Cele două modalități principale de a „repara“ rupe dublu helix ADN-ului. Prima metodă (conexiune end nonhomologous) este plină de inexactități - pierderea sau adăugarea de nucleotide suplimentare în zona de decalaj. Al doilea este mai precisă, dar necesită prezența unui „copie back-up„deteriorat fragment de ADN. După cum sa dovedit, că o copie de rezervă nu trebuie să fie un ADN dublu catenar (helix dublu verde în figură): ADN fit și monocatenar sau chiar ARN. Imagine cu site-ul people.bath.ac.uk
Detecție următor „non-canonice“ mecanism ereditar de prelucrare a informației - repararea moleculelor de ADN deteriorate folosind șabloane de ARN. Procesul se bazează pe revers transcriere - transcriind informatii genetice de la ARN la ADN. Mai recent, transcriere inversă a fost considerată un fenomen rar, care apar mai ales în lumea virușilor și nu are un impact semnificativ asupra evoluției vieții. Dezvăluirea tuturor cererilor noi pentru transcriere inversă în viața celulei poate conduce la o revizuire a unui aspect clasic.
Deschiderea de noi „non-standard“, a mecanismelor genetice de prelucrare a informațiilor în ultimii ani urmează unul după celălalt. Desigur, „non-standard“, acestea sunt doar punctul nostru de vedere subiectiv. Marile descoperiri ale 50-60-e ale secolului XX, cum ar fi descifrarea structurii ADN-ului și a codului genetic, a făcut o astfel de impresie puternică asupra comunității științifice, care a luat în grabă forma în jurul acestor teorii descoperiri au devenit imediat „clasic“, fără testul timpului. Ei bine, dar din moment ce biologi moleculara nu se poate plânge de lipsa senzaționalului în descoperirile sale ulterioare.
Cel mai descoperit în ultimii ani, mecanismele moleculare ale informațiilor genetice de procesare asociat functiei necunoscute anterior de molecule de ARN (vezi ref. Mai jos). Inițial sa crezut că ARN - nu mai mult decât un intermediar între molecule de ADN în care este codificată informația genetică și proteinele în care se realizează structura informațiilor. Fluxul de informații în celulă să se bazeze strict unidirecțional: ADN → ARN → proteină (această teză a fost numit „dogma centrală a biologiei moleculare“). Acest lucru face imposibilă moștenire pointedness caracteristicilor dobândite. Cu toate acestea, până la sfârșitul anilor '60 - începutul anilor '70 „dogmă“ a trebuit să fie revizuit și extins. Descoperirea de revers transcriere (DjVu, 190 Kb) - rescriere informații de la ARN la ADN - a constatat că modul în care transferul informației genetice sunt mai diverse. Acest lucru a deschis un domeniu larg de ipoteze, în conformitate cu „Lamarckism moleculare„(a se vedea ref. De mai jos).
Replicarea inversă pe bază de transcriere retrovirusurilor și retrotransposons, formarea așa-numitei retropsevdogenov și extinderea capetele cromozomilor (telomerii) scurtează cu fiecare diviziune celulară.
(. Institutul National de Mediu stiinte medicale din SUA) Oamenii de știință de la Institutul National de Sanatate a Ecology au putut să demonstreze că reparația poate fi direct pe baza șabloanelor de ARN, fără fabricarea prealabilă a ADN-ului matriță, și fără participarea enzime specifice - transcriptaza codificată de retrotransposons inversă.
Cercetătorii indus în mod artificial în diferența de drojdie de cromozomi în aceeași locație strict specific (in interiorul genei LEU2). Apoi, celulele au fost adăugate sintetizat artificial molecule de ARN scurt într-o secvență de nucleotide care corespunde porțiunilor la marginile de cromozomi deteriorate ruptura. Sa dovedit că această procedură sporește probabilitatea unui „fix“ de succes cromozom rupt de 500 de ori. In plus, celulele de drojdie în care a fost introdus ARN, repararea cromozomi deteriorate produse cu mare precizie, în timp ce celulele de control în care nu este introdus ARN-ul, se face în mod eronat - inserții superfluă mici sau omisiuni. Acest lucru înseamnă că, în celulele de control utilizate mecanism de reparații mai puțin precise - capete de conectare nonhomologous (Fig ..).
Dacă în mijlocul unei molecule de ARN, care servește ca matriță pentru reparații, introduceți câteva nucleotide în plus, atunci acestea apar în cromozomul „reparat“, chiar între marginile cusute ale diferenței. Aceasta demonstrează sinteza ADN-ului dintr-un șablon de ARN, adică, transcrierea inversă.
Cercetatorii au decis sa afle care enzimele de a efectua transcripția inversă în timpul reparației. În general, există 4 clase de enzime care efectuează sinteza matricei acizilor nucleici:
- ADN-polimeraza dependentă de ADN (replicare efectuat - dublarea - molecule de ADN în „normale“ aceste enzime lucrează în repararea pauze Strand dublu);
- polimerază ARN-dependentă de ADN, sau revers transcriptaza (ARN sintetizat ADN pe matrice);
- dependente de ADN polimerază ARN (ARN a fost sintetizat pe o matrice de ADN, responsabil pentru „citirea“ gene - transcriere);
- ARN polimerază dependentă de ARN (molecula de ARN propagate sunt, probabil, cel mai vechi dintre toate enzimele).
În acest caz, în primul rând, în mod natural suspectate incidente pe al doilea grup de enzime. Cu toate acestea, această suspiciune nu a fost confirmată. Cercetatorii au inchis toate genele din drojdie de revers transcriptaza (și cele care fac mișcarea retrotranspozonilor, și cele care termina construirea sfaturi de cromozomi). Acest lucru nu afectează eficiența cu care șablon ARN promovează repararea de succes cromozomi rupte.
Acest lucru a permis cercetătorilor să sugereze că, în acest caz, transcrierea inversă a fragmentelor mici de ARN se realizează nu prin revers transcriptazei specializate, iar cele mai comune polimerazele ADN dependente de ADN (primul grup de enzime). Acest lucru a fost confirmat și de faptul că, în cazul în care, în loc de matrice ARN-oic să utilizeze același ADN-oic sau mixt, format din bucăți de ADN și ARN, eficiența de reparare a crescut cu mai multe ordine de mărime. Experimentele in vitro (într-un tub de testare, în afara celulelor vii) au arătat că anumite drojdie ADN polimerază dependentă de ADN, în special α rmn si Pol Pol, într-adevăr capabil, deși cu dificultate, pentru a sintetiza secțiuni mici de ADN la șablonul ARN, adică funcția ca revers transcriptaza ineficiente.
Cercetatorii act de faptul că rezultatele lor indică absența principalelor obstacole în calea re-scrierea de informații de la ARN la ADN în celulele vii și că acest lucru ar putea fi de mare importanță pentru evoluția.
„Elemente“ au vorbit deja despre descoperirile recente, vorbind despre similitudinea structurală și funcțională a ARN polimerazele din a 3-a și a 4 grupuri. Acum putem vorbi despre proximitatea funcțională și, de asemenea, enzimele 1 și grupele 2-a. Subiect din Grupul 3 la grupul 1, de asemenea, poate fi întins: replicarea ADN-ului începe întotdeauna cu sinteza ARN primers (primeri ARN vezi detalii aici ..). Poate că în cele din urmă toate cele 4 grupe de la NK polimerazele derivate dintr-o singură rădăcină comună.