Обратная транскрипция в эукариотических и прокариотических клетках
Введение
Обратная транскрипция – это процесс синтеза ДНК на матрице РНК. Данный процесс был открыт в 1970 году независимо друг от друга двумя учеными – Балтимором и Тмином. Фермент, осуществлявший транскрипцию был назван - РНК-зависимая ДНК-полимераза или, по-другому, ревертаза (обратная транскриптаза). Это открытие знаменовало собой ломку стереотипов, поскольку ранее считалось, что возможна только прямая транскрипция, конечной целью которой был синтез белка. За эту работу ученые были удостоены Нобелевской премии в 1975 году.
В природе чаще всего обратная транскриптаза является инструментом ретровирусов, необходимым им для репликации своего генома. Наиболее изученными в настоящее время являются ревертазы птиц. В патологии человека ретровирусы также имеют большое значение. Достаточно вспомнить вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), который является представителем этого семейства. Ранее был подробно изучен человеческий Т-лимфотропный вирус и HTLV.
Необходимо отметить, что обратная транскриптаза не свойственна прокариотическим и эукариотическим клеткам. Само наличие обратной транскриптазы в клетке – маркер ее поражения вирусом. Кроме того, обратную транскрипцию в эукариотической клетке можно рассматривать в контексте функции ретротранспозона – мобильного генного элемента, речь о котором пойдет в первой главе.
Актуальность настоящей работы определяется большой распространенностью обратной транскрипции в объектах живой природы, что играет роль не только в патологии человека, но также является фактором эволюции, прямо или косвенно участвуя в естественном отборе особей.
Целью настоящей работы было осветить суть процесса обратной транскрипции и показать его специфику для прокариотических и эукариотических клеток.
В задачи работы входило изучение данных информационных источников, связанных с тематикой обратной транскрипции у прокариотических и эукариотических клеток.
Структура реферата состоит из введения, двух глав, заключения и списка из 6 информационных источников, из которых 2 являются интернет-источниками.
Обратная транскрипция в эукариотических клетках
Обратная транскрипция в эукариотических клетках наблюдается как результат инфекции, обусловленной ретровирусами, а также может быть свидетельством активности мобильных генных элементов, которые в животной клетке представлены ретротранспозонами и другими объектами.
Обратная транскрипция с использованием ревертазы ретровируса
Поскольку лучше всего были изучены обратные транскриптазы птиц, имеет смысл рассмотреть процесс обратной транскрипции на их примере. Если говорить обобщенно, то основными этапами обратной транскрипции являются:
Синтез ДНК на матрице РНК
Разрушение РНК-матрицы (посредством РНКазы Н)
Интегрирование синтезированной ДНК в геном клетки
Каждый этап этого процесса является сложным, регулируемым многими факторами механизмом
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. Обычно молекулы обратной транскриптазы изначально содержатся внутри капсида ретровируса и при его распаковке внутри клетки процесс обратной транскрипции начинается практически немедленно. Капсид птичьего ретровируса содержит 40 молекул ревертазы.
Стадии обратной транскрипции после распаковки вируса внутри клетки включают:
На матрице плюс-цепи РНК ((+)РНК) синтезируется (-)РНК
Далее идет деградация цепи (+)РНК ферментом РНКазой Н (иногда сама ревертаза может обладать РНКазной активностью в отношении (+)РНК)
На матрице (-)РНК синтезируется ДНК, которая достраивается до двухцепочечной молекулы.
Для начала процесса обратной транскрипции необходим праймер, играющий роль затравки начала синтеза нуклеиновой кислоты. Эту роль выполняет одна из клеточных тРНК, которая взаимодействует с Р-последовательностью вирусной РНК, состоящей из 15-20 нуклеотидов. Сама вирусная РНК модифицирована по эукариотическому типу, то есть имеет 5’-кэпы и 3’-полиаденилированные концы, являющиеся сигналом остановки транскрипции.
Синтез ДНК на матрице РНК вируса достаточно сложный процесс. После присоединения праймера (тРНК) начинается синтез короткого участка комплементарной ДНК: он простирается от 5’-кэпа до участка РНК, комплементарного его 3’-последовательности. После этого короткий синтезированный участок ДНК «перепрыгивает» на 3’-конец РНК (R-повтор), где играет роль затравки для синтеза остальной части ДНК на матрице РНК. К этому моменту 5’-конец РНК, с которого была снята реплика, уже разрушается РНКазой. Происходит синтез полной цепи ДНК, а комплементарная ей РНК параллельно расщепляется. Далее происходит достройка комплементарной цепи ДНК.
Надо отметить, что уровень ошибок обратной транскрипции ретровирусов, в частности, ВИЧ очень высок (5x10-5), что способствует мутационной изменчивости вируса и развитию механизмов адаптации к условиям внутриклеточной среды, а также к лекарственным препаратам. Одним из механизмов развития лекарственной устойчивости вируса ВИЧ стал снижение чувствительности транскрипторного аппарата вируса к ингибиторам обратной транскриптазы или антиретровирусным препаратам.
Процесс обратной транскрипции необходим вирусу для встраивания вирусного ДНК-элемента в геном клетки для того чтобы клетка синтезировала структурные вирусные белки, собирающиеся в дальнейшем в целостный капсид. Таким образом вирус осуществляет свое размножение, паразитируя на ресурсах клетки. Иногда вирусная ДНК остается в клетке в неактивном состоянии и в дальнейшем не причиняет ей вреда.
Обратная транскрипция в контексте ретроэлементов эукариотической клетки
Известно, что только 3-5% генома животных представлено актуальными экзонами реально работающих генов. До 50% генома представлено так называемыми мобильными элементами, большинство из которых образуются в процессе обратной транскрипции и встраиваются в геномную ДНК
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
