I biologi chiamano il termine "trascrizione" una fase speciale dell'implementazione delle informazioni ereditarie, la cui essenza si riduce alla lettura di un gene e alla costruzione di una molecola di RNA complementare ad esso. È un processo enzimatico che coinvolge il lavoro di molti enzimi e mediatori biologici. Allo stesso tempo, la maggior parte dei biocatalizzatori e dei meccanismi responsabili dell'attivazione della replicazione genica sono sconosciuti alla scienza. Per questo motivo, resta da vedere in dettaglio cos'è la trascrizione (in biologia) a livello molecolare.
Realizzazione delle informazioni genetiche
La scienza moderna sulla trascrizione, così come sulla trasmissione di informazioni ereditarie, non è molto conosciuta. La maggior parte dei dati può essere rappresentata come una sequenza di fasi della biosintesi proteica, che consente di comprendere il meccanismo dell'espressione genica. La sintesi proteica è un esempio della realizzazione di informazioni ereditarie, poiché il gene codifica la sua struttura primaria. Per ogni molecola proteica, sia essa una proteina strutturale, un enzima omediatore, c'è una sequenza di amminoacidi primaria registrata nei geni.
Non appena diventa necessario sintetizzare nuovamente questa proteina, inizia il processo di "disimballaggio" del DNA e lettura del codice del gene desiderato, dopodiché avviene la trascrizione. In biologia, lo schema di un tale processo consiste in tre fasi, convenzionalmente identificate: inizio, allungamento, terminazione. Tuttavia, non è ancora possibile creare condizioni specifiche per la loro osservazione durante l'esperimento. Questi sono calcoli piuttosto teorici che consentono una migliore comprensione della partecipazione dei sistemi enzimatici nel processo di copia di un gene su un modello di RNA. Al centro, la trascrizione è il processo di sintesi dell'RNA basato sul filamento despiralizzato 3'-5' di DNA.
Meccanismo di trascrizione
Puoi capire cos'è la trascrizione (in biologia) usando l'esempio della sintesi dell'RNA messaggero. Inizia con il "rilascio" del gene e l'allineamento della struttura della molecola di DNA. Nel nucleo, le informazioni ereditarie si trovano nella cromatina condensata e i geni inattivi sono "impacchettati" in modo compatto nell'eterocromatina. La sua despiralizzazione consente di rilasciare e rendere disponibile per la lettura il gene desiderato. Quindi un enzima speciale divide il DNA a doppio filamento in due filamenti, dopodiché viene letto il codice del filamento 3'-5'.
Da questo momento inizia il periodo di trascrizione stesso. L'enzima RNA polimerasi DNA-dipendente assembla la sezione iniziale dell'RNA, a cui è attaccato il primo nucleotide, complementare3'-5'-filamento della regione del modello di DNA. Inoltre, la catena dell'RNA si accumula, che dura per diverse ore.
L'importanza della trascrizione in biologia è data non solo all'inizio della sintesi dell'RNA, ma anche alla sua conclusione. Il raggiungimento della regione terminale del gene avvia la terminazione della lettura e porta all'avvio di un processo enzimatico volto a staccare l'RNA polimerasi DNA-dipendente dalla molecola di DNA. La sezione divisa del DNA è completamente "reticolata". Inoltre, durante la trascrizione, funzionano i sistemi enzimatici che "verificano" la correttezza dell'aggiunta di nucleotidi e, se si verificano errori di sintesi, "tagliano" sezioni non necessarie. Comprendere questi processi ci permette di rispondere alla domanda su cos'è la trascrizione in biologia e come è regolata.
Trascrizione inversa
La trascrizione è il meccanismo universale di base per trasferire le informazioni genetiche da un vettore all' altro, ad esempio dal DNA all'RNA, come accade nelle cellule eucariotiche. Tuttavia, in alcuni virus, la sequenza del trasferimento genico può essere invertita, ovvero il codice viene letto dall'RNA al DNA a filamento singolo. Questo processo è chiamato trascrizione inversa ed è opportuno considerare l'esempio dell'infezione umana con il virus HIV.
Lo schema di trascrizione inversa assomiglia all'introduzione di un virus nella cellula e alla successiva sintesi del DNA basata sul suo RNA usando l'enzima trascrittasi inversa (revertasi). Questo biocatalizzatore è inizialmente presente nel corpo virale e si attiva quando entra nella cellula umana. Permettesintetizzare una molecola di DNA con informazioni genetiche da nucleotidi presenti nelle cellule umane. Il risultato del completamento con successo della trascrizione inversa è la produzione di una molecola di DNA che, attraverso l'enzima integrasi, viene introdotta nel DNA della cellula e lo modifica.
L'importanza della trascrizione nell'ingegneria genetica
È importante sottolineare che questo tipo di trascrizione inversa in biologia porta a tre importanti conclusioni. Primo, che i virus in termini filogenetici dovrebbero essere molto più elevati delle forme di vita unicellulari. In secondo luogo, questa è la prova della possibilità dell'esistenza di una molecola di DNA stabile a singolo filamento. In precedenza, c'era un'opinione secondo cui il DNA può esistere per molto tempo solo sotto forma di una struttura a doppio filamento.
In terzo luogo, poiché un virus non ha bisogno di avere informazioni sui suoi geni per integrarsi nel DNA delle cellule di un organismo infetto, si può dimostrare che geni arbitrari possono essere introdotti nel codice genetico di qualsiasi organismo per inverso trascrizione. Quest'ultima conclusione consente l'uso dei virus come strumenti di ingegneria genetica per incorporare determinati geni nel genoma dei batteri.
