תַעֲתוּק

התהליך של תַעֲתוּק בביולוגיה זה כרוך בתהליך שכפול של קטע של גדיל ה- DNA לחוט RNA של שליח (mRNA). לאחר מכן ה- mRNA מכיל את רצף הבסיס הגרעיני המשלים לחלק ה- DNA. התעתיק שלאחר מכן מתרחש בכל האוקריוטות, כלומר גם אצל בני אדם, בתוך גרעין התא, ואילו התרגום שלאחר מכן, התרגום של ה- mRNA לחלבון ספציפי בציטופלזמה, מתרחש על הריבוזומים.

מה התמלול?

תהליך התמלול מייצג את השלב הראשון בהמרת מידע גנטי לחלבונים, בניגוד לשכפול, לא מדובר ביצירת העתק של הגנום כולו, אלא רק בחלקים ספציפיים של גדיל ה- DNA.

בקטע מסוים של גדיל ה- DNA נשבר תחילה הקשר לחוט החלקי המשלים שלו בסליל הכפול על ידי שבירת קשרי המימן. הוספת נוקליאוטידים RNA חופשיים לאזור המיועד להעתקה יוצרת קטע משלים חדש, אשר, לעומת זאת, מורכב מחומצות ריבונוקליאיות ולא מחומצות deoxyribonucleic כמו ב- DNA.

קטע ה- RNA שהתקבל הוא למעשה העותק העובד של קטע ה- DNA ונקרא Messenger RNA (mRNA). ה- mRNA שמתעורר בתוך גרעין התא מתפצל מה- DNA ומועבר דרך קרום גרעין התא לציטוזול, שם מתרחש התרגום, המרת קודוני ה- RNA לרצף חומצות האמינו המתאים, כלומר הסינתזה של החלבון.

רצף של שלושה (שלישית) של נוקלאובאזים על ה- mRNA, המכונה קודון, קובעים חומצת אמינו אחת כל אחד. בהתאם לרצף של קודוני ה- mRNA, חומצות האמינו המתאימות מורכבות לפוליפפטידים וחלבונים באמצעות קשרי פפטיד.

פונקציה ומשימה

בביולוגיה, תעתיק ממלא את הראשון מבין שני תהליכים עיקריים שממירים מידע גנטי, הזמין כרצפים של גרעין DNA, לסינתזה של חלבונים. המידע הגנטי מורכב מרצפים של שלושה, מה שנקרא שלישייה או קודונים, שכל אחד מהם מהווה חומצה אמינית, לפיה ניתן להגדיר כמה חומצות אמינו גם על ידי קודונים שונים.

תפקיד השעתוק מורכב בייצור גדיל mRNA, שהגרעינים שבהם - במקרה זה בסיסי ריבונוקליין ולא בסיסים דהוקסיריבונוקליין - תואמים את התבנית המשלימה של פלח ה- DNA המובא. ה- mRNA שנוצר תואם אפוא סוג של תבנית שלילית של פלח הגנים המובע, שניתן להשתמש בו לסינתזה החד פעמית של החלבון המקודד ואז ממוחזר שוב.

התהליך העיקרי השני להמרת מידע גנטי לחלבונים ספציפיים הוא תרגום, שבמהלכו מחוברות חומצות אמינו זו לזו ומחוברות באופן פפטידי ליצירת חלבונים על פי קידוד ה- mRNA.

תעתיק מאפשר קריאה של מידע גנטי באופן סלקטיבי והובלה בצורה של עותקים משלימים מתוך גרעין התא אל הציטוזול, ובאופן בלתי תלוי בפלח ה- DNA המקביל, לבנות את החלבונים.

אחד היתרונות בתמלול הוא שחלקים מגדיל DNA בודד יכולים לבוא לידי ביטוי לייצור ה- mRNA מבלי שיידרש להיחשף לגן כולו לשינויים פיזיולוגיים בלתי פוסקים ובכך להסתכן במוטציה או לשנות את תכונותיו בדרך אחרת.

יתרון נוסף לתמלול הוא מה שנקרא שחבור וסוגים אחרים של עיבוד של ה- mRNA. תהליך השחבור משחרר תחילה את ה- mRNA מהמה שנקרא אינטרונים, מקודונים חסרי פונקציה שאינם מקודדים חומצות אמינו. בנוסף, ניתן לחבר את נוקליאוטידים אדנין ל- mRNA באמצעות פולימראז האנזים פולי (A).

בבני אדם, כמו אצל יונקים אחרים, התוספת הזו, המכונה זנב הפולי (A), מורכבת מכ- 250 נוקלאוטידים. הזנב הפולי (A) מתקצר עם העלייה בגיל של מולקולת ה- mRNA וקובע את מחצית החיים הביולוגית שלו. גם אם לא כל הפונקציות והמשימות של זנב הפולי (A) ידועות מספיק, לפחות נראה בטוח שהוא מגן על מולקולת ה- mRNA מפני השפלה ומשפר את ההמרה שלה (התרגום) לחלבון.

מחלות ומחלות

בדומה לחלוקת תאים, כאשר שגיאות בשכפול הגנום יכולות להתרחש, הבעיה הנפוצה ביותר הקשורה לתמלול היא "שגיאת העתקה". או שקודון "נשכח" במהלך סינתזת ה- mRNA או שנוצר קודון mRNA שגוי לקודון DNA מסוים.

ההערכה היא ששגיאת העתקה כזו מתרחשת בערך בכל עותק של 1,000,000. בשני המקרים חלבון מסונתז שמשלב חומצה אמינית לא מכוונת במקום אחד לפחות. ספקטרום ההשפעות נע בין 'לא מורגש' לכישלון מוחלט של החלבון המסונתז.

אם מוטציה של גן מתרחשת במהלך שכפול או בגלל נסיבות אחרות, תעתיק רצף הבסיס הגרעיני המוטציה, מכיוון שתהליך התמלול אינו כולל בדיקת קודונים ל"נכונות ".

עם זאת, לגוף יש מנגנון תיקון DNA חזק בו יותר ממאה גנים מעורבים בבני אדם. המנגנון מורכב במערכת גאונית של תיקון מיידי של המוטציה של הגנים או החלפת רצף בסיס גרעיני פגום, או למזער את ההשפעות אם תיפטר שתי האפשרויות הקודמות.

העובדה שהתמלול מתרחש ללא בדיקה מוקדמת של הגנים גורמת לסכנה שתמלול יכול להיות מעורב גם בהתפשטות נגיפים אם הנגיפים מזריקים DNA משלהם לתא המארח וגורמים לתא המארח ליצור את הגנום של הנגיפים, או חלקים מהם, על ידי שכפול או תעתיק. לאחר מכן אלה יכולים לעורר את המחלה המתאימה. באופן עקרוני, זה חל על כל סוגי הנגיפים.