Кіріспе

[[Файл:Myxobacterial msDNA. svg 173thumb 720px Stigmatella aurantiaca-ның ДНК-сы Myxococcus xanthus-тың мсДНК-мен салыстырылды. ДНҚ тізбекіндегі гипертабильді домен сұр түсті. G тармағын қоса алғанда, жоғары консервацияланған AGC РНК реті қызғылт түсті. РНК-ның прекурсорлық және өнімдік формалары арасындағы РНК-ның бөліну орны қызыл үшбұрышымен көрсетіледі. Дхундал және басқалардан қайта алынған.

Ашылу

Миксобактерияларда (топырақта тіршілік ететін бактериялар тобы) мсДНК-ның ашылуына дейін кері транскриптазалар (РТ) деп аталатын ферменттер тек эукариоттар мен вирустарда ғана бар деп ойланған. Бұл табылған жерді зерттеудің артуына себеп болды. Нәтижесінде, msDNA бактериялар арасында кең таралған, оның ішінде Escherichia coli және патогендік бактериялардың әртүрлі штаммы бар. Кейінгі зерттеулер ВИЧ-тің кодталған кері транскриптазасы мен msDNA кодтау аймағында табылған ашық оқу фреймінің (ORF) ұқсастығын анықтады. Сынақтар ретроны бар штаммдардың шикі лизаттарында кері транскриптаза белсенділігінің бар екенін растады. РНАЗ H доменінің ретрондарда алдын ала анықталғанына қарамастан, кейінірек мсДНК синтезі үшін қажетті РНАЗ H белсенділігі иесімен қамтамасыз етілетіндігі анықталды.

Ретрондар

MSDН-ны табу кері транскриптазаның қайдан пайда болғанына қатысты кең ауқымды сұрақтарға әкелді, өйткені кері транскриптазаны кодтайтын гендер (ммДН-мен міндетті түрде байланысты емес) прокариоттарда, эукариоттарда, вирустар мен тіпті археяларда табылды. Е. coli-де msDNA-ны өндіруді кодтайтын ДНК фрагменті табылғаннан кейін, бактериофагтар RT генінің E. coli-ге енгізілуіне жауапты болуы мүмкін деген болжам жасалды. Бұл жаңалықтар кері транскриптазаның бактериялардан вирустардың эволюциясында рөл атқарғанын көрсетеді, бір гипотезада кері транскриптазаның көмегімен вирустар ақуыздық қабық алған бөлініп шыққан мсДНК ген ретінде пайда болуы мүмкін екендігі айтылады. RT гендерінің барлығы дерлік ретровирустың репликациясында және/немесе транспозицияланатын элементтердің қозғалысында жұмыс істейтіндіктен, ретрондар жылжымалы генетикалық элементтер болуы мүмкін деп ойлау орынды, бірақ мұндай гипотезаны қолдайтын дәлелдер аз, бірақ мсДНК кеңінен, бірақ бактериялар түрлерінің арасында көлденең және тік көшіруді білдіретін жолмен шашыраңқы таралған. Ретрондық тізбектер өздігінен жылжымалы элементтерді білдіре ме, жоқ па, белгісіз болғандықтан, ретрондар басқа да ықтимал әрекеттер туралы болжамдардан әдейі аулақ жүріп, мсДНК өндіру қабілетімен функционалдық түрде анықталады.

Функция

Клеткаларда көптеген көшірмелері бар болса да, мсДНК-ның қызметі әлі күнге дейін белгісіз. МсДНК экспрессияламайтын нокаут-мутациялар өмір сүруге жарамды, сондықтан лабораториялық жағдайда өмір сүру үшін мсДНК өндірісі маңызды емес. MSDН-нің экспрессиясы аса көп болса, ол мутагенді, яғни олардың құрылысына тән сәйкес келмейтін негіз жұптары арқылы жөндеу ақуыздарын титрлеу нәтижесінде пайда болады. Myxococcus xanthus, Stigmatella aurantiaca және басқа көптеген бактериялардың msDNA-ның реттілік салыстыруы. Мысалы, M. xanthus және S. aurantiaca-ның негізгі msDNA-лары реттілік гомологиясын тек 42% ғана бөлісетін 19 негіз жұптар доменінен басқа, 94% реттілік гомологиясын бөліседі.

Биосинтез

[[Файл:Msdna синтезі. pnggadthumbgad270pxgadthumbДНК синтезі үшін ұсынылған механизм. (А) Праймерлік үлгі РНК-ны екінші құрылымға бүктеу белгілі бір тармақталған G қалдықтың 2' OH тобы ретрон кері транскриптазамен сДНК синтезін бастау үшін праймер ретінде қызмет етуге мүмкіндік береді. (B) СДНК синтезі үлгілік желідегі RNase H қорытуымен бірге жүргізіледі. (C) толыққанды мсДНК молекуласында РНК шаблонының бір бөлігі сДНК-ның 5' ұшына жалғасып қалады. RT прекурсорлық РНК-дағы белгілі бір діңгек цикл құрылымын таниды, бұл РТ-ның мсДНК синтезін өзінің ретронына өте ерекше етеді. ДНҚ синтезін бастау ДНК синтезін түсіну үшін қызықты сынақ болып табылады. ДНК полимеразалары (оларға RT кіреді) өте сақталған құрылымдық ерекшеліктерге ие, яғни олардың белсенді каталитикалық орындары түрлер арасында аз өзгереді, тіпті ДНК полимеразалары арасында ДНК-ны үлгі ретінде қолданады, ал РНК-ны үлгі ретінде қолданатын ДНК полимеразалары арасында. Эукариоттық кері транскриптазаның каталитикалық аймағы "бармақтар", "қолдың саусағы" және "бармақ" деп аталатын үш доменді қамтиды, олар қос жіпті праймер шаблонын оң қолмен ұстап, полимеразаның белсенді орнына көмілген праймердің 3' OH-мен, ал ал алшақ және ортаңғы саусақтың арасында қолдың саусағында орналасқан жоғары консервацияланған қышқыл және поляр қалдықтар кластері. Эукариоттық РТ-ларда RNase H домені бас бармақтың түбінен төменгі қолтықта жатыр, бірақ ретрондарда RNase H белсенділігі жоқ. Полимеразаның белсенді орныннан RNase H белсенді орнына дейін созылатын нуклеин қышқылының байланысу ошағының ұзындығы эукариоттық RT-ларда шамамен 60 Å, бұл екі спиральді айналымға сәйкес келеді. Эукариотикалық РТ әдеттегі праймерді созғанда, өсіп келе жатқан ДНҚ/РНК қос спиральді ойық бойымен спиральдейді, ал қос спираль RNase H доменінен өткенде, шаблондық РНК сіңіріліп, жаңа пайда болған сДНҚ жіпін босатады. Алайда, msDNA праймерінің кеңейтілуі кезінде РНК-ның ұзын сабы G-нің 3' OH-мен жалғасып тұрады. 2' OH-ді праймерлік реакция үшін қолжетімді ететін RT праймерлік шаблон кешенін модельдеуге болатынымен, ДНК сабының одан әрі кеңейтілуі проблема тудырады: ДНК синтезі алға қарай, 3' OH-дан созылған үлкен РНК сабы стерикалық кедергілерсіз байланысу жарығы арқылы төмен қарай спиральді түрде түсуі керек. Бұл мәселені шешу үшін msDNA кері транскриптазасына басқа РТ-ларда жоқ ерекше ерекшеліктер қажет.