Терміном "транскрипція" біологи називають особливий етап реалізації спадкової інформації, сутність якого зводиться до зчитування гена і побудови комплементарної йому молекули РНК. Це ферментативний процес, пов'язаний з роботою безлічі ферментів і біологічних посередників. При цьому велика частина біокаталізаторів і механізмів, відповідальних за запуск реплікації гена, науці невідомі. З-за цього ще належить детально розібратися, що таке транскрипція (в біології) на молекулярному рівні.

Реалізація генетичної інформації

Сучасній науці про транскрипції, як і про передачу спадкової інформації, відомо недостатньо. Більшу частину даних можна представити у вигляді послідовності етапів біосинтезу білка, яка дозволяє зрозуміти механізм експресії генів. Синтез білка — це приклад реалізації спадкової інформації, так як ген кодує саме його первинну структуру. Для кожної білкової молекули, будь це структурний білок, фермент або медіатор, існує записана в генах первинна амінокислотна послідовність. Як тільки виникає необхідність повторно синтезувати даний білок, запускається процес «розпакування» ДНК і зчитування коду потрібного гена, після чого відбувається транскрипція. В біології схема такого процесу складається з трьох етапів, виділених умовно: ініціація, елонгація, термінація. Проте конкретних умов для їх спостереження в ході експерименту поки створити неможливо. Це скоріше теоретичні викладки, які дозволяють краще розуміти участь ферментних систем у процесі копіювання гена на матриці РНК. По своїй суті транскрипцією називають процес синтезу РНК на підставі деспирализованной 3'-5'-ланцюжка ДНК.

Механізм транскрипції

Розбирати, що таке транскрипція (в біології), можна на прикладі синтезу інформаційної РНК. Він починається з «визволення» гена і вирівнювання структури молекули ДНК. В ядрі спадкова інформація розташовується в конденсованому хроматині, а неактивні гени компактно «упаковані» в гетерохроматин. Його деспирализация дозволяє звільнити потрібний ген і зробити його доступним для зчитування. Потім спеціальний фермент ділить двухцепочечную ДНК на два ланцюги, після чого відбувається зчитування коду 3'-5'-ланцюжка. З цього моменту починається сам період транскрипції. Ферментом ДНК-залежною РНК-полімеразою проводиться збірка стартового ділянки РНК, до якої приєднується перший нуклеотид, комплементарний 3'-5'-ланцюжку матричного ділянки ДНК. Далі ланцюжок РНК нарощується, що триває кілька годин. Важливе значення транскрипції в біології відводиться не тільки в ініціації синтезу РНК, але і в її припинення. Досягнення терминирующего ділянки гена ініціює припинення зчитування і призводить до запуску ферментативного процесу, спрямованого на від'єднання ДНК-залежної РНК-полімерази від молекули ДНК. Розділений ділянка ДНК при цьому повністю «зшивається». Також в ході транскрипції працюють ферментні системи, які «перевіряють» правильність приєднання нуклеотидів і при появі помилок синтезу «вирізають» непотрібні ділянки. Розуміння цих процесів дозволяє відповісти на питання про те, що таке транскрипція в біології і як вона регулюється.

Зворотна транскрипція

Транскрипція — базовий універсальний механізм передачі генетичної інформації з одного носія на інший, наприклад з ДНК на РНК, як це відбувається в клітинах еукаріотів. Однак у деяких вірусів послідовність передачі генів може бути зворотною, тобто код зчитується з РНК на одноцепочечную ДНК. Цей процес називається зворотною транскрипцією, і його доречно розглядати на прикладі інфікування людини вірусом HIV. Схема зворотної транскрипції виглядає як впровадження вірусу всередину клітини і подальший синтез ДНК на підставі своєї РНК за допомогою ферменту зворотної транскриптази (ревертази). Цей біокаталізатор споконвічно присутня в вірусному тільце і активується при його попаданні в клітину людини. Він дозволяє синтезувати молекулу ДНК з генетичною інформацією з нуклеотидів, знайдених у клітинах людини. Результатом успішного завершення зворотної транскрипції є отримання молекули ДНК, яка за допомогою ферменту інтегрази впроваджується в ДНК клітини і видозмінює її.

Значення транскрипції в генній інженерії

Важливо, що така транскрипція в біології, яка протікає у зворотному напрямку, дозволяє зробити три важливих висновки. По-перше, що віруси у філогенетичному плані повинні стояти значно вище одноклітинних форм життя. По-друге, це є доказом можливості існування стабільної одноланцюговою молекулою ДНК. Раніше існувала думка, що ДНК може довго існувати тільки у вигляді дволанцюжкової структури. По-третє, оскільки вірусу для вбудовування в ДНК клітин інфікованого організму не потрібно мати інформацію про його генах, можна довести, що шляхом зворотної транскрипції можна внести в генетичний код організму довільні гени. Останній висновок дозволяє використовувати віруси як генноінженерних інструментів для вбудовування деяких генів у геном бактерій.