معلومة

9.12: تحديد موقع المعلومات داخل الحمض النووي - علم الأحياء

9.12: تحديد موقع المعلومات داخل الحمض النووي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لذلك نظرًا لوجود الجينات داخل الجينوم ، لكي تكون مفيدة ، يجب أن تكون هناك آليات يمكن من خلالها التعرف على جينات معينة والتعبير عنها (نسخها)282. في بعض الجينات البشرية ، تنتشر المنطقة التنظيمية عبر آلاف الأزواج الأساسية من الحمض النووي ، الموجودة "في التيار العلوي" أو "الدفق السفلي" من منطقة الترميز وداخلها283. هذا ممكن لأنه ، على مسافة طويلة وبالاقتران مع البروتينات ، يمكن للحمض النووي أن ينثني مرة أخرى على نفسه.

تُعرف البروتينات التي ترتبط بالتسلسلات التنظيمية باسم عوامل النسخ284. في الدراسات الجينية المبكرة ، تم العثور على نوعين عامين من الطفرات التي يمكن أن تؤثر على نشاط الجين. توجد طفرات "رابطة الدول المستقلة" بالقرب من منطقة ترميز (نسخ) الجين - وهي طفرات تغير المناطق التنظيمية للجين. تم تعيين الطفرات "العابرة" في مواقع أخرى (بعيدة) وتبين أنها تغير الجينات التي تشفر عوامل النسخ المتضمنة في تنظيم الجين المستهدف. يمكن لعوامل النسخ أن تعمل إما بشكل إيجابي لتجنيد وتنشيط بوليميريز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي أو بشكل سلبي ، لمنع ارتباط ونشاط بوليميراز الحمض النووي الريبي. من الممكن أيضًا أن تؤدي التعديلات اللاحقة للترجمة وربط العوامل الخيفية إلى تغيير نشاط عامل النسخ. يمكن أن يؤثر نمط ارتباط عامل النسخ داخل منطقة تنظيمية أيضًا على ما إذا كان الجين يتم التعبير عنه أم لا.

الجينات التي تقوم بتجنيد وتنشيط بوليميراز الحمض النووي الريبي بكفاءة ستصنع نسخًا عديدة من الحمض النووي الريبي المنسوخ ويقال إنها معبر عنها بدرجة عالية. بشكل عام ، تؤدي المستويات العالية من mRNA إلى مستويات عالية من البولي ببتيد المشفر. يمكن أن تؤثر الطفرة في الجينات التي ترميز عامل النسخ على التعبير عن العديد من الجينات ، في حين أن الطفرات في التسلسل التنظيمي للجين ستؤثر بشكل مباشر فقط على التعبير الخاص به ، ما لم يكن الجين بالطبع يشفر عامل النسخ أو يؤثر نشاطه على الدوائر التنظيمية للجين. زنزانة.

تتعرف البروتينات التنظيمية للنسخ على تسلسلات DNA محددة من خلال التفاعل مع حواف أزواج القواعد التي يمكن الوصول إليها من خلال الأخاديد الرئيسية أو الصغيرة في حلزون الحمض النووي. هناك عدد من الأنواع المختلفة لعوامل النسخ ، ضمن مجالات ترابط الحمض النووي المتميزة هيكليًا ؛ يمكن تجميعها في عائلات مختلفة (يفترض أنها مرتبطة تطوريًا)285. سوف يتأثر تقارب الارتباط لعامل نسخ معين في تسلسل تنظيمي معين بتسلسل الحمض النووي وكذلك ارتباط البروتينات الأخرى في الجوار الجزيئي. يمكننا مقارنة تقاربات البروتينات المختلفة لمواقع الربط المختلفة باستخدام اختبار يتم فيه خلط جزيئات DNA القصيرة التي تحتوي على تسلسل نوكليوتيد معين في نسبة مولارية 1: 1 ، أي أعداد متساوية من جزيئات البروتين والحمض النووي:

الحمض النوويتسلسل + بروتين ⇆ DNA: بروتين.

بعد أن يصل تفاعل الارتباط إلى التوازن ، يمكننا قياس النسبة المئوية للحمض النووي المرتبط بالبروتين. إذا كان البروتين يرتبط بدرجة عالية من التقارب ، تكون القيمة قريبة من 100٪ ، وتقترب من 0٪ إذا كان يرتبط بتقارب منخفض. وبهذه الطريقة يمكننا تحديد خصائص الارتباط النسبية (تقارب الارتباط لتسلسل معين) تجريبيًا لبروتينات مختلفة ، بافتراض أنه يمكننا توليد جزيئات DNA ذات طول وتسلسل محددين (وهو ما يمكننا) وتنقية البروتينات التي تظل مطوية بشكل صحيح في مواطن. بدلاً من التكوين المشوه أو غير النشط ، والذي قد يكون أو لا يكون بسيطًا286. ما نكتشفه هو أن عوامل النسخ لا تتعرف على متواليات النوكليوتيدات الفريدة ، بل لديها مجموعة من الصلات للتسلسلات ذات الصلة. هذا التفضيل الملزم هو سمة مميزة لكل بروتين عامل نسخ ؛ يتضمن كل من طول تسلسل الحمض النووي المعترف به ونمط النيوكليوتيدات ضمن هذا التسلسل. يعتبر النهج البسيط لهذه المشكلة أن المعلومات الملزمة الموجودة في كل موضع نيوكليوتيد مستقلة عن جميع المواقع الأخرى في تسلسل الربط ، وهي بالتأكيد ليست دقيقة ولكنها قريبة بما يكفي لمعظم المواقف. غالبًا ما يتم تقديم هذه البيانات على شكل "شعار تسلسل"287. في مثل هذه المؤامرة ، نشير إلى مقدار معلومات الربط في كل موضع على طول موقع الربط. في حالة عدم وجود تفضيل ، أي عندما يكون أي من النيوكليوتيدات الأربعة مقبولاً ، تكون المعلومات الموجودة في هذا الموقع صفرًا. وحيثما يكون أي من النيوكليوتيدات مقبولاً ، تكون المعلومات 1 ، وحيث يكون هناك نوكليوتيد واحد فقط مقبول ، محتوى المعلومات هو 2. تنتج بروتينات عامل النسخ المختلفة مخططات تفضيل مختلفة. كما قد تتنبأ ، يمكن أن يكون للطفرات في موقع ارتباط عامل النسخ تأثيرات مختلفة تمامًا. في المواقع التي لا تحتوي على معلومات محددة (0) ، لن يكون للطفرة أي تأثير ، بينما في المواقع التي تحتوي على معلومات عالية (2) ، من المرجح أن ينتج عن أي تغيير من النوكليوتيدات المفضلة تأثير شديد على تقارب الارتباط ، ويمكن أن يؤدي إلى تغيير جذري في التعبير الجيني.

هذا لا يعني أن البروتينات لا يمكن أن تكون محددة للغاية في ارتباطها بتسلسلات الحمض النووي. على سبيل المثال ، هناك فئة من البروتينات ، تُعرف باسم نوكليازات التقييد وإنزيمات تعديل الحمض النووي الخاصة بالموقع (ميثيلازات) التي ترتبط بتسلسلات نيوكليوتيد فريدة. على سبيل المثال ، يرتبط نوكلياز القيد الداخلي EcoR1 (ويشق) تسلسل النوكليوتيدات GAATTC ، ويغير أيًا من هذه القواعد ولا يوجد ارتباط كبير ولا يوجد انقسام. لذا فإن حقيقة أن خصوصيات ارتباط عامل النسخ أكثر مرونة تشير إلى أن هناك سببًا لهذه المرونة ، على الرغم من أن السبب بالضبط يظل تخمينيًا.

من النقاط المهمة التي يجب استبعادها من هذه المناقشة أن معظم بروتينات عامل النسخ ترتبط أيضًا بتسلسلات الحمض النووي العامة ذات التقارب المنخفض. هذا الارتباط "غير المتسلسل المحدد" عابر ومثل هذا البروتين: تتكسر تفاعلات الدنا بسرعة بالحركة الحرارية. ومع ذلك ، نظرًا لوجود عدد كبير من مواقع الربط المحددة غير المتسلسلة داخل الحمض النووي للخلية ، يتم العثور على عوامل النسخ في معظم الأوقات مرتبطة بشكل عابر بالحمض النووي.

لكي تكون فعالة في تجنيد مركب بوليميريز RNA وظيفي لمواقع محددة على طول جزيء DNA ، يجب أن يكون ارتباط البروتين بتسلسل DNA محدد طويل الأمد نسبيًا. يتمثل النهج الشائع لتحقيق هذه النتيجة في أن يكون عامل النسخ متعدد التكافؤ ، أي أنه يرتبط بالعناصر المتسلسلة المتعددة (عادةً ما تكون عنصرين). هذا له تأثير أنه إذا انفصل عامل النسخ عن أحد مواقع الربط ، فإنه يظل مرتبطًا بالآخر ؛ نظرًا لأنه قريب من الحمض النووي ، فمن المرجح أن يعود إلى موقعه الأصلي. في المقابل ، من المرجح أن ينتشر البروتين الذي يحتوي على موقع ربط واحد قبل أن يحدث الارتداد. يتمثل أحد السلوكيات ذات الصلة الذي ينطوي على ارتباط منخفض للبروتينات بالحمض النووي في أنه يؤدي إلى انتشار أحادي البعد على طول جزيء الحمض النووي المرتبط288. يمكّن هذا بروتين عامل النسخ من الارتباط بالحمض النووي ثم التحرك ذهابًا وإيابًا على طول جزيء الحمض النووي حتى يتفاعل ويرتبط بموقع عالي التقارب (أو حتى ينفصل تمامًا.) يمكن لهذا النوع من سلوك "البحث عن الهدف الميسر" يقلل بشكل كبير من الوقت الذي يستغرقه البروتين للعثور على موقع ارتباط عالي التقارب بين ملايين المواقع ذات التقارب المنخفض الموجودة في الجينوم289.

مع ازدياد تعقيد الظروف التي يعيش فيها الكائن الحي ، يجب أن يكون التعبير الجيني الأكثر ديناميكية. هذا هو الحال بشكل خاص في حقيقيات النوى متعددة الخلايا ، حيث تحتاج أنواع الخلايا المختلفة للتعبير عن جينات مختلفة ، أو إصدارات مختلفة (متغيرات لصق) من الجينات. يتمثل أحد الأساليب في وجود مناطق تنظيم جينية مختلفة ، تربط مجموعات مختلفة من عوامل النسخ. لا ترتبط هذه العوامل التنظيمية بالحمض النووي فحسب ، بل تتفاعل مع بعضها البعض. يمكننا أن نتخيل أن تقارب الارتباط لعامل نسخ معين سيتأثر بوجود عامل نسخ آخر مرتبط بالفعل بموقع مجاور أو متداخل على الحمض النووي. وبالمثل ، يمكن أن يتغير هيكل البروتين عندما يرتبط بالحمض النووي ، ويمكن أن يؤدي مثل هذا التغيير إلى تفاعلات مع الحمض النووي: مجمعات البروتين الموجودة في مواقع بعيدة ، والمعروفة باسم المحسنات. يمكن أن تكون هذه العناصر التنظيمية جزءًا من العديد من الأنظمة التنظيمية المختلفة.

على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك الموقف التالي. يشترك جينان في مُحسِّن مشترك ، اعتمادًا على التفاعل الذي يحدث ، يمكن أن يكون الجين أ أو الجين ب ولكن لا يمكن أن يكون كلاهما نشطًا. والنتيجة النهائية هي أن مجموعات من عوامل النسخ تشارك في تشغيل وإيقاف التعبير الجيني. في بعض الحالات ، يمكن أن يعمل نفس البروتين بشكل إيجابي أو سلبي ، اعتمادًا على السياق ، أي التسلسلات التنظيمية للجينات المحددة التي يمكن الوصول إليها ، وعوامل النسخ الأخرى المعبر عنها ، وتعديلاتها المختلفة اللاحقة للترجمة. وتجدر الإشارة هنا إلى أن تنظيم التسلسلات التنظيمية والتشفيرية في الحمض النووي يفرض الاتجاهية على النظام. قد يؤدي عامل النسخ المرتبط بالحمض النووي في اتجاه واحد أو في موضع واحد إلى منع ارتباط البروتينات الأخرى (أو بوليميريز الحمض النووي الريبي) ، بينما يرتبط بموقع آخر قد يؤدي إلى استقرار ارتباط البروتين (بوليميراز الحمض النووي الريبي). وبالمثل ، يمكن لبروتينات ربط الحمض النووي أن تتفاعل مع بروتينات أخرى للتحكم في تكوينات الكروماتين التي يمكن أن تسهل أو تمنع الوصول إلى التسلسلات التنظيمية. في حين أنه من الشائع رؤية بروتين عامل نسخ معين مُسمى إما منشط نسخي أو مثبط ، فإن نشاط البروتين في الواقع يعكس غالبًا الجين المحدد وتفاعلاته مع عوامل ملحقة مختلفة ، وكلها يمكن أن تؤثر على التعبير الجيني.

يُعرف المكان الدقيق الذي يبدأ فيه RNA polymerase بنسخ RNA باسم موقع بدء النسخ. حيث يقع من الحمض النووي ، وبالتالي يتوقف عن نسخ الحمض النووي الريبي ، يُعرف باسم موقع إنهاء النسخ. مع بدء النسخ ، يتحرك بوليميراز الحمض النووي الريبي بعيدًا عن موقع بدء النسخ. بمجرد أن يتحرك مجمع RNA polymerase بعيدًا بدرجة كافية (مسح موقع البداية) ، هناك مجال لمركب بوليميراز آخر لربطه بالحمض النووي ، من خلال التفاعلات مع عوامل النسخ. بافتراض أن المنطقة التنظيمية والعوامل المرتبطة بها لا تزال سليمة ، فإن الوقت اللازم لتحميل بوليميراز جديد سيكون أسرع نسبيًا من الوقت الذي يستغرقه بناء مجمع تنظيمي جديد من البداية. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل النسخ يحدث في كثير من الأحيان على شكل دفعات ، حيث يتم تصنيع عدد من الحمض النووي الريبي من جين معين في فترة زمنية قصيرة ، تليها فترة من الصمت النسخي. كما ذكر أعلاه ، لوحظ سلوك انفجار مماثل في تخليق البروتين.


شاهد الفيديو: الحمض النووي الريبوزي الناقل tRNA (قد 2022).


تعليقات:

  1. Abjaja

    ما هي الرسالة الموهوبة

  2. Body

    هذا كله غير واقعي !!!!

  3. Voodoohn

    نأسف للتدخل ، هناك اقتراح بضرورة أن نسلك طريقًا مختلفًا.

  4. Lise

    انا اظن، انك مخطأ. اكتب لي في PM ، سنتواصل.

  5. Acolmixtli

    هذه اتفاقية

  6. Rankin

    في رأيي فأنتم مخطئون. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سوف نتحدث.

  7. Dudon

    أعتقد أنك لست على حق. سنناقشها. اكتب في رئيس الوزراء ، سوف نتحدث.



اكتب رسالة