Biologové nazývají termín „transkripce“speciální fází implementace dědičné informace, jejíž podstata spočívá ve čtení genu a sestavení komplementární molekuly RNA k němu. Jde o enzymatický proces zahrnující práci mnoha enzymů a biologických mediátorů. Většina biokatalyzátorů a mechanismů odpovědných za spouštění replikace genů je přitom vědě neznámá. Z tohoto důvodu zbývá podrobně vidět, co je transkripce (v biologii) na molekulární úrovni.
Realizace genetické informace
Moderní věda o transkripci, stejně jako o přenosu dědičné informace, není příliš známá. Většina dat může být reprezentována jako sekvence kroků v biosyntéze proteinů, což umožňuje pochopit mechanismus genové exprese. Syntéza proteinů je příkladem realizace dědičné informace, protože gen kóduje její primární strukturu. Pro každou molekulu proteinu, ať už jde o strukturální protein, enzym nebomediátor, v genech je zaznamenána primární sekvence aminokyselin.
Jakmile je nutné tento protein znovu syntetizovat, spustí se proces „rozbalení“DNA a načtení kódu požadovaného genu, po kterém dojde k transkripci. V biologii se schéma takového procesu skládá ze tří fází, konvenčně identifikovaných: iniciace, elongace, ukončení. Konkrétní podmínky pro jejich pozorování však v průběhu experimentu zatím nelze vytvořit. Jedná se spíše o teoretické výpočty, které umožňují lépe pochopit účast enzymových systémů v procesu kopírování genu na templát RNA. Transkripce je ve svém jádru proces syntézy RNA založený na despiralizovaném 3'-5'-vláknu DNA.
Přepisovací mechanismus
Co je to transkripce (v biologii), můžete pochopit na příkladu syntézy messenger RNA. Začíná „uvolněním“genu a zarovnáním struktury molekuly DNA. V jádře je dědičná informace umístěna v kondenzovaném chromatinu a neaktivní geny jsou kompaktně „sbaleny“do heterochromatinu. Jeho despiralizace umožňuje uvolnění požadovaného genu a jeho zpřístupnění ke čtení. Poté speciální enzym rozdělí dvouvláknovou DNA na dvě vlákna, načež se přečte kód 3'-5'-vlákna.
Od tohoto okamžiku začíná samotné přepisovací období. Enzym DNA-dependentní RNA polymeráza sestavuje výchozí úsek RNA, ke kterému je připojen první nukleotid, komplementární3'-5'-vlákno oblasti templátu DNA. Dále se vytváří řetězec RNA, který trvá několik hodin.
Význam transkripce v biologii je kladen nejen na zahájení syntézy RNA, ale také na její ukončení. Dosažení koncové oblasti genu iniciuje ukončení čtení a vede ke spuštění enzymatického procesu zaměřeného na oddělení DNA-dependentní RNA polymerázy z molekuly DNA. Dělený úsek DNA je zcela „zesíťován“. Při transkripci také fungují enzymatické systémy, které „kontrolují“správnost přidání nukleotidů a v případě chybné syntézy „vystřihují“nepotřebné úseky. Pochopení těchto procesů nám umožňuje odpovědět na otázku, co je transkripce v biologii a jak je regulována.
Reverzní transkripce
Trankripce je základním univerzálním mechanismem pro přenos genetické informace z jednoho nosiče na druhého, například z DNA do RNA, jak se to děje v eukaryotických buňkách. U některých virů však může být sekvence přenosu genu obrácená, to znamená, že kód je přečten z RNA do jednovláknové DNA. Tento proces se nazývá reverzní transkripce a je vhodné vzít v úvahu příklad lidské infekce virem HIV.
Schéma reverzní transkripce vypadá jako zavedení viru do buňky a následná syntéza DNA na základě jeho RNA pomocí enzymu reverzní transkriptázy (revertázy). Tento biokatalyzátor je zpočátku přítomen ve virovém těle a je aktivován, když vstoupí do lidské buňky. To umožňujesyntetizovat molekulu DNA s genetickou informací z nukleotidů nalezených v lidských buňkách. Výsledkem úspěšného dokončení reverzní transkripce je produkce molekuly DNA, která je prostřednictvím enzymu integrázy zavedena do DNA buňky a modifikuje ji.
Význam transkripce v genetickém inženýrství
Důležité je, že tento druh reverzní transkripce v biologii vede ke třem důležitým závěrům. Zaprvé, že viry by z fylogenetického hlediska měly být mnohem vyšší než jednobuněčné formy života. Za druhé je to důkaz možnosti existence stabilní molekuly jednovláknové DNA. Dříve panoval názor, že DNA může existovat dlouhou dobu pouze ve formě dvouvláknové struktury.
Zatřetí, protože virus nepotřebuje mít informace o svých genech, aby se mohl integrovat do DNA buněk infikovaného organismu, lze dokázat, že libovolné geny mohou být vloženy do genetického kódu jakéhokoli organismu obráceným způsobem transkripce. Poslední závěr umožňuje použití virů jako nástrojů genetického inženýrství pro zabudování určitých genů do genomu bakterií.
