นักชีววิทยาเรียกคำว่า "การถอดความ" เป็นขั้นตอนพิเศษของการนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้ ซึ่งสาระสำคัญมาจากการอ่านยีนและการสร้างโมเลกุลอาร์เอ็นเอเสริม เป็นกระบวนการของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเอนไซม์และผู้ไกล่เกลี่ยทางชีววิทยาหลายชนิด ในเวลาเดียวกัน ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพและกลไกส่วนใหญ่ที่รับผิดชอบในการกระตุ้นการจำลองยีนนั้นไม่เป็นที่รู้จักสำหรับวิทยาศาสตร์ ด้วยเหตุนี้ จึงยังคงต้องดูในรายละเอียดว่าการถอดความคืออะไร (ในทางชีววิทยา) ในระดับโมเลกุล
การรับรู้ข้อมูลทางพันธุกรรม
วิทยาศาสตร์สมัยใหม่เกี่ยวกับการถอดความและการถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมนั้นไม่เป็นที่รู้จักกันดี ข้อมูลส่วนใหญ่สามารถแสดงเป็นลำดับขั้นตอนในการสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งทำให้สามารถเข้าใจกลไกของการแสดงออกของยีนได้ การสังเคราะห์โปรตีนเป็นตัวอย่างของการตระหนักถึงข้อมูลทางพันธุกรรม เนื่องจากยีนเข้ารหัสโครงสร้างหลัก สำหรับทุกโมเลกุลโปรตีน ไม่ว่าจะเป็นโปรตีนโครงสร้าง เอนไซม์ หรือผู้ไกล่เกลี่ย มีลำดับกรดอะมิโนหลักที่บันทึกไว้ในยีน
ทันทีที่จำเป็นต้องสังเคราะห์โปรตีนนี้อีกครั้ง กระบวนการ "แกะ" DNA และการอ่านรหัสของยีนที่ต้องการจะเริ่มต้นขึ้น หลังจากนั้นการถอดรหัสจะเกิดขึ้น ในทางชีววิทยา โครงร่างของกระบวนการดังกล่าวประกอบด้วยสามขั้นตอน ระบุตามอัตภาพ: การเริ่มต้น การยืดตัว การสิ้นสุด อย่างไรก็ตาม ยังไม่สามารถสร้างเงื่อนไขเฉพาะสำหรับการสังเกตระหว่างการทดลองได้ นี่เป็นการคำนวณเชิงทฤษฎีที่ช่วยให้เข้าใจถึงการมีส่วนร่วมของระบบเอนไซม์ในกระบวนการคัดลอกยีนบนเทมเพลต RNA ได้ดียิ่งขึ้น ที่แกนกลางของมัน การถอดรหัสเป็นกระบวนการของการสังเคราะห์ RNA โดยยึดตามสาย DNA 3'-5'-despiralized
กลไกการถอดเสียง
คุณสามารถเข้าใจว่าการถอดความคืออะไร (ในทางชีววิทยา) โดยใช้ตัวอย่างการสังเคราะห์ RNA ของผู้ส่งสาร มันเริ่มต้นด้วยการ "ปลดปล่อย" ของยีนและการจัดตำแหน่งโครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอ ในนิวเคลียส ข้อมูลทางพันธุกรรมจะอยู่ในโครมาตินควบแน่น และยีนที่ไม่ใช้งานจะถูก "บรรจุ" ลงในเฮเทอโรโครมาตินอย่างแน่นหนา การทำให้หมดสิ้นไปทำให้ยีนที่ต้องการถูกปล่อยออกมาและพร้อมให้อ่านได้ จากนั้นเอ็นไซม์พิเศษจะแบ่ง DNA ที่มีเกลียวคู่ออกเป็นสองสาย จากนั้นจึงอ่านรหัส 3'-5'-strand
ตั้งแต่นี้เป็นต้นไป เอ็นไซม์ DNA-dependent RNA polymerase ประกอบส่วนเริ่มต้นของ RNA ซึ่งติดนิวคลีโอไทด์ตัวแรกเข้าด้วยกันสาย 3'-5' ของภูมิภาคแม่แบบ DNA นอกจากนี้ ห่วงโซ่อาร์เอ็นเอยังสร้างขึ้น ซึ่งกินเวลาหลายชั่วโมง
ความสำคัญของการถอดความในวิชาชีววิทยาไม่เพียงแต่มอบให้กับการเริ่มต้นการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสิ้นสุดของมันด้วย การไปถึงบริเวณปลายสุดของยีนทำให้เกิดการสิ้นสุดของการอ่านและนำไปสู่การเริ่มต้นของกระบวนการทางเอนไซม์ที่มุ่งเป้าไปที่การแยก RNA polymerase ที่ขึ้นกับ DNA ออกจากโมเลกุลดีเอ็นเอ ส่วนที่แบ่งของ DNA นั้น "เชื่อมขวาง" อย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ ในระหว่างการถอดรหัส ระบบเอนไซม์ทำงานที่ "ตรวจสอบ" ความถูกต้องของการเติมนิวคลีโอไทด์ และหากเกิดข้อผิดพลาดในการสังเคราะห์ ให้ "ตัด" ส่วนที่ไม่จำเป็นออก การทำความเข้าใจกระบวนการเหล่านี้ทำให้เราตอบคำถามว่าการถอดความในวิชาชีววิทยาคืออะไรและมีการควบคุมอย่างไร
การถอดเสียงแบบย้อนกลับ
การถอดเสียงเป็นกลไกสากลขั้นพื้นฐานในการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากพาหะหนึ่งไปยังอีกพาหะหนึ่ง เช่น จาก DNA ไปยัง RNA ตามที่เกิดขึ้นในเซลล์ยูคาริโอต อย่างไรก็ตาม ในไวรัสบางชนิด ลำดับของการถ่ายโอนยีนอาจย้อนกลับ กล่าวคือ รหัสถูกอ่านจาก RNA ไปยัง DNA สายเดี่ยว กระบวนการนี้เรียกว่าการถอดความแบบย้อนกลับ และควรพิจารณาตัวอย่างการติดเชื้อไวรัสเอชไอวีในมนุษย์
รูปแบบการถอดรหัสแบบย้อนกลับดูเหมือนการนำไวรัสเข้าสู่เซลล์และการสังเคราะห์ DNA ที่ตามมาโดยอิงจากอาร์เอ็นเอของมันโดยใช้เอ็นไซม์รีเวิร์สทรานสคริปเทส (revertase) ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพนี้เริ่มแรกในร่างกายของไวรัสและเปิดใช้งานเมื่อเข้าสู่เซลล์ของมนุษย์ มันช่วยให้สังเคราะห์โมเลกุลดีเอ็นเอด้วยข้อมูลทางพันธุกรรมจากนิวคลีโอไทด์ที่พบในเซลล์ของมนุษย์ ผลลัพธ์ของการถอดรหัสแบบย้อนกลับที่ประสบความสำเร็จคือการผลิตโมเลกุลดีเอ็นเอ ซึ่งผ่านเอ็นไซม์อินทิเกรส เข้าสู่ DNA ของเซลล์และปรับเปลี่ยนโมเลกุลดังกล่าว
ความสำคัญของการถอดความในพันธุวิศวกรรม
ที่สำคัญ การถอดความทางชีววิทยาแบบนี้นำไปสู่ข้อสรุปที่สำคัญสามประการ ประการแรก ไวรัสในแง่ของวิวัฒนาการทางพันธุกรรมควรสูงกว่ารูปแบบชีวิตเซลล์เดียวมาก ประการที่สอง นี่เป็นข้อพิสูจน์ถึงความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของโมเลกุลดีเอ็นเอสายเดี่ยวที่เสถียร ก่อนหน้านี้ มีความเห็นว่า DNA สามารถดำรงอยู่ได้นานเพียงในรูปแบบของโครงสร้างสองเกลียวเท่านั้น
ประการที่สาม เนื่องจากไวรัสไม่จำเป็นต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับยีนของมันเพื่อรวมเข้ากับ DNA ของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่ติดเชื้อ จึงสามารถพิสูจน์ได้ว่าสามารถนำยีนโดยพลการเข้าไปในรหัสพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตใดๆ ได้โดยการย้อนกลับ การถอดความ ข้อสรุปประการหลังทำให้สามารถใช้ไวรัสเป็นเครื่องมือทางพันธุวิศวกรรมเพื่อฝังยีนบางตัวเข้าไปในจีโนมของแบคทีเรีย
