermentlərin) istehsalı üçün fabriklərə çevrilirlər.
