سنتز cDNA یا نسخه برداری مع از روی رشته های RNA

اولین مرحله بیان ژن رونویسی یا به عبارتی دیگر transcription  نامیده میشود که بخشی از یک رشته RNA از رشته الگوی DNA ساخته می‌شود. این واکنش توسط آنزیمی به نام RNA پلیمراز کاتالیز می‌شود. رشته RNA سنتز شده به صورت موازی، مع و مکمل DNA رشته الگو است. بخش‌هایی از رشته ‌DNA که توالی RNA را رمز گذاری می‌کنند، تحت عنوان واحدهای رونویسی شناخته می‌شوند که می‌توانند بیش از یک ژن را در بر داشته باشند.

رونوشت RNA می‌تواند به صورت RNA پیام رسان در مکانیسم‌های سنتز پروتئین استفاده شود یا در سایر مکانیسم‌های متفاوت سلولی وارد عمل شود. RNAهای عملکردی و غیر کد کننده می‌توانند به صورت RNAهای انتقال دهنده یا RNA های ریبوزومی فعالیت کنند یا تبدیل به RNAهای تنظیمی مانند RNAi یا RNA مداخله‌ کننده برای تنظیم بیان ژن و تشکیل هتروکروماتین شوند. هتروکروماتین‌ها ساختاری متراکم از DNA هستند که در این حالت رونویسی از DNA انجام نمی‌شود.

 

نقش فرایند رونویسی در سلول

فرضیه ای وجود دارد مبنی بر اینکه زمانی زندگی بر روی زمین از همانند سازی RNA آغاز شد که این مولکول به عنوان ترکیبی کاتالیتیکی و حمل کننده اطلاعات ژنتیکی مورد استفاده قرار می‌گرفت. همزمان با تکامل موجودات زنده در طول زمان، پروتئین‌ها وظیفه کاتالیزی را بر عهده گرفتند، زیرا آن‌ها با توالی‌ها و ساختار متنوع خود سازگاری بیشتری با فعالیت‌های کاتالیزی داشتند. به همین دلیل، DNA به عنوان یک مولکول جایگزین برای حمل اطلاعات ژنتیکی مورد استفاده سلول‌های موجودات زنده قرار گرفت. مولکول DNA نسبت به RNA از مقاومت و پایداری بیشتری برخوردار است.مکانیسم رونوشت برداری به عنوان رابطی بین دو مولکول قرار گرفت، با این کار برای سلول‌ها امکان استفاده از یک مولکول نوکلئیک اسید پایدار به عنوان حمل کننده اطلاعات ژنتیکی فراهم شد و RNA به صورت بخش مهمی از مکانیسم سنتز پروتئین مورد استفاده قرار گرفت.

جدایی DNA از محل سنتز پروتئین موجب افزایش حفاظت از مواد ژنتیکی در برابر خطاهای بیوشیمیایی و بیوفیزیکی واکنش‌های پیچیده و چند مرحله‌ای سلول میشود. وجود خطا در مولکول‌های RNA احتمال کمی برای بوجود آمدن خطر برای سلول دارد، به این دلیل که این مولکول‌ها طول عمر بسیار کوتاهی دارند، در حالی که هر گونه تغییر در DNA موجب پیدایش جهش‌های ژنتیکی می‌شود که قادرند به صورت ارثی به نسل‌های بعد منتقل شوند. علاوه بر این، فرایند سنتز cDNA  لایه دیگری به تنظیمات پیچیده ژن اضافه کرده است، به خصوص در گونه‌هایی که دارای ژنوم بزرگی هستند و نیاز به تنظیمات زیادی جهت انجام متابولیسم دارند.

در سلول‌های یوکاریوتی، رونویسی نقش برجسته ای در انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به سیتوپلاسم دارد، به دلیل این که منافذ هسته‌ای برای عبور ریبوزوم‌ها، پروتئین‌ها یا کروموزوم بسیار کوچک هستند. اندازه منافذ هسته‌ای در حدود ۵ تا ۱۰ نانومتر است، در حالی که اندازه و قطر ریبوزوم‌ها ۲۵ تا ۳۰ نانومتر تخمین زده می‌شود و بسیاری از پروتئین‌ها بزرگتر از ۱۰ نانومتر قطر دارند، همچنین قطر کروموزوم‌هایی که به طور کامل متراکم شده‌اند، بیش از ۲۰۰۰ نانومتر محاسبه شده است. بنابراین ماشین اولیه سنتز پروتئین نمی‌تواند وارد هسته شود و رشته‌های DNA نمی‌توانند از هسته خارج شوند.

در هر قسمت از این مقاله میتوانید به کیت سنتز cDNA رجوع کنید.

 

 یکتا تجهیز اخوان