Содержание
- транскрипция
- Транскриптаза
- Обратная транскрипция
- Что синтезирует обратная транскриптаза
- Какова функция обратной транскриптазы
- Обратная транскриптаза ретровируса
- Обратная транскриптаза ВИЧ
- Выводы
- Часто задаваемые вопросы
транскрипция
Транскрипция - это начало «экспрессии генов».
В этом процессе информация, содержащаяся в «четырехбуквенном генетическом коде ДНК», преобразуется в трехбуквенный генетический код РНК ».
, мы можем объяснить транскрипцию, поскольку она делает копию РНК из ДНК, или генетическая информация передается из ДНК в РНК.
В процессе транскрипции участвует фермент, известный как РНК-полимераза; этот фермент использует ДНК в качестве матрицы и способствует связыванию нуклеотидов с образованием РНК (соответствующей и комплементарной последовательности ДНК-матрицы).
Процесс транскрипции проходит в три этапа.
Этап 1: Посвящение
Этап 2: удлинение
Этап 3: Прекращение действия
У эукариот также происходит несколько стадий, известных как посттрансляционные модификации, на которых РНК претерпевает такие модификации, как:
Сращивание
5'-укупорка
Поли A-хвостовое включение
Важное примечание: Транскрипция происходит отдельно для каждого гена, присутствующего в нашем геноме.
В ДНК есть огромные гены, каждый из которых кодирует ген. Транскрипция - это копирование информации гена, кодирующего белок, в транскрипт РНК.
Транскриптаза
Транскриптазы - это ферменты, катализирующие синтез РНК из матричной ДНК; этот процесс известен как транскрипция. Обратные транскриптазы (RT) представляют собой ферменты, которые катализируют образование кДНК (комплементарной ДНК) из матрицы РНК; этот процесс известен как обратная транскрипция.
Обратная транскрипция
В процессе обратной транскрипции ДНК синтезируется из матрицы РНК (в отличие от процесса транскрипции, при котором РНК синтезируется из матрицы ДНК). ДНК, полученная в результате обратной транскрипции, известна как комплементарная ДНК (кДНК). Обратная транскрипция осуществляется ферментом, известным как обратная транскриптаза.
Требования обратной транскриптазы:
Шаблон РНК
Короткий праймер (для связывания с 3'-концом РНК)
Короткий праймер связывается с комплементарной областью на 3'-конце и запускает синтез комплементарной ДНК. Эта кДНК используется в ПЦР (полимеразная цепная реакция) в качестве ДНК-матрицы. кДНК затем превращается в двухцепочечную ДНК под действием ДНК-полимеразы и ДНК-лигазы. Эта комбинация ПЦР и ОТ-ПЦР (комбинация полимеразной цепной реакции и обратной транскрипции) позволяет обнаруживать незначительные количества РНК, присутствующих в образце. Обратная транскрипция часто используется при клонировании для увеличения количества копий.
Несколько спроектированных RT часто используются для повышения эффективности образования продукта. Сконструированная ОТ обеспечивает полное копирование 5'-конца мРНК. Термостабильные RT также разработаны для использования при более высоких температурах.
Что синтезирует обратная транскриптаза?
Обратная транскриптаза облегчает синтез ДНК из генома вирусной РНК. Эта новообразованная ДНК известна как комплементарная ДНК (кДНК). RT в основном присутствует в вирусах, содержащих геном РНК. Геном вирусной РНК известен как ретровирус.
Какова функция обратной транскриптазы?
Обратная транскриптаза - это РНК-зависимая ДНК-полимераза (для синтеза кДНК ей требуется РНК в качестве матрицы). RT идентифицирует и связывает РНК, чтобы синтезировать одинарную РНК (оцРНК). После синтеза кДНК RT расщепляет РНК и начинает синтез двухцепочечной ДНК (дцДНК).
обратная транскриптаза имеет два активных сайта (активных сайта) для выполнения двух отдельных функций:
Активный сайт полимеразы: он состоит из двух пальцеобразных доменов; один домен может идентифицировать РНК и образует водородные связи с фосфатными группами, используя боковые цепи.
Образование водородной связи вызывает конформационные изменения и способствует закрытию дыры распознавания; это приводит к запуску процесса транскрипции (путем добавления нуклеотидов) с помощью ионов магния второго домена.
Гибкая зона управляет процессом конформационных изменений; эта гибкая зона находится между доменами активного сайта полимеразы. Его часто считают целевым сайтом для ингибирования активности RT во время биохимических и фармакологических исследований. Аминокислотная последовательность, присутствующая в гибкой зоне, не консервативна (сильно меняется в ходе эволюции), что позволяет вирусу развивать устойчивость.
Домен рибонуклеазы H: он отвечает за расщепление РНК и высвобождение оцДНК. Ион магния помогает домену рибонуклеазы H распознавать фосфатные группы. Вторая цепь домена рибонуклеазы Н не обладает ферментативной активностью. Он только взаимодействует и стабилизирует активный сайт.
Исследования точного каталитического механизма RT все еще продолжаются; Вышеупомянутая схема является основной идеей катализа, проводимого RT.
В отличие от ДНК-полимеразы, RT не обладает корректирующей активностью из-за отсутствия фрагмента Кленова. Отсутствие корректуры приводит к большему количеству ошибок в расшифровке, что приводит к огромным возможностям мутаций вируса.
Обратная транскриптаза ретровируса
Вирусные частицы всех ретровирусов содержат многофункциональный фермент, известный как RT. Эта RT требуется для синтеза ДНК-копии генома РНК ретровируса, как только он попадает в хозяйскую клетку.
Определение трехмерной структуры обратной транскриптазы выявило взаимодействия между двумя активными центрами, включая связывание и катализ. Знание структуры фермента дает нам возможность изучить новые противовирусные препараты для лечения ретровирусов.
Обратная транскриптаза ВИЧ
Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) ответственен за распространение синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД). ВИЧ кодирует в основном четыре типа белковых субъединиц, проявляющих ДНК-полимеразу, РНКазу Н, интегразу и протеазоподобную активность. Активностью ДНК-полимеразы и РНКазы Н обладает одна субъединица обратной транскриптазы ВИЧ (гетеродимерный фермент).
Чтобы преобразовать геномную РНК вируса в дцДНК в клетке-хозяине, обратная транскриптаза ВИЧ проявляет активность как РНКазы Н, так и ДНК-полимеразы. Продолжаются исследования, чтобы узнать механизм того, как обратная транскриптаза ВИЧ развертывает свою субъединицу (домен рибонуклеазы H) для гидролиза генома (РНК) ретровируса. Сайты и конформация обратной транскриптазы для синтеза ДНК и гидролиза РНК различаются. Это различие в конформации и выявлении структурной полости делает ее потенциальным кандидатом-мишенью для ингибирования обратной транскриптазы.
Важное примечание: Активность РНКазы H обратной транскриптазы ВИЧ полностью зависит от аминокислотной последовательности активного сайта. Фактический механизм еще предстоит открыть.
Выводы
В этой статье обсуждались события транскрипции, обратной транскрипции и важность обратной транскриптазы в ретровирусах. Для получения более подробной информации по связанным темам, нажмите здесь..
Часто задаваемые вопросы
Q1 Какова роль обратной транскриптазы
Ответ: фермент RT также известен как РНК зависимая ДНК-полимераза; он катализирует транскрипцию ретровирусной геномной РНК в кДНК.
Q2 Откуда берется обратная транскриптаза
Ответ: Процесс обратной транскрипции происходит у ретровирусов, прокариот и даже в некоторой степени эукариот. Он участвует в синтезе кДНК из РНК. Ретровирусы имеют ОТ, которые зависят от РНК для синтеза кДНК. Ядерное деление не предполагает использования РТ. Ан фермент, известный как теломераза, присутствует у эукариот. Теломераза представляет собой специализированную ОТ, которая синтезирует теломерную ДНК (присутствует на концах хромосом) из РНК.
Q3 Какие организмы имеют обратную транскриптазу
Ответ: фермент RT присутствует во многих организмах, таких как растения, животные, бактерии и вирусы. Роль фермента ОТ заключается в преобразовании последовательности РНК в последовательность кДНК. Он общий для всех организмов. Конкретные функции RT включают в себя:
Распространение ретровируса
Разнообразие мобильных транспозонов или ретротранспозонов эукариот
Репликация или синтез теломер
Синтез многокопийной одноцепочечной ДНК (мсДНК), внехромосомной ДНК / РНК и химерных элементов.
Q4 Производят ли люди обратную транскриптазу.
Ответ: Да, люди экспрессируют обратные транскриптазы; теломераза - это тип обратной транскриптазы. Он встречается у многих эукариот. Люди несут матрицу РНК теломеразы для формирования теломерной ДНК.
Q5 Как предотвратить обратную транскриптазу?
Ответ: Активность обратной транскриптазы можно предотвратить с помощью сильнодействующих ингибиторов ферментов. Эти ингибиторы (особенно для RT) обычно являются антиретровирусными агентами. Ингибиторы ограничивают ОТ, образуя кДНК из вирусной РНК, и, следовательно, останавливают распространение вируса.
Q6 В чем разница между ПЦР в реальном времени и обратной транскриптазой?
Ответ: ПЦР с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) намного более чувствительна, чем обычная ПЦР. ОТ-ПЦР часто используется для обнаружения экспрессии определенного гена, секвенирования ДНК, клонирования ДНК, мониторинга наследственных заболеваний и анализа функциональных генов. Напротив, общая ПЦР очень широко используется для целей амплификации ДНК.
Q7 Почему РНК превращается в кДНК
Ответ: Обратная транскриптаза обычно транскрибирует матричную РНК в кДНК.
кДНК обычно используется в молекулярной биологии для клонирования эукариотических генов в прокариотическую клетку заводы. Всякий раз, когда мы хотим экспрессировать белок (из внешнего источника) в клетку, которая обычно не синтезирует такой белок, нам требуется трансформация кДНК в фабрику прокариотических клеток.
Q8 В чем разница между QPCR и RT-PCR
Ответ: оба метода взаимосвязаны и используются для получения / амплификации копий ДНК. ОТ-ПЦР усиливает обратную транскрипцию РНК-кода, а Q-ПЦР измеряет процесс амплификации. Q-PCR предназначена для количественной оценки, а RT-PCR - для амплификаций. Q-ПЦР является количественной, тогда как RT-PCR не является количественной по своей природе.
Q9 Может ли обратная транскриптаза использовать ДНК в качестве матрицы.
Ответ: Обратная транскриптаза использует одноцепочечную РНК в качестве матрицы для синтеза двухцепочечной копии ДНК. RT не используют ДНК в качестве матрицы.
Q10 В чем отличительная особенность обратной транскриптазы?
Ответ: Отличительной особенностью обратной транскриптазы является передача генетической информации с РНК на ДНК.
