Генийн экспресс ба транскрипци (Gene expression and transcription)

Генийн экспресс нь ДНХ-д хадгалагдсан генетикийн мэдээлэл РНХ руу дамжиж, улмаар уураг болон хэрэгжих үйл явц юм. Энэ нь амьд эсийн үйл ажиллагааг тодорхойлдог үндсэн молекулын механизмд тооцогдоно. Энэхүү үйл явц хоёр үндсэн шаттайгаар өрнөдөг. Транскрипц: ДНХ-ийн мэдээлэл мессенжер РНХ (мРНХ)-д хувирна. Үүссэн мРНХ нь тухайн уургийн бүтцийг “загвар” хэлбэрээр хадгална. Трансляци: мРНХ-ийн кодлогдсон мэдээллийг ашиглан уураг нийлэгжүүлнэ. Энэ шат рибосомын цогцолборт (рибосомын РНХ ба уургаас тогтсон макромолекул) явагдана.

Рибосом нь мРНХ-д холбогдон түүний нуклеотидын дарааллыг кодон нэгжээр уншиж, кодонд харгалзах амин хүчлийг залгамжлуулан полипептидийн гинж үүсгэнэ. Энэ үед тодорхой амин хүчлийг агуулсан тээврийн РНХ (tRNA) антикодоноороо кодонтой холбогдож, харгалзах амин хүчлийг рибосомд хүргэнэ. Шинээр ирсэн амин хүчил өмнөхтэй пептидийн холбоогоор холбогдсоор уургийн гинж уртасна.

Трансляци нь мРНХ дээрх зогсоох кодон (UAA, UAG, UGA)-д хүрэхэд зогсож, рибосом задарч, шинээр нийлэгжсэн уураг болон мРНХ цитоплазмд чөлөөлөгдөнө.

Үүссэн уураг үйл ажиллагаагаа гүйцэтгэхийн тулд амин хүчлийн дарааллын мэдээлэл болон эсийн дотоод химийн орчны нөлөөгөөр зөв гурван хэмжээст бүтэц рүү нугарах шаардлагатай. Энэ үйл явц заримдаа трансляцитай зэрэгцэн эхэлдэг. Чаперон уургууд болон нугалагч катализаторууд нь уургийг зөв нугалахад болон эс доторх зорилтот байршилд хүргэхэд чухал үүрэгтэй.

Уургийн нийлэгжилтийн хурд ба хэмжээ нь эсийн физиологийн төлөв, шим тэжээлийн хангамж, бие махбодийн хэрэгцээнээс хамаарч нарийн зохицуулагдана. Ингэснээр эс шаардлагатай уургаа зөв цагт, зөв хэмжээгээр, зөв бүтэцтэйгээр үйлдвэрлэж, амьдралын үйл ажиллагаагаа хэвийн явуулдаг.

• Генийн экспресс: ДНХ-д хадгалагдсан генетикийн мэдээлэл нь функциональ генийн бүтээгдэхүүн (РНХ болон уураг) болгон хувирдаг үйл явц юм. Энэ нь эсийн бүтэц, үйл ажиллагааг тодорхойлох үндсэн молекулын механизм бөгөөд ДНХ-ийн нуклеотидын дараалал → РНХ-ийн дараалал → уургийн амин хүчлийн дараалал гэсэн дарааллаар хэрэгжинэ.
• Уургийн нийлэгжил: генийн экспрессийн гол үр дүн бөгөөд нарийн зохицуулалттай дараах үндсэн үе шатуудаас бүрдэнэ. Үүнд:
  • Транскрипци – Генийн экспрессийн эхний шат бөгөөд ДНХ-ийн тодорхой дараалал РНХ полимеразын үйлчлэлээр РНХ болгон хуулбарлагдана. ДНХ ба РНХ нь хоёулаа нуклейн хүчил бөгөөд нуклеотидын азотлог сууриудын комплементар зарчмаар холбогддог макромолекул юм. Транскрипцийн явцад РНХ полимераза фермент ДНХ-ийн эх гинжийн дарааллыг уншиж, комплементар зарчмын дагуу антипараллель чиглэлтэй анхдагч транскрипт (primary transcript) буюу РНХ-ийн гинжийг нийлэгжүүлнэ.
    • Транскрипцийн дараах шатны зохицуулга – эукариот эсэд шинээр нийлэгжсэн мРНХ (pre-mRNA) нь 5′ cap нэмэх, интрон тайрах (splicing), поли-А сүүл нэмэх зэрэг боловсруулалтад орж, тогтвортой бөгөөд трансляцид ороход бэлэн боловсорсон мРНХ үүсгэнэ.
  • Трансляци – боловсорсон мРНХ-ийн кодон дараалалд үндэслэн амин хүчлүүдийг зөв дарааллаар холбож уураг нийлэгжүүлэх шат. Энэ үйл явц рибосомд явагдаж, тээврийн РНХ (tRNA) антикодоноороо кодоныг таньж, харгалзах амин хүчлийг рибосомд хүргэнэ.
• Молекул биологийн төв үзэл баримтлал: удамшлын мэдээлэл нь нэг чиглэлтэйгээр дамждаг гэсэн зарчим бөгөөд энэ нь: ДНХ → РНХ → уураг гэсэн дараалал юм. Энэ зарчим нь (Crick, 1958) эс доторх удамшлын мэдээлэл хэрхэн уншигдаж, уураг болон илэрхийлэгдэх механизмыг тайлбарлах суурь ойлголт болдог.
  • ДНХ → (транскрипци) → РНХ → (трансляци) → уураг 
  • Онцгой тохиолдол:
    • Ретровирусууд : нь молекул биологийн төв үзэл баримтлалыг зөрчиж, мэдээллийг буцах чиглэлээр дамжуулах чадвартай. Тэд өөртөө урвуу транскриптаза  ферментийг агуулдаг бөгөөд энэ ферментийн тусламжтайгаар РНХ-аасаа ДНХ нийлэгжүүлдэг. Үүссэн ДНХ нь эзэн эсийн геномд интеграцлагдаж, улмаар эзэн эсийн уураг нийлэгжүүлэх аппаратыг ашиглан өөрийн уургуудыг нийлэгжүүлж, шинэ вирусийн хэсгүүдийг бүрдүүлнэ.