زیست شناسان اصطلاح "رونویسی" را مرحله خاصی از اجرای اطلاعات ارثی می نامند که ماهیت آن به خواندن یک ژن و ساخت یک مولکول RNA مکمل برای آن برمی گردد. این یک فرآیند آنزیمی است که شامل کار بسیاری از آنزیم ها و واسطه های بیولوژیکی می شود. در عین حال، بیشتر بیوکاتالیست‌ها و مکانیسم‌های مسئول تحریک تکثیر ژن برای علم ناشناخته هستند. به همین دلیل، باید با جزئیات دید که رونویسی (در زیست شناسی) در سطح مولکولی چیست.
تحقق اطلاعات ژنتیکی
علم مدرن در مورد رونویسی، و همچنین در مورد انتقال اطلاعات ارثی، به خوبی شناخته شده نیست. بیشتر داده‌ها را می‌توان به صورت دنباله‌ای از مراحل در بیوسنتز پروتئین نشان داد، که درک مکانیسم بیان ژن را ممکن می‌سازد. سنتز پروتئین نمونه ای از تحقق اطلاعات ارثی است، زیرا ژن ساختار اولیه آن را رمزگذاری می کند. برای هر مولکول پروتئین، خواه یک پروتئین ساختاری، یک آنزیم یاواسطه، یک توالی اسید آمینه اولیه در ژن ها ثبت شده است.
به محض اینکه سنتز مجدد این پروتئین ضروری می شود، فرآیند "باز کردن بسته بندی" DNA و خواندن کد ژن مورد نظر آغاز می شود و پس از آن رونویسی انجام می شود. در زیست شناسی، طرح چنین فرآیندی شامل سه مرحله است که به طور معمول مشخص می شود: شروع، طویل شدن، خاتمه. با این حال، هنوز امکان ایجاد شرایط خاصی برای مشاهده آنها در طول آزمایش وجود ندارد. اینها محاسبات نسبتاً نظری هستند که امکان درک بهتر مشارکت سیستم‌های آنزیمی در فرآیند کپی کردن یک ژن بر روی یک الگوی RNA را فراهم می‌کنند. رونویسی در هسته خود، فرآیند سنتز RNA بر اساس ریسمان 3'-5' DNA است.
مکانیسم رونویسی
می توانید با استفاده از مثال سنتز RNA پیام رسان بفهمید که رونویسی (در زیست شناسی) چیست. با "آزاد شدن" ژن و همسویی ساختار مولکول DNA آغاز می شود. در هسته، اطلاعات ارثی در کروماتین متراکم قرار دارد و ژن‌های غیرفعال به طور فشرده در هتروکروماتین "بسته‌بندی" می‌شوند. ناامید شدن آن باعث می شود که ژن مورد نظر آزاد شود و برای خواندن در دسترس قرار گیرد. سپس یک آنزیم ویژه DNA دو رشته ای را به دو رشته تقسیم می کند و پس از آن کد رشته 3'-5' خوانده می شود.
از این لحظه، خود دوره رونویسی آغاز می شود. آنزیم RNA پلیمراز وابسته به DNA، بخش آغازین RNA را که اولین نوکلئوتید به آن متصل است، به صورت مکمل جمع می کند.3'-5'-رشته ناحیه الگوی DNA. علاوه بر این، زنجیره RNA ایجاد می‌شود که چندین ساعت طول می‌کشد.
اهمیت رونویسی در زیست شناسی نه تنها به شروع سنتز RNA، بلکه به پایان آن نیز داده می شود. رسیدن به ناحیه پایانی ژن، پایان خواندن را آغاز می کند و منجر به راه اندازی یک فرآیند آنزیمی با هدف جداسازی RNA پلیمراز وابسته به DNA از مولکول DNA می شود. بخش تقسیم شده DNA کاملاً "متقاطع" است. همچنین، در طول رونویسی، سیستم های آنزیمی کار می کنند که صحت افزودن نوکلئوتیدها را "بررسی" می کنند و در صورت بروز خطاهای سنتز، بخش های غیر ضروری را "برش می دهند". درک این فرآیندها به ما امکان می دهد به این سؤال پاسخ دهیم که رونویسی در زیست شناسی چیست و چگونه تنظیم می شود.
رونویسی معکوس
رونویسی مکانیسم اساسی جهانی برای انتقال اطلاعات ژنتیکی از یک حامل به حامل دیگر است، برای مثال از DNA به RNA، همانطور که در سلول های یوکاریوتی اتفاق می افتد. با این حال، در برخی از ویروس ها، توالی انتقال ژن ممکن است معکوس شود، یعنی کد از RNA به DNA تک رشته ای خوانده می شود. این فرآیند رونویسی معکوس نامیده می شود و مناسب است مثالی از عفونت انسان با ویروس HIV در نظر بگیریم.
طرح رونویسی معکوس شبیه ورود یک ویروس به سلول و سنتز بعدی DNA بر اساس RNA آن با استفاده از آنزیم رونویسی معکوس (ریورتاز) است. این بیوکاتالیست در ابتدا در بدن ویروسی وجود دارد و زمانی که وارد سلول انسان می شود فعال می شود. آن اجازه می دهدسنتز یک مولکول DNA با اطلاعات ژنتیکی از نوکلئوتیدهای موجود در سلول های انسانی. نتیجه موفقیت آمیز شدن رونویسی معکوس، تولید یک مولکول DNA است که از طریق آنزیم اینتگراز به DNA سلول وارد شده و آن را اصلاح می کند.
اهمیت رونویسی در مهندسی ژنتیک
مهم این است که این نوع رونویسی معکوس در زیست شناسی به سه نتیجه مهم منجر می شود. اول اینکه ویروس ها از نظر فیلوژنتیکی باید بسیار بالاتر از اشکال حیات تک سلولی باشند. ثانیاً، این اثبات امکان وجود یک مولکول DNA تک رشته ای پایدار است. قبلاً این عقیده وجود داشت که DNA می تواند برای مدت طولانی فقط به شکل یک ساختار دو رشته ای وجود داشته باشد.
سوم اینکه از آنجایی که یک ویروس برای ادغام در DNA سلول های ارگانیسم آلوده نیازی به اطلاعاتی در مورد ژن های خود ندارد، می توان ثابت کرد که ژن های دلخواه را می توان به صورت معکوس وارد کد ژنتیکی هر موجودی کرد. رونویسی نتیجه اخیر امکان استفاده از ویروس ها را به عنوان ابزار مهندسی ژنتیک برای جاسازی ژن های خاص در ژنوم باکتری ها فراهم می کند.
