معلومة

حجم الحمض النووي في العاثية

حجم الحمض النووي في العاثية


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.

لقد قرأت أن الحمض النووي (بعد إعادة التركيب) يتم تعبئته في عاثيات لامدا فقط إذا كان طوله يتراوح بين 40000 و 53000 زوج قاعدي. يمكن استخدام هذا القيد لضمان تغليف الحمض النووي المؤتلف.

لا أفهم لماذا لا يمكن تغليف الحمض النووي الأقصر.

المصدر: مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية


بالنسبة إلى لامدا:

إذا كانت المسافة بين الاثنين كوس أقل من 37 كيلو بايت تقريبًا ، سيكون جسيم الملتهمة الناتج غير مستقر. عندما يكون الحمض النووي داخل الكابسيد ، فإنه يمارس ضغطًا على القفيصة. وبالمثل ، يمارس الكابسيد قوة داخلية على الحمض النووي. إذا لم يكن هناك ما يكفي من الحمض النووي داخل الكابسيد ، فسوف ينفجر من القوة الداخلية للقفيصة. إذا كانت المسافة بين موقعي cos بعيدة جدًا (~ 52 كيلو بايت) ، فسيتم ملء الكابسيد قبل الوصول إلى جيب التمام الثاني. لا يمكن إضافة الذيل لأن الحمض النووي المتدلي من القفيصة في الطريق ولا يتم إنتاج جسيم ملتهي معدي.

http://www.microinmuno.qb.fcen.uba.ar/03-Bacteriophage.pdf

على النقيض من ذلك ، فإن الملتهمة الخيطية مثل M13 ليس لها حد أقصى للحجم ، ولكن نظرًا لأنها تطول مع المزيد من الحمض النووي ، فإنها تصبح هشة جسديًا.


تعزيز العلاج بالعاثيات من خلال البيولوجيا التركيبية وهندسة الجينوم

تتيح البيولوجيا التركيبية هندسة جينوم الملتهمة الفعالة.

تعمل العاثيات مع نطاق مضيف قابل للضبط وإيصال حمولة مضادات الميكروبات على تعزيز الفعالية.

قد تسترشد مبادئ تصميم العاثيات بالنُهج الحسابية في المستقبل.

الفعالية المضادة للميكروبات والعلاجية للعاثيات محدودة حاليًا ، ويرجع ذلك في الغالب إلى الظهور السريع لمقاومة العاثيات وعدم قدرة معظم عزلات العاثيات على الارتباط وإصابة مجموعة واسعة من السلالات السريرية. هنا ، نناقش كيف يمكن تحسين العلاج بالعاثيات من خلال التطورات الحديثة في الهندسة الوراثية. أولاً ، نحدد كيفية تصميم بروتينات ربط المستقبلات ومجالاتها الهيكلية ذات الصلة لإعادة توجيه خصوصية الملتهمة ولتجنب المقاومة. بعد ذلك ، نلخص كيفية إعادة برمجة العاثيات كنواقل علاج جيني بدائية النواة تقدم بروتينات "حمولة" مضادة للميكروبات ، مثل نوكليازات محددة التسلسل ، لاستهداف خلايا محددة داخل ميكروبيومات معقدة. أخيرًا ، قمنا بتحديد الأساليب الجديدة القائمة على البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي والتي قد توجه تصميم العاثيات الاصطناعية المحسنة في المستقبل.


حجم الحمض النووي في العاثية - علم الأحياء

تعد العاثيات (الفيروسات التي تصيب البكتيريا) كائنات حية رائعة لعبت ولا تزال تلعب دورًا رئيسيًا في علم الوراثة البكتيري والبيولوجيا الجزيئية. يمكن أن تمنح العاثية أنماطًا ظاهرية رئيسية لمضيفها ، على سبيل المثال تحويل سلالة غير مُمْرِضة إلى ممرض ، وتلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم التجمعات البكتيرية في جميع أنواع البيئات. تختلف العلاقة بين البكتيريا والعاثية بشكل كبير: من نموذج المفترس والفريسة البسيط إلى علاقة معقدة تكافلية تقريبًا تعزز البقاء والنجاح التطوري لكليهما. في حين أن عدوى البكتيريا المستخدمة في صناعة التخمير يمكن أن تكون مشكلة كبيرة وتؤدي إلى خسائر مالية ، في سيناريوهات أخرى يمكن استغلال عدوى البكتيريا في التطبيقات الصناعية و / أو الطبية. في الواقع ، يتزايد الاهتمام بمنتجات جينات العاثيات والعاثيات كعوامل علاجية محتملة بسرعة ومن المحتمل أن يكون لها تأثير عميق على صناعة الأدوية والتكنولوجيا الحيوية بشكل عام خلال السنوات القادمة. أحد التطبيقات المحتملة هو استخدام العاثيات لمكافحة الخطر المتزايد للعدوى المقاومة للمضادات الحيوية.

كتبه باحثون دوليون بارزون منخرطون بنشاط في المجالات المتباينة لبحوث العاثيات يركز هذا الكتاب على التطورات السريعة الحالية في هذا المجال المثير. يبدأ الكتاب بفصل ممتاز يقدم نظرة عامة واسعة على الموضوعات ويبرز أيضًا الطبيعة متعددة الأوجه لأبحاث عاثيات البكتيريا. يتبع ذلك سلسلة من المراجعات التي تركز على أحدث الموضوعات الحالية بما في ذلك المعلوماتية الحيوية وعلم الجينوم ، والعاثية في البيئة ، والعاثيات في الطب ، ونقل الحمض النووي للعاثية إلى المضيف ، والمساهمة في النمط الظاهري للمضيف وأكثر من ذلك بكثير.

القراءة الأساسية لجميع الباحثين عن العاثيات والتي تهم علماء الأحياء الجزيئية وعلماء الأحياء الدقيقة العاملين على البكتيريا في الأوساط الأكاديمية ، والتكنولوجيا الحيوية وشركات الأدوية ، وفي الصناعات الغذائية والصناعات الأخرى

"هذا الكتاب المقوى الذي تم إنتاجه بشكل جميل يمكن التحكم فيه أيضًا من حيث الحجم ومن الواضح أنه استثمار كبير لأي مكتبة جامعة أو مستشفى ذات تفكير مستقبلي. وسيكون مصدر إلهام وإثارة علمية للطلاب والباحثين في مجموعة متنوعة من المجالات ، بما في ذلك الطب و صناعة." من SGM Microbiology Today (2007)

". موثوقة ومفيدة." من Doodys (2007)

(EAN: 9781904455141 9781913652333 الموضوعات: [علم الفيروسات] [علم الجراثيم] [علم الأحياء الدقيقة] [علم الأحياء الدقيقة الجزيئي] [علم الجينوم])


دورة حياة Mu Phage

يمكن تلخيص دورة حياته بالخطوات التالية:

مرفق

أولاً ، تلتصق ألياف الذيل بموقع المستقبل لسطح الخلية المضيفة. من خلال ربط ألياف الذيل ، هناك تغيير توافقي في اللوحة الأساسية لـ Mu phage. بسبب التغيير التوافقي في لوحة القاعدة ، يتقلص الذيل & # 8217s غمد.

اختراق

من خلال تقلص غمد الذيل ، تدخل المادة الداخلية الصلبة إلى سطح الخلية المضيفة من خلال غلاف الخلية. يتم أيضًا حقن بروتين N (بروتين غير مكرر) مع الجينوم الفيروسي.

التعميم

يخضع البروتين N لعملية الدوران بمجرد ارتباطه بالجينوم الفيروسي.

اندماج

بعد التعميم ، يحدث النسخ المبكر الذي يؤدي إلى ظهور مثبطات Repc و Ner و DDE recombinase A (Mu A). تساعد هذه الجينات في تكامل الجينوم الفيروسي مع الجينوم المضيف. خلال هذه الخطوة ، يتم قطع الأطراف المتغيرة عن الجينوم الفيروسي.

المرحلة المبكرة

بعد التحويل غير التكراري ، تحدد نسبة مثبطات Repc و Ner ما إذا كانت الملتهمة ستدخل إلى الملتهمة اللايسوجينية أو العاثية اللايتية.

  • Repc: يقوم بقمع المروج المبكر عن طريق إنشاء الكمون أو lysogeny.
  • نير: يقوم بقمع التعبير عن Repc من خلال تعزيز التعبير عن الجينات المبكرة لتكرار Mu phage.

المرحلة الوسطى

بعد تعطيل Repc ، يوجد تعبير عن جينات MuA و MuB. MuA هو إنزيم DDE recombinase-A ، و MuB هو منشط الحمض النووي المستهدف B. MuA يقوم بتبديل نهايات الجينوم الفيروسي والحمض النووي المضيف. يساعد منشط الحمض النووي المستهدف B في تكرار الحمض النووي للمضيف الفيروسي ، مما يؤدي إلى تكوين النسختين. يسمى هذا النوع من النسخ بالتبديل التكراري. يمكن أن يؤدي هذا النسخ المتماثل إلى 100 جينوم فيروسي بعد جولات متتالية.

النسخ المتأخر

تنفذ هذه المرحلة التعبير عن إنزيم تعديل الأدينين ، مما يجعل الحمض النووي الفيروسي مقاومًا لأنزيمات تقييد المضيف عن طريق تعديل الأدينينات في الحمض النووي الفيروسي.

التخليق الحيوي والتجميع

يقوم الجين المتأخر بتوليف الجينات الهيكلية لـ Mu phage ، مما يؤدي إلى التخليق الحيوي لجزيئات الفيروس. ثم تتجمع جزيئات الفيروس مثل القفيصة الفارغة وألياف الذيل وما إلى ذلك.

تغليف virion

أولاً ، يتم قطع الحمض النووي البكتيري أولاً على يسار جينوم Mu المتكامل لحوالي 50-150 نقطة أساس. ثم يحدث قطع ثانٍ بعد ملء رأس الملتهمة. يحدث تغليف الحمض النووي الفيروسي أيضًا على الجانب الأيمن من جينوم Mu. لذلك ، في مواقع مختلفة من الجينوم البكتيري ، سيحدث تغليف جينوم Mu.

تحلل الخلية وإطلاق الفيريون

بعد التعبئة ، تطلق الفيريونات المركبة حديثًا من الخلية المضيفة بمساعدة جين الغسول الذي يشفر الإنزيمات المحللة (المسؤولة عن تحلل الخلية).


هيكل الجراثيم

يتضمن مورفولوجيا العاثية المكونات التالية:

  • ممدود وسداسي الشكل.
  • يمتلك رأس العاثية بنية موشورية.
  • إنه محاط بمغلف يسمى أ قفيصة.
  • يتم إنتاجه بواسطة وحدات بروتينية متطابقة تسمى القسيمات.
  • يحتوي على حوالي 2000 كبسولة.

المادة الوراثية:

  • يبلغ طوله 50 نانومتر ويمكن أن يكون أي منهما الحمض النووي أو RNA.
  • يمكن أن تكون بنية المادة الوراثية خطية أو دائرية.
  • معبأة بإحكام داخل الرأس.
  • ويسمى أيضًا ملف طوقالذي يربط الرأس والذيل.
  • إنها تمتلك هيكل دائري يشبه الصفيحة.
  • إنه يشبه أ انبوب مجوف.
  • الذيل محاط بالبروتين غمد.
  • وهو يتألف من حوالي 144 وحدة بروتينية فرعية.
  • غمد العاثية مرتفع للغاية منقبض.
  • يحتوي على 24 حلقة.

ألياف الذيل:

  • هذه متصلة بلوحة القاعدة.
  • يبدو طويلا و خيط مثل خيوط.
  • تحفز ألياف الذيل خصوصية المضيف ، أو تكون كذلك خاص بالمضيف.
  • تم العثور عليها بشكل عام 6 في العدد.
  • الحجم: 130x2nm
  • ويسمى أيضًا ملف دبوس الذيل.
  • تتعرف المسامير على مواقع المستقبل للخلية المضيفة.

دورة حياة الجراثيم

دورات Lytic و lysogenic هي المراحل الشائعة لدورة حياة العاثية.


دورة تحليلية

ويسمى أيضا خبيث أو معد دورة. ويشمل العاثيات اللايتية. يمكن أن تصيب العاثيات في الدورة اللايتية الخلية المضيفة أو تقتلها ، والتي تُعرف بسببها الدورة بالمرحلة الخبيثة. يتضمن الخطوات التالية:

  1. مرفق
  2. الامتزاز
  3. اختراق
  4. تكرار
  5. المجسم
  6. تحلل الخلية

مرفق: في هذه الخطوة ، دبوس الذيل أو تصاعد يتعرف على مواقع المستقبلات على الخلية البكتيرية المضيفة ويرتبط بها. بعد ذلك ، ألياف الذيل من العاثية تعلق على سطح البكتيريا.

الامتزاز: في هذه الخطوة ، تتفاعل المجموعات الأمينية للخلية المضيفة مع مجموعة الكربوكسيل للخلية البكتيرية والعكس صحيح. بعد التفاعل ، تفرز ألياف الذيل أ انزيم ليتيك. يخلق هذا الإنزيم ثقبًا في الخلية المضيفة ينتقل من خلاله جينوم الفيروس إلى سيتوبلازم الخلية المضيفة.

اختراق: تُعرف هذه الخطوة أيضًا باسم "حقنة"، حيث تخترق المادة الوراثية العاثية المادة الوراثية للعائل.

تكرار أو التخليق الحيوي: بعد الاختراق ، ينتقل mRNA من النواة إلى السيتوبلازم ، ويؤدي الجينوم الفيروسي إلى تحطيم المادة الوراثية المضيفة. ثم تقوم mRNA بنسخها وترجمتها لتشكيل قفيصة بروتينية ، مما يؤدي إلى التخليق الحيوي لمكونات أخرى.


المجسم: يشير أيضًا إلى "النضج". في هذه المرحلة ، تتجمع جميع مكونات العاثية لإنتاج ابنة جديدة أو ذرية virions.

تحلل: في هذه المرحلة يقتل الفيروس الخلية البكتيرية تحلل الخلية ويطلق حوالي 100-200 فيريونات ذرية.

دورة Lysogenic

ويطلق عليه أيضًا اسم ملف معتدل أو غير معدي دورة. تُعرف العاثيات التي تشارك في هذه الدورة باسم "العاثية اللايسوجينية". هذه العاثيات لا تقتل أو تصيب الخلية البكتيرية ، والتي بسببها تعتبر المرحلة اللايسوجينية مرحلة غير معدية. يتضمن الخطوات التالية:

  1. مرفق
  2. اختراق
  3. دمج المادة الوراثية
  4. تكرار
  5. انقسام الخلية
  6. الحث

مرفق: في هذه الخطوة ، تتعرف العاثية اللايسوجينية أولاً على موقع المستقبلات للمضيف من خلال طفراتها. بعد التعرف ، تلتصق ألياف الذيل بسطح الخلية المضيفة.

اختراق: إنها أيضًا نفس المرحلة اللايتية ، حيث تطلق ألياف الذيل a إنزيم ليسوجينيك لإنشاء مسام ينتقل من خلاله الجينوم الفيروسي إلى سيتوبلازم الخلية المضيفة.

دمج المادة الوراثية: يطلق عليه أيضًا "تكامل المادة الوراثية". في هذه المرحلة ، يندمج DNA phage في المادة الوراثية للمادة الوراثية المضيفة ، والتي تشكل مركبًا (Prophage). Prophage هو عاثية معتدلة ، والتي تظل غير نشطة ، أي أنها غير قادرة على إنتاج سلالات جديدة.

هذه الخطوة هي ببساطة ملف إعادة التركيب الملتهمة والمواد الجينية للمضيف ، والتي لا تنطوي على عمليات النسخ والترجمة.

تكرار: خلال الظروف المواتية ، تتكاثر Prophage عندما يتكاثر الجينوم البكتيري ويمرر إلى الخلايا الوليدة.

انقسام الخلية: في هذه المرحلة ، تنقسم الخلية إلى خليتين ابنتيتين متطابقتين.

الحث: له شرطان:

  • يمكن أن تظل النبضة في حالة نائمة داخل الخلية المضيفة.
  • ثانيًا ، يمكن أن تستمر Prophage في الدورة التحليلية عن طريق تحريض الأشعة فوق البنفسجية أو المعالجة الحرارية.

الدلالة

  • يساعد في تحديد وتصنيف والكشف عن البكتيريا المسببة للأمراض.
  • يعمل كعامل تحكم بيولوجي عن طريق قتل البكتيريا المتورطة في تلوث التربة والمياه.
  • لدراسة مفهوم التطور ، فإنه يعمل أيضًا باعتباره الكائنات الحية.
  • الجراثيم لها فائدة كبيرة في الهندسة الوراثية.
  • في علم الأحياء الدقيقة في الفضاء ، يتم استخدامه كملف كاشف الإشعاع.
  • يستخدم بشكل كبير في علاج العديد من الأمراض التي تسببها البكتيريا ، والمعروفة أيضًا باسم العلاج بالعاثيات.
  • تلعب البكتيريا دورًا مركزيًا في التحكم في نمو العوالق البكتيرية.
  • في البستنة ، تستخدم هذه في شكل رذاذ لحماية النباتات والخضروات.
  • أيضا ، يتصرف مثل المبيدات الحيوية مثل المطهر لتنظيف الأسطح البيئية. على سبيل المثال في المستشفيات.

لذلك ، تظهر العاثية مجموعة واسعة من الأهمية البيئية والجزيئية والطبية الحيوية.


II. متعددة السطوح أو العاثيات المكعبة

-صنفت الي Microviridae, القشرية, Tectiviridae, Leviviridae، و Cystoviridae.

Microviridae العاثيات- رأس إيكوساهدرا ، حجم الفيريون 27 نانومتر ، مع 12 قسيم قسيم ، DNA أحادي الجديلة (ssDNA)

مثال: فج φX174

القشرية العاثيات- لا توجد مغلف ، بحجم 63 نانومتر ، قفيصة معقدة ، دهون ، dsDNA

مثال: فج PM2

Tectiviridae العاثيات- بدون مغلف ، 60 نانومتر ، حويصلة دهنية مرنة ، ذيل زائف ، dsDNA

مثال: فج PRD1

Leviviridae العاثيات- لا توجد مغلف ، 23 نانومتر ، تشبه فيروسات شلل الأطفال ، ssRNA

مثال: فج MS2

Cystoviridae عاثيات ذات رأس عشري الوجوه مغلف ، 70-80 نانومتر ، دهون ، دسرنا

مثال: الزائفة ɸ6


شكر وتقدير

تم دعم هذه الدراسة من قبل منحة بحثية لوزارة العلوم والتعليم العالي البولندية رقم N N401 3550 33 وداخل مشروع الاتحاد الأوروبي البرنامج التشغيلي للاقتصاد المبتكر 2007-2013 (OP IE) رقم POIG.01.03.01-02-003 / 08: "تحسين خصائص وإنتاج العاثيات العلاجية". لم يكن لهذه الجهات الممولة أي دور في تصميم التجارب أو جمع البيانات وتحليلها وتفسيرها في كتابة المخطوطة أو في قرار تقديم المخطوطة للنشر.


الجينوم Bacteriophage T4

قدمت Phage T4 مساهمات لا حصر لها في نماذج علم الوراثة والكيمياء الحيوية. يشفر تسلسل الجينوم الكامل البالغ 168903 نقطة أساس حوالي 300 منتج جيني. يوفر علم الأحياء T4 وتسلسله الجيني أفضل نموذج مفهومة لعلم الجينوميات الوظيفية الحديثة وعلم البروتينات. الاختلافات في التعبير الجيني ، بما في ذلك الجينات المتداخلة ، وبدء الترجمة الداخلية ، والجينات المقسمة ، والتجاوز الانتقالي ، ومعالجة الحمض النووي الريبي ، تنبهنا إلى التحذيرات المتعلقة بالطرق الحسابية البحتة. يعكس نمط النسخ T4 اعتماده على بوليميراز الحمض النووي الريبي المضيف واستخدام البروتينات المشفرة بالعاثية التي تعدل بالتتابع بروتينات منشط RNA polymerase transcriptional ، وعامل سيغما phage ، ومضاد سيجما ، وبروتينات سيغما التي تعمل أيضًا على تحديد مبكر ومتوسط ​​، والتعرف على المروج المتأخر. توفر ضوابط ما بعد النسخ بواسطة T4 أنظمة ممتازة لدراسة العمليات المعتمدة على RNA ، لا سيما على المستوى الهيكلي. يكشف التكرار في أنظمة تكرار الحمض النووي وإعادة تركيبه في T4 عن كيفية تكرار وإصلاح العاثيات وغيرها من الجينومات بشكل ثابت في بيئات مختلفة ، مما يوفر نظرة ثاقبة حول تطور الجينوم والتكيف مع المضيفين الجدد وبيئات النمو. علاوة على ذلك ، قدم تحليل التسلسل الجيني رؤى جديدة في تباين ألياف الذيل ، والتحلل ، والازدواجية الجينية ، وتوطين الغشاء للبروتينات ، في حين أن التحديد الهيكلي عالي الدقة لـ "جهاز ثقب الخلية" ، جنبًا إلى جنب مع إعادة بناء الصورة ثلاثية الأبعاد كشفت اللوح الأساسى عن آلية الاختراق أثناء الإصابة. على الرغم من هذه التطورات ، لا يزال ما يقرب من 130 جينًا محتملاً من T4 غير معهود. تكشف مبادرات تسلسل العاثيات الحالية عن أوجه التشابه والاختلاف بين أفراد عائلة T4 ، بما في ذلك تلك التي تصيب بكتيريا أخرى غير الإشريكية القولونية. سوف تساعد الجينوميات الوظيفية T4 في تفسير هذه الجينومات المتسلسلة حديثًا المرتبطة بـ T4 وفي توسيع فهمنا للتطور المعقد وإيكولوجيا العاثيات - الأكثر وفرة ومن بين أقدم الكيانات البيولوجية على الأرض.

الأرقام

صورة مجهرية إلكترونية لجراثيم T4. ...

صورة مجهرية إلكترونية للعاثية T4. كان مورفولوجيا T4 المعروف جيدًا هو النموذج الأولي للطبيعة لـ ...

التحيزات داخل (انحراف النيوكليوتيدات) في ...

التحيزات Intrastrand (انحراف النيوكليوتيدات) في جينوم T4. (أ) القيم التراكمية لـ ...

خريطة الجينوم الوظيفية لعاثيات البكتيريا ...

خريطة الجينوم الوظيفية للعاثية T4. قدرة الترميز لجينوم T4 ...

رسم تخطيطي للعلاقة بين ...

رسم تخطيطي للعلاقة بين نمط النسخ T4 والآليات المختلفة ...

شعار مروجي T4. تقريبًا…

شعار مروجي T4. تقريبًا جميع التسلسلات في كل محاذاة لها محفز ...

شعار T4 RBS. ترجمة…

شعار T4 RBS. مناطق بدء الترجمة لملف T4 GenBank المشروح ...

T4 ريبليزوم. نموذج لشوكة استنساخ T4 DNA و ...

المكونات الهيكلية لـ T4 ...

المكونات الهيكلية لجسيم T4. تم حل ملامح الجسيم ...

إعادة بناء صورة ثلاثية الأبعاد لـ ...

إعادة بناء صورة ثلاثية الأبعاد للصفيحة الأساسية لأنبوب T4 من الفحص المجهري الإلكتروني. (أ) صورة ستريو ...

هيكل T4 thymidylate synthase. ...

هيكل T4 thymidylate synthase. تمت محاذاة تسلسل T4 مع الآخر المتاح ...

شجرة النشوء والتطور لتركيبات ثيميديلات ...

شجرة النشوء والتطور لمركبات ثيميديلت وهيدروكسي ميثيلاز ديوكسينوكليوتيد. تم الحصول على جميع تسلسلات البروتين ...


تضخيم الحمض النووي بواسطة تفاعل البلمرة المتسلسل

يسمح الاستنساخ الجزيئي بنشر شظايا الحمض النووي الفردية في البكتيريا وعزلها بكميات كبيرة. طريقة بديلة لعزل كميات كبيرة من جزيء DNA واحد هي تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR)، الذي تم تطويره بواسطة Kary Mullis في عام 1988. شريطة أن يكون بعض تسلسل جزيء الحمض النووي معروفًا ، يمكن لـ PCR تحقيق تضخيم مذهل للحمض النووي عبر التفاعلات التي يتم إجراؤها بالكامل في المختبر. بشكل أساسي ، يتم استخدام بوليميريز الحمض النووي للتكرار المتكرر لجزء محدد من الحمض النووي. يزداد عدد جزيئات الحمض النووي بشكل كبير ، ويتضاعف مع كل جولة من النسخ المتماثل ، لذلك يمكن الحصول على كمية كبيرة من الحمض النووي من عدد صغير من نسخ القوالب الأولية. على سبيل المثال ، جزيء دنا منفرد يتم تضخيمه خلال 30 دورة من النسخ المتماثل سينتج نظريًا 2 30 (حوالي 1 مليار) جزيء ذرية. وبالتالي يمكن تضخيم جزيئات الحمض النووي المفردة لإنتاج كميات من الحمض النووي يمكن اكتشافها بسهولة والتي يمكن عزلها عن طريق الاستنساخ الجزيئي أو تحليلها بشكل إضافي عن طريق تقييد هضم نوكلياز داخلي أو تسلسل النيوكليوتيدات.

يوضح الشكل 3.27 الإجراء العام لتضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل للحمض النووي. يمكن أن تكون مادة البداية إما جزء من الحمض النووي المستنسخ أو خليط من جزيئات الحمض النووي & # x02014 على سبيل المثال ، إجمالي الحمض النووي من الخلايا البشرية. يمكن تضخيم منطقة معينة من الحمض النووي من مثل هذا الخليط ، بشرط أن يكون تسلسل النوكليوتيدات المحيط بالمنطقة معروفًا بحيث يمكن تصميم البادئات لبدء تخليق الحمض النووي عند النقطة المرغوبة. وعادة ما يتم تصنيع مثل هذه البادئات كيميائيًا قليل النوكليوتيدات وتحتوي على 15 إلى 20 قاعدة من الحمض النووي. يتم استخدام اثنين من البادئات لبدء تخليق الحمض النووي في اتجاهين متعاكسين من خيوط الحمض النووي التكميلية. يبدأ التفاعل بتسخين قالب DNA إلى درجة حرارة عالية (على سبيل المثال ، 95 & # x000b0C) بحيث ينفصل الشريان. ثم يتم خفض درجة الحرارة للسماح للبادئات بالاقتران مع تسلسلها التكميلي على خيوط القالب. ثم يستخدم بوليميراز الدنا البادئات لتكوين خيط جديد مكمل لكل قالب. وهكذا في دورة واحدة من التضخيم ، يتم تصنيع جزيئين جديدين من الحمض النووي من جزيء قالب واحد. يمكن تكرار العملية عدة مرات ، مع زيادة مضاعفة في جزيئات الحمض النووي الناتجة عن كل جولة من النسخ المتماثل.

الشكل 3.27

تضخيم الحمض النووي بواسطة PCR. منطقة الحمض النووي المراد تضخيمها محاطة بتسلسلين يستخدمان لتوليف الحمض النووي. يتم تسخين بدء تشغيل الحمض النووي مزدوج الشريطة لفصل الخيوط ثم تبريده للسماح بالبادئات (عادة قليل النوكليوتيدات من 15 (أكثر).

يتم تنفيذ الدورات المتعددة للتدفئة والتبريد المتضمنة في تفاعل البوليميراز المتسلسل بواسطة كتل تسخين قابلة للبرمجة تسمى أجهزة التدوير الحراري. إن بوليميرات الحمض النووي المستخدمة في هذه التفاعلات هي إنزيمات مستقرة الحرارة من البكتيريا مثل ثيرموس أكواتيكوس، التي تعيش في الينابيع الساخنة عند درجات حرارة حوالي 75 & # x000b0C. هذه البوليميرات مستقرة حتى في درجات الحرارة العالية المستخدمة لفصل خيوط الحمض النووي المزدوج الشريطة ، لذلك يمكن إجراء تضخيم PCR بسرعة وتلقائية. يمكن أيضًا تضخيم تسلسل الحمض النووي الريبي بهذه الطريقة إذا تم استخدام النسخ العكسي لتوليف نسخة (كدنا) قبل تضخيم PCR.

إذا عُرف عدد كافٍ من تسلسل الجين بحيث يمكن تحديد البادئات ، فإن تضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) يوفر طريقة قوية للغاية للحصول على كميات من الحمض النووي يمكن اكتشافها بسهولة والتلاعب بها من مادة البداية التي قد تحتوي فقط على عدد قليل من الجزيئات من تسلسل الحمض النووي المطلوب في مجمع خليط من جزيئات أخرى. على سبيل المثال ، يمكن تضخيم تسلسلات الحمض النووي المحددة التي تصل إلى عدة كيلوبات بسهولة من إجمالي الحمض النووي الجيني ، أو يمكن تضخيم cDNA واحد من إجمالي الحمض النووي الريبي للخلايا. يمكن بعد ذلك معالجة أو تحليل مقاطع الحمض النووي المكبرة هذه ، على سبيل المثال ، لاكتشاف الطفرات داخل الجين محل الاهتمام. وبالتالي فإن تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) هو إضافة قوية إلى ذخيرة تقنيات الحمض النووي المؤتلف. تظهر قوتها بشكل خاص في تطبيقات مثل تشخيص الأمراض الوراثية ، ودراسات التعبير الجيني أثناء التطور ، والطب الشرعي.


تكرار الفيروسات البكتيرية

تكرار الحمض النووي للعاثيات الشبيهة بـ T4

المصلي بكتريا قولونية يُطلق على العاثيات المصابة T2 و T4 و T6 عادةً اسم لاقمات T-even. لديهم جينوم dsDNA بطول 170 kbp تحتوي نهايته على تكرارات 3٪ من الجينوم. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي جينوم T-even phages على هيدروكسي ميثيل سيتوزينات الجلوكوزيلاتي الذي يحمي الحمض النووي من نوكليازات داخلية ويمنح ثباتًا مزدوجًا. تقوم العاثيات T-even بترميز لآلية النسخ الخاصة بها ، مما يجعلها مرشحة جيدة لدراسة الآلية العامة لتكرار الحمض النووي.

في المراحل المبكرة بعد الإصابة ، يبدأ تكرار الحمض النووي لـ T4 من أصل تكرار واحد فقط. يتحرك مركب T4 هيليكاز / بريماز (gp41 / gp61) ، الذي تم تحميله على الحمض النووي بواسطة T4 gp59 ، بشكل معالجةي في اتجاه 5 – 3 في تخليق الخيوط المتأخرة في نفس الوقت الذي يقوم فيه نشاط primase بتركيب بادئات RNA بشكل دوري لبدء Okazaki تخليق جزء. يبدأ تخليق الخيوط الرائد بواسطة جزيء RNA يتم توليفه بواسطة بوليميريز RNA مضيف من المروجين المبكر أو المتوسط. يحفز بوليميراز الحمض النووي (gp43) تخليق الحمض النووي لكلا الخيوط بمساعدة gp45 ، وهو قاطع يعمل كمشبك منزلق ، ويمسك بوليميراز الحمض النووي بإحكام على الحمض النووي. يستخدم مجمع gp44 / gp62 التحلل المائي لـ ATP لدفع ارتباط gp45 بالحمض النووي. على الرغم من أن بداية تكرار T4 DNA يعتمد على أصل النسخ المتماثل ، إلا أن معظم شوكات نسخ الحمض النووي T4 يتم تشغيلها باستخدام وسيطة لإعادة التركيب مثل بادئات الحمض النووي في مواضع عشوائية في جميع أنحاء الجينوم. بمجرد أن تصل شوكة النسخ إلى النهاية 3′ ، فإن الجزء المفرد الذي تقطعت به السبل من السلسلة الذي يصنع قالبًا لتخليق الخيوط المتأخرة يغزو منطقة التماثل في جزيئات الحمض النووي الأخرى بسبب التكرار النهائي في نهاياتها ، مما يؤدي إلى تحقيق مسار تكرار الحمض النووي المعتمد على إعادة التركيب يسمى "النسخ المتماثل" ، والذي يعتمد على الجينات المعبر عنها من المحفزات المبكرة أو المتوسطة ، والتي تبدأ من نهايات 3-DNA الغازية. هذا يعزز ظهور وسيط الحمض النووي المتماثل الذي يحتوي على نسخ متعددة مرتبطة تساهميًا من الجينوم. عندما يقطع نوكلياز داخلي في أي من خيوط الحمض النووي التي تم غزوها ، يبدأ "إعادة التركيب والقطع والنسخ" من الأطراف الثلاثة للسماح بنسخ الأجزاء المفردة التي تقطعت بها السبل من الحمض النووي الغازي. يتطلب هذا المسار عمل إما بروتينات endo VII أو بروتينات Terminase ، التي يتم توليفها في الغالب في أوقات الإصابة المتأخرة ، مما يجعل نسخة الوصلة المقطوعة المسار المتأخر لتكرار الحمض النووي ، حيث يتوقف بدء الأصل في النسخ المتماثل أثناء تطوير T4 ( شكل 1 ).

شكل 1 . بدء تكرار الحمض النووي من مواد وسيطة لإعادة التركيب المتماثل. يوضح الشكل كيف تغزو نهاية ssDNA للوالد 2 dsDNA المتماثل للوالد 1. مستنسخة من Mosig G و Gewing J و Luder A و Colowick N و Vo D (2001) مساران لتكرار الحمض النووي المعتمدان على إعادة التركيب من البكتيريا T4 وأدوارهما في الطفرات ونقل الجينات الأفقي. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية 98: 8306-8311 ، حقوق النشر (2001) الأكاديمية الوطنية للعلوم ، الولايات المتحدة الأمريكية ، بإذن من الأكاديمية الوطنية للعلوم.


شاهد الفيديو: Replikácia DNA (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Cisco

    في رأيي لم تكن على حق. أنا متأكد. دعنا نناقش. اكتب لي في رئيس الوزراء ، وسوف نتواصل.

  2. Ghalib

    أنصحك.

  3. Covyll

    انت على حق تماما. في هذا الشيء وهو فكرة جيدة. وهي على استعداد لدعمكم.

  4. Garland

    إنها تتفق ، إنها فكرة ممتازة

  5. Ola

    وماذا سنفعل بدون عبارة رائعة

  6. Didier

    الرسالة الممتازة مبهجة)))

  7. Tahu

    كم تريد.



اكتب رسالة