Nakakamangha ang modernong biology sa pagiging natatangi at laki ng mga natuklasan nito. Ngayon, pinag-aaralan ng agham na ito ang karamihan sa mga prosesong nakatago sa ating mga mata. Ito ay kapansin-pansin para sa molecular biology - isa sa mga promising na lugar na nakakatulong upang malutas ang pinakamasalimuot na misteryo ng buhay na bagay.
Ano ang reverse transcription
Ang Reverse transcription (RT para sa maikli) ay isang partikular na proseso na katangian ng karamihan sa mga RNA virus. Ang pangunahing tampok nito ay ang synthesis ng isang double-stranded na molekula ng DNA batay sa messenger RNA.
Ang OT ay hindi katangian ng bacteria o eukaryotic organism. Ang pangunahing enzyme, ang reversetase, ay gumaganap ng mahalagang papel sa synthesis ng double-stranded DNA.
Kasaysayan ng pagtuklas
Ang ideya na ang isang ribonucleic acid molecule ay maaaring maging isang template para sa DNA synthesis ay itinuturing na walang katotohanan hanggang sa 1970s. Pagkatapos B altimore at Temin, nagtatrabaho nang hiwalay sa isa't isa, halos sabay-sabay na natuklasan ang isang bagong enzyme. Tinawag nila itong RNA-dependent-DNA polymerase, o reverse transcriptase.
Ang pagtuklas ng enzyme na ito ay walang kondisyong nagkumpirma ng pagkakaroon ng mga organismomay kakayahang baligtarin ang transkripsyon. Ang parehong mga siyentipiko ay nakatanggap ng Nobel Prize noong 1975. Pagkaraan ng ilang panahon, nagmungkahi si Engelhardt ng alternatibong pangalan para sa reverse transcriptase - revertase.
Bakit sumasalungat ang OT sa pangunahing dogma ng molecular biology
Ang Central Dogma ay ang konsepto ng sequential protein synthesis sa anumang buhay na cell. Ang gayong pamamaraan ay binuo mula sa tatlong bahagi: DNA, RNA at protina.
Ayon sa gitnang dogma, ang RNA ay maaaring ma-synthesize ng eksklusibo sa template ng DNA, at pagkatapos lamang ay kasangkot ang RNA sa pagbuo ng pangunahing istraktura ng protina.
Ang dogma na ito ay opisyal na tinanggap sa siyentipikong komunidad bago ang pagtuklas ng reverse transcription. Hindi nakakagulat na ang ideya ng reverse synthesis ng DNA mula sa RNA ay matagal nang tinanggihan ng mga siyentipiko. Noong 1970 lamang, kasama ang pagtuklas ng reversetase, ay nagwakas sa isyung ito, na makikita sa konsepto ng synthesis ng protina.
Revertase ng avian retroviruses
Ang proseso ng reverse transcription ay hindi kumpleto nang walang partisipasyon ng RNA-dependent-DNA polymerase. Ang pagbabalik sa avian retrovirus ay napag-aralan sa pinakamataas na lawak hanggang sa kasalukuyan.
Tanging humigit-kumulang 40 molecule ng protina na ito ang makikita sa isang virion ng pamilyang ito ng mga virus. Ang protina ay binubuo ng dalawang subunit na nasa pantay na bilang at gumaganap ng tatlong mahahalagang function ng reversease:
1) Synthesis ng isang molekula ng DNA kapwa sa isang single-stranded/double-stranded na template ng RNA at batay sa mga deoxyribonucleic acid.
2) RNase H activation, ang pangunahing tungkulin nito ay upangcleavage ng RNA molecule sa RNA-DNA complex.
3) Pagkasira ng mga seksyon ng mga molekula ng DNA para ipasok sa eukaryotic genome.
Mechanism OT
Ang reverse transcription na mga hakbang ay maaaring mag-iba depende sa pamilya ng mga virus, ibig sabihin. sa uri ng kanilang mga nucleic acid.
Isaalang-alang muna natin ang mga virus na gumagamit ng reversetase. Dito nahahati ang proseso ng OT sa 3 hakbang:
1) Synthesis ng “-” RNA strand sa template na “+” ng RNA strand.
2) Pagkasira ng "+" strand ng RNA sa RNA-DNA complex gamit ang enzyme RNase H.
3) Synthesis ng isang double-stranded na molekula ng DNA sa template na "-" ng RNA chain.
Ang pamamaraang ito ng virion reproduction ay tipikal para sa ilang oncogenic virus at human immunodeficiency virus (HIV).
Nararapat tandaan na para sa synthesis ng anumang nucleic acid sa isang template ng RNA, kailangan ng isang binhi o panimulang aklat. Ang primer ay isang maikling sequence ng mga nucleotide na pantulong sa 3' dulo ng isang RNA molecule (template) at gumaganap ng mahalagang papel sa pagsisimula ng synthesis.
Kapag ang mga ready-made na double-stranded na molekula ng DNA na pinagmulan ng viral ay isinama sa eukaryotic genome, magsisimula ang karaniwang mekanismo ng virion protein synthesis. Bilang resulta, ang cell na "nakuha" ng virus ay nagiging isang virion production factory, kung saan ang mga kinakailangang protina at RNA molecule ay nabuo sa maraming dami.
Ang isa pang paraan ng reverse transcription ay batay sa pagkilos ng RNA synthetase. Ang protina na ito ay aktibo sa paramyxoviruses, rhabdoviruses, picornoviruses. Sa kasong ito, walang ikatlong yugto ng OT - ang pagbuodouble-stranded DNA, at sa halip, isang “+” RNA chain ang na-synthesize sa template ng viral na “-” RNA chain at vice versa.
Ang pag-uulit ng mga naturang cycle ay humahantong kapwa sa pagtitiklop ng genome ng virus at sa pagbuo ng mRNA na may kakayahang mag-synthesis ng protina sa ilalim ng mga kondisyon ng isang infected na eukaryotic cell.
Biological na kahalagahan ng reverse transcription
Ang proseso ng OT ay pinakamahalaga sa ikot ng buhay ng maraming mga virus (pangunahin ang mga retrovirus gaya ng HIV). Ang RNA ng isang virion na umatake sa isang eukaryotic cell ay nagiging template para sa synthesis ng unang DNA strand, kung saan hindi mahirap kumpletuhin ang pangalawang strand.
Ang nakuhang double-stranded na DNA ng virus ay isinama sa eukaryotic genome, na humahantong sa pag-activate ng mga proseso ng virion protein synthesis at ang paglitaw ng malaking bilang ng mga kopya nito sa loob ng nahawaang cell. Ito ang pangunahing misyon ng Revertase at OT sa pangkalahatan para sa virus.
Maaari ding mangyari ang reverse transcription sa mga eukaryote sa konteksto ng mga retrotransposon - mga mobile genetic na elemento na maaaring independiyenteng maglipat mula sa isang bahagi ng genome patungo sa isa pa. Ang mga nasabing elemento, ayon sa mga siyentipiko, ay naging sanhi ng ebolusyon ng mga buhay na organismo.
Ang Retrotransposon ay isang kahabaan ng eukaryotic DNA na nagko-code para sa ilang mga protina. Ang isa sa kanila, ang reversetase, ay direktang kasangkot sa delokalisasi ng naturang retrotransporozone.
Paggamit ng OT sa agham
Mula nang ihiwalay ang reversetase sa dalisay nitong anyo, ang proseso ng reverse transcription ay pinagtibay ng mga biologist. Nakakatulong pa rin ang pag-aaral sa mekanismo ng OT na basahin ang mga pagkakasunud-sunod ng pinakamahalagang protina ng tao.
Ang katotohanan ay ang genome ng mga eukaryote, kabilang tayo, ay naglalaman ng mga hindi nagbibigay-kaalaman na mga rehiyon na tinatawag na mga intron. Kapag ang isang nucleotide sequence ay binasa mula sa naturang DNA at nabuo ang isang single-stranded RNA, ang huli ay nawawalan ng mga intron at mga code na eksklusibo para sa protina. Kung ang DNA ay na-synthesize gamit ang reversetase sa isang RNA template, madali itong i-sequence at malaman ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide.
Nucleic acid na nabuo sa pamamagitan ng reverse transcriptase ay tinatawag na cDNA. Madalas itong ginagamit sa polymerase chain reaction (PCR) upang artipisyal na dagdagan ang numero ng kopya ng nagreresultang kopya ng cDNA. Ang pamamaraang ito ay ginagamit hindi lamang sa agham, kundi pati na rin sa medisina: tinutukoy ng mga katulong sa laboratoryo ang pagkakapareho ng naturang DNA sa mga genome ng iba't ibang bakterya o mga virus mula sa isang karaniwang aklatan. Ang synthesis ng mga vectors at ang kanilang pagpapakilala sa bakterya ay isa sa mga promising na lugar ng biology. Kung ang RT ay ginagamit upang mabuo ang DNA ng mga tao at iba pang mga organismo nang walang mga intron, ang mga naturang molekula ay madaling maipasok sa bacterial genome. Kaya't ang huli ay nagiging mga pabrika para sa paggawa ng mga sangkap na kailangan para sa isang tao (halimbawa, mga enzyme).
