معلومة

14: النسخ - علم الأحياء

14: النسخ - 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.

  • 14.1: مقدمة
    النسخ ، تخليق الحمض النووي الريبي على أساس قالب الحمض النووي ، هو الخطوة المركزية للعقيدة المركزية التي اقترحها كريك في عام 1958. الخطوات الأساسية للنسخ هي نفسها بالنسبة للنسخ المتماثل: البدء والاستطالة والإنهاء. الاختلافات بين النسخ في بدائيات النوى وحقيقيات النوى في التفاصيل.
  • 14.2: نظرة عامة على النسخ
    تصنع جميع الخلايا ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي (RNA): RNA الريبوسومي (الرنا الريباسي) ، ونقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) ، والحمض النووي الريبي المرسال (الرنا المرسال). الرنا الريباسي هو مكون بنيوي وكذلك إنزيمي من الريبوسومات ، وهي آلة تصنيع البروتين في الخلية. من الناحية الكمية ، فإن الرنا الريباسي هو إلى حد بعيد أكثر الرناوات وفرة في الخلية و الرنا المرسال ، على الأقل. ثلاثة من الرنا الريباسي وحوالي 50 بروتينًا ريبوزوميًا تشكل وحدتين فرعيتين من الريبوسوم البكتيري ، كما هو موضح أدناه.
  • 14.3: تفاصيل النسخ
    تربط بعض البروتينات الدنا لتنظيم نسخ الجين أو حثه أو إسكاته. سنناقش دورهم في تنظيم التعبير الجيني لاحقًا. تتفاعل بروتينات أخرى مع الحمض النووي لمجرد السماح بالنسخ. يتضمن ذلك واحدًا أو أكثر ، جنبًا إلى جنب مع RNA polymerase نفسه ، يجب أن يرتبط بمحفز الجينات لبدء النسخ.

Thumbnail: رسم تخطيطي مبسط لتخليق ومعالجة الرنا المرسال. (CC BY 3.0 - غير مُعلن ؛ Kelvinsong).


النسخ الجامح

عيب تم إثباته حديثًا في إنهاء RNA polymerase II ناتج عن 7SK قد تكون ضربة قاضية snRNA قد كشفت عن آلية جديدة تفصل معالجة الحمض النووي الريبي عن النسخ.

يتم تعزيز الاستطالة النسخية بواسطة RNA polymerase II (Pol II) عن طريق تبديل عامل استطالة النسخ الإيجابي (P-TEFb) من شكله غير النشط إلى شكله النشط ، وهو نفسه نتيجة إطلاق P-TEFb من جسيم نووي ريبونوكلي صغير ( snRNP) حيث يكون الرنا النووي الصغير (snRNA) 7SK معقد لعدد من البروتينات [1]. في هذا العدد من بيولوجيا الجينوم، كاستيلو برانكو وآخرون. فحص آثار الهدم 7SK في الخلايا الجذعية الجنينية للفأر ، إيجاد زيادة في النسخ بعيدًا عن مواقع الإنهاء الطبيعي [2].


صف عملية النسخ

النسخ هو عملية النسخ رمز الحمض النووي إلى نوع آخر من التعليمات البرمجية أو الرسائل - mRNA (messenger RNA).

انزيم يسمى بوليميراز الحمض النووي الريبي يرتبط بجزء معين من تسلسل الحمض النووي يسمى المروجين (هذا بمثابة إشارة للخلية لبدء النسخ). ثم يجب أن يفك الحمض النووي ويفكك لكشف خيطي الحمض النووي.

خيط واحد ، يحتوي على قواعد مكملة لتلك الخاصة بالجين الذي يحتاج إلى نسخ ، يعمل باعتباره a نموذج - من خلال الاقتران الأساسي التكميلي ، تتماشى النيوكليوتيدات جنبًا إلى جنب مع حبلا القالب (A مع U ، G مع C) ، لتشكيل جزيء mRNA أحادي السلسلة.

عندما يتعرف RNA polymerase على أنه وصل إلى تسلسل المنهي أو وقف الكودون (نهاية تسلسل ترميز ذلك الجين المحدد) ، ينفصل الرنا المرسال عن الحمض النووي. يقوم الحمض النووي بإعادة الالتفاف خلف بوليميراز الحمض النووي الريبي حيث ينتقل (يتحرك على طول) عبر حبلا الحمض النووي.

ينتقل جزيء mRNA بعد ذلك من النواة ، عبر المسام النووي ، إلى السيتوبلازم - جاهزًا للترجمة إلى بروتين في موقع الريبوسوم.


يستهدف الرنا الميكروي lin-4 عامل النسخ LIN-14 لتثبيط جذب محور عصبي بوساطة النترين

كانت miR-125 microRNAs ، مثل lin-4 في Caenorhabditis elegans ، من بين أول microRNAs تم اكتشافها ، وتم حفظها نسبيًا ، وقد تورطت في تنظيم توقيت النمو. هنا ، أظهرنا أن طفرات فقدان الوظيفة في lin-4 microRNA زادت من جذب محور عصبي بوساطة netrin homolog UNC-6. أدى غياب lin-4 microRNA إلى كبت عيوب توجيه محور عصبي للخلايا العصبية الدقيقة للأنابيب البطنية الأمامية (AVM) الناتجة عن طفرات فقدان الوظيفة في slt-1 ، والتي تشفر إشارة توجيهية مثيرة للاشمئزاز. أشار التعبير الانتقائي لـ lin-4 microRNA في الخلايا العصبية AVM لحيوانات lin-4-null إلى أن تأثير lin-4 على توجيه محور AVM كان مستقلاً للخلايا. اقترح تحليل مراسل المروج أنه من المحتمل أن يتم التعبير عن lin-4 بقوة في الخلايا العصبية AVM خلال الإطار الزمني التطوري الذي يتم فيه توجيه المحاور إلى أهدافها. في المقابل ، كان مراسل lin-4 بالكاد قابلاً للاكتشاف في الخلايا العصبية للأنابيب الجانبية الأمامية (ALM) ، والتي يكون توجيه محورها العصبي غير حساس للنترين. في الخلايا العصبية AVM ، حفز عامل النسخ LIN-14 ، وهو هدف لـ lin-4 microRNA ، التوجيه البطني بوساطة UNC-6 لمحور AVM. شجع LIN-14 على جذب محوار AVM من خلال مستقبل UNC-6 UNC-40 [المتماثل الدودي للفقاريات المحذوف في سرطان القولون والمستقيم (DCC)] والعامل المساعد MADD-2 ، والذي يرسل إشارات من خلال كل من UNC-34 (Ena) ومسارات المصب CED-10 (Rac1). حفز LIN-14 جاذبية محور عصبي UNC-6 بوساطة جزئيًا عن طريق زيادة وفرة UNC-40. أشارت دراستنا إلى أن lin-4 microRNA قلل من نشاط LIN-14 لإنهاء توجيه محور عصبي بوساطة UNC-6 للخلايا العصبية AVM.

بيان تضارب المصالح

تضارب المصالح: يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم أي مصالح مالية أو شخصية أو مهنية متنافسة.

الأرقام

الشكل 1. القضاء على alg-1 يعزز النيترين المعتمد ...

الشكل 1. القضاء على alg-1 يعزز جذب المحوار المعتمد على النترين ، ويقمع عيوب التوجيه البطني للتشوه الشرياني الوريدي المحوري ...

الشكل 2. المسح العالمي لتعبير microRNA ...

التين. 2. المسح العالمي للتعبير microRNA في C. ايليجانس تطوير

(أ) القياس الكمي للرنا الميكروي ...

الشكل 3. مراسلي محفز البروتين الفلوري من أجل ...

التين. 3. مراسلين محفز البروتين الفلوري لتحديد التعبير العصبي عن لين 4 و RT-PCR الحلقة الجذعية ...

الشكل 4. تعزيز جذب المحوار بوساطة النترين من خلال ...

الشكل 4. تعزيز جذب محور النترين بوساطة أ لين 4 طفرة microRNA

الشكل 5. عامل النسخ لين 14 يعزز ...

الشكل 5. عامل النسخ لين 14 يعزز جذب النترين بوساطة محور عصبي

(أ ، ب) التعبير عن لين -14 ...

الشكل 6. أسفل التنظيم لين 14 3′UTR بواسطة…

الشكل 6. أسفل التنظيم لين 14 3′UTR بواسطة الذاتية لين 4 microRNA في الخلايا العصبية AVM

الشكل 7. التنظيم الديناميكي لين -14 3′UTR ...

الشكل 7. التنظيم الديناميكي لين 14 3′UTR النشاط أثناء توجيه محور التشوه الشرياني الوريدي في L1 ...

الشكل 8. لين 14 من خلال الوظائف un-40 ,…

الشكل 8. لين 14 من خلال الوظائف un-40 , ماد -2 , un-34 و 10-سيد للترويج بوساطة نترين ...

الشكل 9. آثار لين 14 تشغيل unc-40 ...

الشكل 9. آثار لين 14 تشغيل un-40 توزيع البروتين في الخلايا العصبية اللمسية الأمامية


الاستنتاجات

توفر دراستنا أول تحليلات شاملة لأدوار بروتينات Pol I و Pol II و Pol III في تنظيم الكروماتين ثلاثي الأبعاد في خلايا MESCs. لقد أظهرنا أن بوليميرات RNA تلعب دورًا متواضعًا نسبيًا في تنظيم هياكل كروماتين ثلاثية الأبعاد محلية صغيرة الحجم ، ونقترح أن النسخ لا ينظم الجينوم ثلاثي الأبعاد واسع النطاق بشكل مباشر ولكنه قادر على تنظيمه بشكل غير مباشر. تشرح دراستنا النتائج المربكة حول تثبيط النسخ على الجينوم ثلاثي الأبعاد ، والتي كانت نتيجة للصعوبات في فصل التأثيرات المباشرة وغير المباشرة لتثبيط النسخ. تشير دراستنا أيضًا إلى أن النسخ وتنظيم الكروماتين ثلاثي الأبعاد غير منفصلين إلى حد كبير في النواة. نظرًا لأن النسخ ليس ضروريًا للجينوم ثلاثي الأبعاد ، فقد تكشف المزيد من الدراسات عن علم الوراثة والسمات اللاجينية للجينوم ثلاثي الأبعاد والحمض النووي الريبي غير المشفر رؤى جديدة في تنظيم الجينوم ثلاثي الأبعاد.


النسخ: ملاحظات علم الأحياء على النسخ

النسخ هو عملية نسخ المعلومات الجينية من خيط واحد من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي. في النسخ ، يتم نسخ جزء واحد فقط من الحمض النووي أو واحد فقط من الحاملتين إلى الحمض النووي الريبي. على عكس التكاثر ، والذي بمجرد تعيينه ، يتم تكرار الطول الإجمالي للحمض النووي للكائنات الحية. في النسخ ، يتم نسخ جزء فقط من الحمض النووي أو واحد فقط من الخيوط إلى الحمض النووي الريبي.

أسباب عدم نسخ كلا الخيطين في نفس الوقت أثناء النسخ:

(1) إذا تم تشكيل كل من كود الخيوط الخاص بـ RNA وجزيئين من RNA (مختلفين) وبروتينين مختلفين ، فإن آلية نقل المعلومات الجينية ستصبح معقدة.

(2) نظرًا لأن جزيئي RNA المنتجين سيكونان مكملان لبعضهما البعض ، فسوف يرتبطان معًا لتشكيل RNA مزدوج الشريطة دون إجراء الترجمة.

يتم تحديد وحدة النسخ في الحمض النووي من خلال ثلاث مناطق:

يحتوي خيطي الحمض النووي على قطبية معاكسة ويحفز بوليميريز الحمض النووي الريبي المعتمد على إنزيم الحمض النووي DNA البلمرة في اتجاه واحد فقط (اتجاه 5 & # 8217 → 3 & # 8242) ، يعمل الشريط الآخر مع 3 & # 8242 → 5 & # 8242 قطبية كقالب ويعرف باسم حبلا القالب. الشريط ذو القطبية 5 & # 8217 → 3 & # 8242 له نفس تسلسل الحمض النووي الريبي (باستثناء الثايمين في مكان اليوراسيل) أثناء النسخ ويعرف باسم حبلا الترميز.

(ط) المروج عبارة عن تسلسل DNA يوفر موقع ربط لبوليميراز RNA. يقع في نهاية 5 & # 8242 (المنبع) للجينات الهيكلية. يحدد وجودها القالب وخطوط الترميز.

(2) الجين الإنشائي في وحدة النسخ يحيط به المروج والمنهي. يمكن عكس تعريف حبلا الترميز وخيط القالب عن طريق تبديل مواضع المروج والمنهي.

(3) يقع Terminator في الطرف 3 & # 8242 (المصب) من حبلا الترميز. يحدد نهاية عملية النسخ.

وحدة النسخ والجين:

(ط) الجين هو الوحدة الوظيفية للوراثة. يحدد ترميز تسلسل الحمض النووي لجزيء الرنا الريباسي أو الرنا الريباسي أيضًا الجين.

(2) Cistron هو جزء من DNA يرمز إلى عديد الببتيد.

(3) في وحدة النسخ ، يمكن أن يكون الجين الهيكلي:

(أ) أحادي النواة (معظمها في حقيقيات النوى).

(ب) Polycistronic (في الغالب في البكتيريا أو بدائيات النوى).

(4) قامت جينات Exons Monocistronic في حقيقيات النوى بمقاطعة تسلسل الترميز أو التعبير عن التسلسلات كما تظهر في الحمض النووي الريبي الناضج أو المعالج والذي يسمى exons. لا تظهر الإنترونات أو المتواليات المتداخلة في الحمض النووي الريبي الناضج أو المعالج. هم يقطعون فقط exons.

(5) يؤثر المروج والتسلسل التنظيمي للجين الهيكلي أيضًا على وراثة الشخصية. لهذا السبب ، في بعض الأحيان يتم تعريف التسلسل التنظيمي بشكل فضفاض على أنه جينات تنظيمية.


مناقشة

تشير هذه النتائج إلى أن 1) نسخ المرحلة S يرتبط بتوقيت تكرار الحمض النووي في الخميرة الناشئة ، الخميرة الانشطارية ، والإنسان 2) الارتباط أقوى بالنسبة للمناطق الجينومية بالقرب من ORIs ، باستثناء النموذج السببي الذي فيه Tاعادة عد يؤثر على النسخ [8 ، 9 ، 25 ، 26] 3) كما أنه الأقوى بالنسبة للمناطق التي يتم تكرارها في المرحلة S المتأخرة ، مما يعني ضمنيًا أن أجهزة ORI التي تطلق مبكرًا لا تتأثر بهذه العلاقة و 4) يشرح هذا الارتباط ثلاث مرات على الأقل أكثر من التباين في T.اعادة عد من الارتباط المعروف بالتعبير الجيني (غير المتزامن) في الإنسان.

على الرغم من أن تكرار هذه الأنماط عبر ثلاثة أنواع (وعبر مجموعات بيانات متعددة داخل الأنواع. أولاً ، تم تمثيل التعبير الجيني بوفرة النسخ ، وهي دالة لكل من النسخ واضمحلال الرنا المرسال ، وبالتالي فإن الارتباطات المذكورة هنا قد تقلل من أهمية العلاقة بين النسخ و Tاعادة عد. يمكن اختبار هذا التنبؤ بمجرد قياس معدلات النسخ خلال دورة الخلية. ثانيًا ، تعد جودة البيانات أمرًا بالغ الأهمية في أي تحليل يمكن أن تقلل البيانات ذات الجودة الرديئة ، أو تخفي تمامًا ، علاقة حقيقية. ومع ذلك ، في معظم التحليلات التي تم الإبلاغ عنها هنا ، لا يمثل هذا مصدر قلق كبير ، لأنه يمكن أن يجعل النتائج الحالية متحفظة فقط (استثناء واحد لهذا هو تحليل ORI القريب مقابل التحليلات البعيدة (الشكلان 3C و 4C): إذا كان Tاعادة عد تم قياسه بشكل أكثر دقة بالقرب من ORIs ، وهذا من شأنه أن يؤدي إلى ارتباطات أقرب إلى ORI أقوى ، على الرغم من أن التحليل الإضافي يشير إلى أن هذا ليس هو الحال (انظر المواد والطرق)). ثالثًا ، الارتباط لا يعني السببية. على الرغم من أن الأدلة لا تدعم نموذجًا حيث Tاعادة عد يؤثر على النسخ (الشكلان 3 ج و 4 ج) ، لا يمكنني تحديد ما إذا كان النسخ نفسه يؤثر على T.اعادة عد، أو ما إذا كانت هناك عوامل غير ملحوظة (كامنة) قد تكون متورطة. مع وضع هذا التحذير في الاعتبار ، أعتقد أنه لا يزال هناك دليل كاف لاقتراح نموذج قابل للاختبار لحساب هذه البيانات.

تستمد الآلية المعقولة التي تشرح هذه الملاحظات من اكتشاف أن إطلاق ORIs في المرحلة S المتأخرة يحكمه توظيف عوامل الحد من بدء النسخ المتماثل [12 ، 17-20]. يتم عزل هذه العوامل عن طريق إطلاق ORIs مبكرًا من G1 حتى المرحلة S المبكرة ، ويتم إعادة استخدامها في وقت متأخر من ORIs بعد إطلاقها من ORIs التي أطلقت في وقت مبكر. أقترح أن مستوى نسخ المرحلة S بالقرب من ORI المتأخر يعكس إمكانية الوصول إلى الكروماتين المحلي و / أو تحديد المواقع دون النووية ، وبالتالي قدرة ORIs على تجنيد هذه العوامل المقيدة خلال المرحلة S (الشكل 5). يفسر هذا النموذج علاقة T.اعادة عد مع نسخ المرحلة S (والعلاقات المختلفة في المراحل الأخرى) لكون العلاقة أقوى بالقرب من ORIs المتأخرة وللتوجيه المستنتج للسببية (أي ، Tاعادة عد لا تكون سببية).

نموذج لشرح هذه الملاحظات. المكونات: ORC و MCM2-7 عبارة عن مجمعات بروتينية تتكون من مجمع ما قبل التكرار. تمثل الأسطوانات الزرقاء النيوكليوسومات ، مع اللون الأزرق الداكن الذي يشير إلى الكروماتين المغلق / القمعي والأزرق الفاتح يشير إلى كروماتين مفتوح / يمكن الوصول إليه. تحد البروتينات الحمراء من عوامل بدء النسخ المتماثل (مثل Cdc45 و Sld3). Txn = النسخ. تسلسل الأحداث: في G1 (غير موصوف) ، ترتبط عوامل بدء النسخ المتماثل المحدود (الدوائر الحمراء) بأوائل ORIs (الصف العلوي). عندما تبدأ المرحلة S ، تطلق ORIs المبكرة هذه وتحرر العوامل ، والتي تكون بعد ذلك حرة في الارتباط مع ORIs الأخرى (على الرغم من ملاحظة أن Cdc45 هو أحد مكونات شوكة النسخ المتماثل ، لذلك لا يمكن إعادة تدويرها إلا بعد إنهاء الشوكة). يتم تحديد التقارب النسبي لـ ORIs المتبقية لهذه العوامل - وبالتالي أوقات إطلاقها النسبية - من خلال حالة الكروماتين بالقرب من ORI خلال المرحلة S. تحتوي ORIs القريبة من الجينات التي تم نسخها بشكل كبير في المرحلة S (الصف الأوسط) على بنية كروماتين يمكن الوصول إليها وبالتالي تقارب عالي ، لذلك تميل إلى إطلاق النار في وقت أبكر من أولئك الذين لديهم نسخ S-phase القريب ، وبالتالي يصعب الوصول إلى الكروماتين (الصف السفلي). على الرغم من عدم ظهوره هنا ، يمكن أن يساعد تحديد المواقع دون النووية في تحديد إمكانية الوصول إلى ORI ، إما عن طريق التأثير على بنية الكروماتين أو من خلال آليات أخرى. الشكل مقتبس من [19].

من المحتمل أن تعمل الآلية المقترحة بالتنسيق مع العوامل الأخرى التي تحدد Tاعادة عد، وبالتالي لا يتعارض مع الأدلة التي تدعم هذه العوامل الأخرى. على سبيل المثال ، على الرغم من اكتمال تحديد ORIs مبكرًا مقابل إطلاق نار متأخر أثناء M / G1 [12–14] ، قد لا يزال نسخ المرحلة S يؤثر على وقت إطلاق النار على وجه التحديد في وقت إطلاق النار المتأخر ORIs (الشكل 5).


النسخ

يشبه الحمض النووي الريبي الحمض النووي إلى حد بعيد الحمض النووي مع الاستثناءات التالية:

هو واحد الذين تقطعت بهم السبل | يحتوي على اليوراسيل بدلا من الثايمين | يحتوي على سكر الريبوز ، بدلاً من الديوكسيريبوز

يتم اتباع قاعدة الزوج الأساسي أثناء النسخ ، باستثناء أنه بدلاً من إقران الثايمين بالأدينين ، عند إنشاء حبلا RNA ، يتم استخدام اليوراسيل

عنصر DNA: T G C A T C A G A
RNA ستراند: A C G U A G U C U

اعرض الرسوم المتحركة التالية: النسخ

يبدأ النسخ في منطقة الحمض النووي التي تحتوي على الجين. لكل جين ثلاث مناطق:

1. المروج - يقوم بتشغيل الجين أو إيقاف تشغيله ، ويحدد بداية الجين
2. منطقة الترميز - لديها معلومات عن كيفية بناء البروتين
3. تسلسل الإنهاء - يشير إلى نهاية الجين

RNA Polymerase مسؤول عن قراءة الجين وبناء خيط الرنا المرسال. يقرأ فقط حبلا من 3 إلى 5.
الإنترونات - مناطق من الحمض النووي الريبي لن يتم التعبير عنها ("DNA غير المرغوب فيه") ويتم تقسيمها
Exons - مناطق الحمض النووي الريبي التي سيتم التعبير عنها


لا يزال مرتبكًا: تحقق من هذه الرسوم المتحركة:


تصنيف عامل النسخ

تنقسم عوامل النسخ عمومًا إلى ثلاث فئات ، اعتمادًا إلى حد كبير على آلية عملها.

  • ميكانيكي تعتمد عوامل النسخ على طبيعتها الجسدية لتحفيز أو قمع نسخ الجين المحدد من خلال ربط المنبع من موقع البدء. إنها موجودة في كل مكان وتنسخ جميع جينات الفئة الثانية (التي ترمز للبروتينات عبر RNA polymerase II).
  • الهيكلي يتم تصنيف عوامل النسخ حسب تشابه التسلسل والبنية الثلاثية الناتجة لمجالات ربط الحمض النووي الخاصة بهم.
  • أخيرا، وظيفي يتم تصنيف عوامل النسخ حسب وظيفتها وتحتوي على العديد من المتغيرات.
  1. العوامل النشطة التأسيسية موجودة في الخلايا في جميع الأوقات
  2. تتطلب العوامل النشطة المشروطة التنشيط. التنموي يتم تنظيم الأنواع بإحكام حتى يتم التعبير عنها ولا تتطلب تنشيطًا إضافيًا. يعتمد على الإشارة تتطلب الأنواع تأثيرًا خارجيًا ، سواء كان ذلك عبارة عن رابط خارج خلوي (غدد صماء) أو رابط داخل خلوي (مطلق) أو سلسلة من التنشيطات المعتمدة على المستقبلات.

1. عوامل النسخ لها دور في كل مكان في أي عملية التالية؟
أ. ترجمة
ب. النسخ
ج. موت الخلايا المبرمج
د. تدهور البلاعم

3. اسم الأنواع الثلاثة من عامل النسخ؟
أ. المادية والوظيفية والهيكلية
ب. الفيزيائية والكيميائية والوظيفية
ج. ميكانيكي ، كيميائي ، إنشائي
د. آلية ، وظيفية ، هيكلية


شاهد الفيديو: Biology Bits: DNA and RNA (أغسطس 2022).