Biologi imenujejo izraz "transkripcija" posebna faza implementacije dednih informacij, katere bistvo se spušča v branje gena in gradnjo komplementarne molekule RNA zanj. Gre za encimski proces, ki vključuje delovanje številnih encimov in bioloških mediatorjev. Hkrati pa je večina biokatalizatorjev in mehanizmov, ki so odgovorni za sprožitev replikacije genov, neznanih znanosti. Zaradi tega je treba še podrobno videti, kaj je transkripcija (v biologiji) na molekularni ravni.
Uresničitev genetskih informacij
Sodobna znanost o transkripciji, pa tudi o prenosu dednih informacij, ni dobro poznana. Večino podatkov lahko predstavimo kot zaporedje korakov v biosintezi beljakovin, kar omogoča razumevanje mehanizma izražanja genov. Sinteza beljakovin je primer realizacije dednih informacij, saj gen kodira njegovo primarno strukturo. Za vsako beljakovinsko molekulo, pa naj bo to strukturni protein, encim, ozmediatorja, je v genih zabeleženo primarno zaporedje aminokislin.
Takoj, ko je treba ponovno sintetizirati to beljakovino, se začne proces "razpakiranja" DNK in branja kode želenega gena, po katerem pride do transkripcije. V biologiji je shema takšnega procesa sestavljena iz treh stopenj, ki so običajno opredeljene: začetek, raztezanje, zaključek. Vendar pa še ni mogoče ustvariti posebnih pogojev za njihovo opazovanje med poskusom. To so precej teoretični izračuni, ki omogočajo boljše razumevanje sodelovanja encimskih sistemov v procesu kopiranja gena na RNA predlogo. V svojem jedru je transkripcija proces sinteze RNA, ki temelji na despiralizirani 3'-5'-verigi DNK.
Transkripcijski mehanizem
Lahko razumete, kaj je transkripcija (v biologiji) na primeru sinteze RNA. Začne se s "sproščanjem" gena in poravnavo strukture molekule DNK. V jedru se dedne informacije nahajajo v kondenziranem kromatinu, neaktivni geni pa so kompaktno "pakirani" v heterokromatin. Njegova despiralizacija omogoča, da se želeni gen sprosti in da na voljo za branje. Nato poseben encim razdeli dvoverižno DNK na dve verigi, nato pa se prebere koda 3'-5'-verige.
Od tega trenutka se začne obdobje transkripcije. Encim DNK-odvisna RNA polimeraza sestavi začetni del RNA, na katerega je vezan prvi nukleotid, komplementarno3'-5'-veriga matricne regije DNK. Nadalje se nabere veriga RNA, ki traja več ur.
Pomen transkripcije v biologiji ni pripisan le začetku sinteze RNA, temveč tudi njenemu zaključku. Doseganje končne regije gena sproži prekinitev branja in vodi do zagona encimskega procesa, katerega cilj je ločitev DNK odvisne RNA polimeraze od molekule DNK. Razdeljeni del DNK je popolnoma "zamrežen". Prav tako med transkripcijo delujejo encimski sistemi, ki »preverjajo« pravilnost dodajanja nukleotidov in, če pride do napak pri sintezi, »izrežejo« nepotrebne dele. Razumevanje teh procesov nam omogoča, da odgovorimo na vprašanje, kaj je transkripcija v biologiji in kako je urejena.
Povratna transkripcija
Transkripcija je osnovni univerzalni mehanizem za prenos genetskih informacij z enega nosilca na drugega, na primer iz DNK v RNA, kot se to dogaja v evkariontskih celicah. Vendar pa je pri nekaterih virusih lahko zaporedje prenosa genov obrnjeno, to pomeni, da se koda prebere iz RNA v enoverižno DNK. Ta proces se imenuje povratna transkripcija, zato je primerno upoštevati primer okužbe človeka z virusom HIV.
Shema reverzne transkripcije je videti kot vnos virusa v celico in kasnejša sinteza DNK na podlagi njene RNA z uporabo encima reverzne transkriptaze (revertaze). Ta biokatalizator je sprva prisoten v virusnem telesu in se aktivira, ko vstopi v človeško celico. Omogočasintetizirajo molekulo DNK z genetskimi informacijami iz nukleotidov, ki jih najdemo v človeških celicah. Rezultat uspešnega zaključka reverzne transkripcije je proizvodnja molekule DNK, ki se preko encima integraze vnese v DNK celice in jo modificira.
Pomen transkripcije v genskem inženiringu
Pomembno je, da tovrstna povratna transkripcija v biologiji vodi do treh pomembnih zaključkov. Prvič, da bi morali biti virusi v filogenetskem smislu veliko višji od enoceličnih življenjskih oblik. Drugič, to je dokaz možnosti obstoja stabilne enoverižne molekule DNK. Prej je veljalo mnenje, da lahko DNK dolgo obstaja le v obliki dvoverižne strukture.
Tretjič, ker virusu ni treba imeti informacij o svojih genih za integracijo v DNK celic okuženega organizma, je mogoče dokazati, da se lahko poljubni geni vnesejo v genetsko kodo katerega koli organizma z obratno transkripcija. Slednji zaključek omogoča uporabo virusov kot orodij genskega inženiringa za vgradnjo določenih genov v genom bakterij.
