Транскрипция (биология)

Транскрипция (лат. transcrіptіo – қайта көшіріп жазу) – тірі жасушалардағы рибонуклеин қышқылының (РНҚ) биосинтез процесі. Ол дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) матрицасында жүреді. Транскрипция аденин, гуанин, тимин және цитозиннің қайталанбалы тізбегінен тұратын ДНҚ молекуласындағы генетикалық ақпараттың іске асуының бірінші кезеңі. Транскрипция арнайы ДНҚ және РНҚ полимераза ферменті арқылы жүреді. Транскрипция нәтижесінде РНҚ молекуласының полимерлі тізбегі түзіледі. Бұл тізбек ДНҚ молекуласының көшірілген бөлігіне комплементарлы болады.

Транскрипция

Транскрипция үш кезеңнен тұрады: инициация, элонгация жəне терминация.

Инициация

Инициация (синтездің басталуы) ДНҚ молекуласында транскрипция басталатын жерге жақын тұрған ДНҚ молекуласында нуклеотидтерімен, промотормен, РНҚ-полимеразаның байланысуымен басталады. Бірінші нуклеотидтің транскрипт синтезіне кіретін жері "бастау нүктесі" деп аталады. Мутантты бактериялардың ген транскрипциясын зерттегенде промотордың ұзындығы 30-60 жұп нуклеотидтерден тұратындығы анықталды. Сигналды тану қызметін 10 ж.н. атқарады, оның орталығы бастау нүктесінен 10 ж.н. шамасындай қашықтықта болады. Мысал үшін глюкоза оперонының промотор нуклеотидтерінің реттілігі жəне бастау нүктесі (А) келтірілген.

Элонгация

Элонгация (тізбектің ұзаруы). Сигма-суббөлік ферменттен бөлініп шығысымен, минималдық фермент транскрипция процесін жалғастыра береді. ДНҚ-матрицада түзіліп жатқан РНҚ тізбегі ұзара береді. Фермент ДНҚ молекуласының бойымен жүреді, түзіліп жатқан РНҚ тізбегінің нуклеотидтік реттілігі ДНҚ молекуласымен анықталады. Элонгацияның ең үлкен жылдамдығы бір секундта 50 нуклеотид шамасындай тізбекке кіреді. Бір геннен көптеген РНҚ көшірмесін алады.

Терминация

Терминация (синтездің аяқталуы). РНҚ тізбегінің ұзаруы ДНҚ молекуласындағы аяқтаушы нуклеотидтерге жеткенше жүре береді. Одан кейін фермент нуклеотидтерді тізбекке кіргізбейді, РНҚ ДНҚ-матрицадан бөлініп шығады. Ал ДНҚ тізбектері бірігіп қалыпты қос спираль түзіледі. Транскрипцияны тоқтататын ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер терминатор деп аталады. Транскрипцияны тоқтату үшін жəне РНҚ-полимеразаны ДНҚ-матрицадан айыру үшін ерекше ақуыз болады, ол Þ(по) ақуыз деп аталады, ол тетрамер М 200 000. Ақуыз þ РНҚ-полимеразаны РНҚ-ның соғынан шығарып тастайды, РНҚ-транскрипттың босанып шығуына себепші болады.

Типі

Транскрипция процесінің өнімі әр түрлі қызметтер атқаратын РНҚ молекуласының төрт типінен тұрады:

1. рибосомадағы ақуыз синтезінде матрицаның рөлін атқаратын ақпараттық немесе матрицалық РНҚ;
2. рибосоманың құрылымдық бөлігін құрайтын рибосомалы РНҚ;
3. ақуыз синтезі кезінде генетикалық ақпараттың РНҚ-дағы нуклеотидтік “тілді” аминқышқылдық “тілге” ауыстыруға қатысатын тасымалдаушы РНҚ;
4. ДНҚ молекуласының репликациясы (генетикалық ақпаратты дәл көшіруді және оның ұрпақтан ұрпаққа берілуін қамтамасыз ететін нуклеин қышқылдары макромолекуласының өздігінен жаңғыру процесі) кезінде бастама қызметін атқаратын РНҚ.

Транскрипция бірлігін атқаратын қызметі бір-біріне байланысты ферменттер синтезін анықтайтын гендер тобын ``оперон`` деп атайды. Прокариоттарда ол функционалды байланысқан бірнеше геннен, ал эукариоттарда тек бір ғана геннен тұрады. РНҚ-полимераза ферменті оперонның бастапқы бөлігін (промотор) “таниды”, онымен байланысып, ДНҚ молекуласының қос тізбегін ширатады. Осы жерден бастап мономерлі нуклеотидтер комплементарлы шартқа (принципке) сай РНҚ молекуласын түзеді. РНҚ-полимераза ферментінің ДНҚ-матрицасымен жылжуына байланысты синтезделген РНҚ молекуласы алшақтай береді де, ДНҚ-ның қос тізбегі қайта қалпына келеді. РНҚ-полимераза көшірілетін бөліктің соңына жеткенде (терминатор) РНҚ молекуласы матрицадан ажырайды. ДНҚ молекуласының әр түрлі бөліктеріндегі көшірмелер саны жасушаның қандайда болмасын ақуызды қажетсінуіне және қоршаған орта жағдайларына байланысты болады. Транскрипция процесінің реттелуін зерттеу молекулалық биологияның маңызды міндеттерінің бірі болып саналады. Ақпараттың көшірілуі ДНҚ молекуласынан РНҚ-ға ғана емес, сондай-ақ, кері бағытта, РНҚ-дан ДНҚ-ға да көшірілуі мүмкін. Мұндай кері Транскрипция құрамында РНҚ молекуласы бар ісік тудыратын вирустарда болады. Олардың құрамында жасуша зақымданғаннан кейін вирустың РНҚ-сын ДНҚ тізбегін синтездеуге матрица ретінде қолданатын фермент болады. Соның нәтижесінде ДНҚ молекуласының бір тізбегі, яғни ДНҚ – РНҚ гибриді түзіледі. Алғашқы РНҚ молекуласының барлық ақпаратын алып жүретін вируспен зақымданған қос спиральды ДНҚ молекуласы жасушаның хромосомасына еніп, қатерлі ісік тудырады. Кері Транскрипцияның ашылуы Ресей ғалымы Л.А. Зильбер (1894 – 1966) ұсынған қатерлі ісік вирусты-генетикалық теорияның дұрыс екенін дәлелдеді. Кері Транскрипция қалыпты жасушаларда ақпараттың жинақталуында және оның іске асуында (мысалы, эмбрионды даму кезеңінде) маңызды рөл атқаруы мүмкін.