Các nhà sinh học gọi thuật ngữ "phiên mã" là một giai đoạn đặc biệt của quá trình thực hiện thông tin di truyền, bản chất của nó là để đọc một gen và xây dựng một phân tử RNA bổ sung cho nó. Nó là một quá trình enzym liên quan đến công việc của nhiều enzym và chất trung gian sinh học. Đồng thời, hầu hết các chất xúc tác sinh học và cơ chế chịu trách nhiệm kích hoạt sao chép gen vẫn chưa được khoa học biết đến. Do đó, vẫn còn phải xem chi tiết phiên mã là gì (trong sinh học) ở cấp độ phân tử.
Nhận biết thông tin di truyền
Khoa học hiện đại về phiên mã, cũng như về truyền thông tin di truyền, không được biết đến nhiều. Hầu hết dữ liệu có thể được biểu diễn dưới dạng trình tự các bước trong quá trình sinh tổng hợp protein, giúp chúng ta có thể hiểu được cơ chế biểu hiện gen. Tổng hợp protein là một ví dụ về việc nhận biết thông tin di truyền, vì gen mã hóa cấu trúc chính của nó. Đối với mọi phân tử protein, có thể là protein cấu trúc, enzym hoặcchất trung gian, có một trình tự axit amin chính được ghi lại trong các gen.
Ngay khi cần tái tổng hợp protein này, quá trình "giải nén" DNA và đọc mã của gen mong muốn sẽ bắt đầu, sau đó quá trình phiên mã xảy ra. Trong sinh học, sơ đồ của một quá trình như vậy bao gồm ba giai đoạn, được xác định theo quy ước: bắt đầu, kéo dài, kết thúc. Tuy nhiên, vẫn chưa thể tạo điều kiện cụ thể cho việc quan sát của họ trong quá trình thí nghiệm. Đây là những tính toán khá lý thuyết cho phép hiểu rõ hơn về sự tham gia của các hệ thống enzym trong quá trình sao chép gen vào khuôn mẫu ARN. Về cốt lõi của nó, phiên mã là quá trình tổng hợp RNA dựa trên sợi 3'-5'đã khử hơi nước của DNA.
Cơ chế phiên âm
Bạn có thể hiểu phiên mã là gì (trong sinh học) bằng cách sử dụng ví dụ về tổng hợp RNA thông tin. Nó bắt đầu bằng việc "giải phóng" gen và sắp xếp cấu trúc của phân tử DNA. Trong nhân, thông tin di truyền nằm trong chất nhiễm sắc cô đặc, và các gen không hoạt động được "đóng gói" chặt chẽ thành chất nhiễm sắc thể. Quá trình khử hơi nước của nó cho phép giải phóng gen mong muốn và có sẵn để đọc. Sau đó, một loại enzim đặc biệt sẽ chia DNA sợi kép thành hai sợi, sau đó mã sợi 3'-5'được đọc.
Kể từ thời điểm này, thời kỳ phiên mã chính nó bắt đầu. Enzyme RNA polymerase phụ thuộc vào DNA lắp ráp đoạn bắt đầu của RNA, nơi mà nucleotide đầu tiên được gắn vào, bổ sung cho nhauSợi 3'-5'của vùng khuôn mẫu DNA. Hơn nữa, chuỗi RNA hình thành, kéo dài trong vài giờ.
Tầm quan trọng của quá trình phiên mã trong sinh học không chỉ đối với việc bắt đầu tổng hợp RNA mà còn đối với sự kết thúc của nó. Việc tiếp cận vùng kết thúc của gen sẽ bắt đầu kết thúc quá trình đọc và dẫn đến khởi động một quá trình enzym nhằm tách RNA polymerase phụ thuộc DNA khỏi phân tử DNA. Đoạn DNA được chia hoàn toàn là "liên kết chéo". Ngoài ra, trong quá trình phiên mã, các hệ thống enzym hoạt động để “kiểm tra” tính đúng đắn của việc bổ sung nucleotide và, nếu xảy ra lỗi tổng hợp, “cắt bỏ” các phần không cần thiết. Hiểu được những quá trình này cho phép chúng ta trả lời câu hỏi về phiên mã trong sinh học là gì và nó được điều chỉnh như thế nào.
Phiên âm ngược
Phiên mã là cơ chế phổ quát cơ bản để chuyển thông tin di truyền từ vật mang này sang vật mang khác, ví dụ từ DNA sang RNA, như nó xảy ra trong tế bào nhân thực. Tuy nhiên, ở một số virus, trình tự chuyển gen có thể bị đảo ngược, tức là mã được đọc từ RNA sang DNA sợi đơn. Quá trình này được gọi là phiên mã ngược và rất thích hợp để xem xét ví dụ về việc con người bị nhiễm vi rút HIV.
Sơ đồ phiên mã ngược giống như việc đưa virus vào tế bào và tổng hợp DNA sau đó dựa trên RNA của nó bằng cách sử dụng enzyme phiên mã ngược (revertase). Chất xúc tác sinh học này ban đầu có trong cơ thể virus và được kích hoạt khi nó xâm nhập vào tế bào người. Nó cho phéptổng hợp một phân tử DNA với thông tin di truyền từ các nucleotide có trong tế bào người. Kết quả của việc hoàn thành quá trình phiên mã ngược thành công là việc sản xuất ra một phân tử DNA, thông qua enzyme integration, được đưa vào DNA của tế bào và sửa đổi nó.
Tầm quan trọng của phiên mã trong kỹ thuật di truyền
Quan trọng là, kiểu sao chép ngược này trong sinh học dẫn đến ba kết luận quan trọng. Đầu tiên, các vi rút trong điều kiện phát sinh loài phải cao hơn nhiều so với các dạng sống đơn bào. Thứ hai, đây là bằng chứng về khả năng tồn tại của một phân tử DNA sợi đơn ổn định. Trước đây, có ý kiến cho rằng DNA có thể tồn tại lâu dài chỉ ở dạng cấu trúc chuỗi kép.
Thứ ba, vì vi rút không cần có thông tin về gen của nó để tích hợp vào DNA của tế bào của một sinh vật bị nhiễm bệnh, nên có thể chứng minh rằng các gen tùy ý có thể được đưa vào mã di truyền của bất kỳ sinh vật nào bằng cách đảo ngược phiên mã. Kết luận thứ hai cho phép sử dụng vi rút làm công cụ kỹ thuật di truyền để nhúng một số gen nhất định vào bộ gen của vi khuẩn.
