Co je přepis zpět

Moderní biologická stávka s jedinečností a rozsahem jejích objevů. Dosud tato věda studuje většinu procesů, které jsou skryté z našich očí. To je pozoruhodná molekulární biologie - jedna ze slibných oblastí, která pomáhá odhalit nejsložitější tajemství živé hmoty.

Co je reverzní přepis?

Reverzní transkripce (zkráceně OT) je specifický proces charakteristický pro většinu virů obsahujících RNA. Jeho hlavním rysem je syntéza dvojvláknové molekuly DNA založené na matricové RNA.

OT není charakteristická pro bakterie ani eukaryotické organismy. Hlavní enzym, revertáza, hraje klíčovou roli při syntéze dvojvláknové DNA.

Historie objevu

Myšlenka, že molekula ribonukleové kyseliny se může stát šablonou pro syntézu DNA, byla až do 70. let považována za absurdní. Pak Baltimore a Temin, pracující odděleně jeden od druhého, téměř současně otevřeli nový enzym. Říká se tomu RNA-dependentní DNA-polymeráza nebo reverzní transkriptáza.

Objev tohoto enzymu bezpodmínečně potvrdil existenci organismů schopných reverzní transkripce. V roce 1975 oba vědci obdrželi Nobelovu cenu. Po nějaké době navrhl Engelhardt alternativní název pro reverzní transkriptázu - revertázu.

Proč OD je v rozporu s ústředním dogmem molekulární biologie

Centrální dogma je základní schéma postupné syntézy proteinů v jakékoliv živé buňce. Tato schéma je sestavena ze tří složek: DNA, RNA a bílkovin.

Podle centrálního dogma může být RNA syntetizována výlučně na matrici DNA a teprve poté se RNA podílí na konstrukci primární struktury proteinu.

Toto dogma byl oficiálně přijat do vědecké komunity před Objev reverzní transkripce došlo. To není překvapující, že myšlenka reverzní syntézu DNA od RNA dlouhá odmítnut vědci. Teprve v roce 1970 se objev reverzní transkriptázy bodu v tomto byla položena otázka, která se odráží i v konceptu syntézy proteinů.

Zvrat ptačích retrovirů

Proces reverzní transkripce není bez účasti polymerázy závislé na RNA. Revertáza retrovirů ptáků byla studována na maximum.

Celkově asi 40 molekul tohoto proteinu lze nalézt v jednom virionu této rodiny virů. Protein se skládá ze dvou podjednotek, které jsou ve stejném množství a vykonávají tři hlavní funkce revertázy:

1) Syntéza molekuly DNA jak na jednovláknové / dvojvláknové RNA matrici, tak na bázi deoxyribonukleových kyselin.

2) Aktivace RNasy H, jejíž hlavní úlohou je štěpení molekuly RNA v komplexu RNA-DNA.

3) Zničení molekul DNA pro začlenění do eukaryotického genomu.

Mechanismus OT

Stupně reverzní transkripce se mohou lišit v závislosti na skupině virů, tj. od typu jejich nukleových kyselin.

Zvažte nejprve ty viry, které používají revertázu. Zde je proces RT rozdělen do tří fází:

1) Syntéza ";" RNA řetězce na "+" matrici řetězce RNA.

2) Zničení "+" RNA řetězce v komplexu RNA-DNA enzymem RNázy H.

3) Syntéza dvojvláknové molekuly DNA na matrici ";" RNA řetězce.

Tato metoda rozmnožování virionů je charakteristická pro některé onkogenní viry a virus lidské imunodeficience (HIV).

Je třeba poznamenat, že pro syntézu jakékoliv nukleové kyseliny na matrici RNA je potřeba osivo nebo primer. Primer je krátká sekvence nukleotidů komplementárních k 3 - konci molekuly RNA (matrice) a hraje důležitou roli při zahájení syntézy.

Při připraven k použití molekul DNA s dvojitým řetězcem z virového původu jsou integrovány do genomu eukaryot, začíná normální mechanismus syntézy virionových proteinů. V důsledku toho, že virus „zachycen“ buňka stává továrna na výrobu virionů, pokud je to nezbytné proteiny a molekuly RNA se vyrábějí ve velkých množstvích.

Jiný způsob reverzní transkripce se provádí na základě působení RNA syntetázy. Tento protein je aktivní v paramyxovírusech, rhabdoviry, pikornoviry. V tomto případě neexistuje třetí stupeň OT - tvorba dvojvláknové DNA a místo toho je syntetizován "+" RNA řetězec na matrici virového ";" řetězce RNA a naopak.

Opakování takových cyklů vede jak k replikaci virového genomu, tak k tvorbě mRNA schopné syntézy proteinů v podmínkách infikované eukaryotické buňky.

Biologická hodnota reverzní transkripce

Proces RT je v životním cyklu mnoha virů (především retrovirusů, jako je HIV) nejdůležitější. RNA virionu, který napadá buňku eukaryot, se stává matricí pro syntézu prvního řetězce DNA, na které není obtížné dokončit druhý řetězec.

Výsledný virus DNA s dvojitým řetězcem je zakotven v eukaryotickém genomu, což vede k aktivaci syntézy proteinů virionu a výskytem velkého počtu kopií v infikovaných buňkách. To je hlavním posláním reverzní transkriptázy a RT jako celek pro virus.

V eukaryotách se reverzní transkripce může také vyskytnout v kontextu retrotransposonů - mobilních genetických prvků, schopných se samovolně transportovat z jednoho genomového místa do druhého. Takové prvky, jak věří vědci, se staly příčinou evoluce živých organismů.

Retratransposon je oblast eukaryotické DNA, která kóduje několik proteinů. Jeden z nich, revertase, se přímo podílí na delokalizaci tohoto retrotransporesonu.

Využití OT ve vědě

Od okamžiku, kdy bylo možné izolovat revertázu ve své čisté formě, přijali biologové vědci proces reverzní transkripce. Studie mechanismu OT a nyní pomáhá číst sekvence nejdůležitějších lidských proteinů.

Skutečnost, že genom eukaryot, nás včetně uninformative obsahuje sekce zvané introny. Když je taková DNA sekvence nukleotidů čtení a generuje jednořetězcovou RNA, druhý ztrácí introny a kóduje výhradně protein. Při použití reverzní transkriptázy v RNA templátu pro syntézu DNA, je snadno naučit a pak k sekvenci pořadí nukleotidů.

Nukleová kyselina, která byla vytvořena pomocí reverzní transkriptázy, cDNA se nazývá. To je často používáno v polymerázové řetězové reakce (PCR), k umělému zvýšení počtu kopií získaných cDNA kopie. Tato metoda se používá nejen ve vědě, ale také v lékařství: laboratorní stanovení podobnosti takové DNA s genomy různých bakterií nebo virů ze sdílené knihovny. Syntéza vektorů a jejich zavedení do bakterie - jeden ze slibných oblastech biologie. Pokud se pomocí RT za vzniku DNA člověka a dalších organismů bez intronů, takové molekuly jsou snadno začleněny do genomu bakterie. Protože ten se stal továrny na výrobu základních lidských agentů (např enzymů).