معلومة

8.3: النسخ حقيقيات النوى - علم الأحياء

8.3: النسخ حقيقيات النوى - 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.

النسخ في حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا ، لكنه يتبع نفس الأفكار العامة. كما أنه يصنع الآخر غير مترجم RNAs مثل tRNAs ومجموعة متنوعة من RNAs النووية الصغيرة. تتكون جميع بوليمرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة من وحدتين فرعيتين كبيرتين ، تشبهان الوحدات الفرعية β و من RNAP بدائية النواة ، ولكن بدلاً من ثلاث أو أربع وحدات فرعية أخرى فقط ، هناك أكثر من اثني عشر وحدة فرعية أصغر في أنزيمات بوليميريز الحمض النووي الريبي حقيقية النواة.

كما أن بدء النسخ أكثر تعقيدًا. لا يوجد فقط تنوع كبير في المروجين المعترف به بواسطة RNAP II ، كل من RNAP I و RNAP III يتعرفان على المروجين بخصائص هيكلية معينة.

تم تسمية بوليميرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة بالأول والثاني والثالث بناءً على ترتيب الشطف من تنقية كروماتوغرافيا التبادل الأيوني. كما يمكن تمييزها جزئيًا من خلال حساسيتها تجاه α-amanitin وسموم فطر عائلة amatoxin. RNAP I (و RNAP بدائية النواة) غير حساس لهذه السموم ، RNAP III حساس إلى حد ما (Kد ~10-6 M) ، و RNAP II حساس للغاية (K.د ~10-8 م). تعمل هذه السموم من خلال الارتباط بموقع في شق RNA-DNA والتدخل في انتقال الحمض النووي الريبي. أي أنه لا توجد مشكلة في استيراد نوكليوتيد أو ربطه بـ RNA الجديد ، لكن خيط RNA لا يمكنه التحرك عبر الموقع النشط والسماح بإضافة النيوكليوتيد التالي.

يعد صندوق TATA أحد أكثر محفزات حقيقيات النوى شيوعًا وهو صندوق TATA ، والذي تم تسميته نسبة إلى الفكرة المحفوظة للغاية التي تحدده. على الرغم من أنه يبدو مشابهًا لصندوق Pribnow في بدائيات النوى ، إلا أنه يقع بشكل عام في اتجاه أعلى من موقع البداية ، وموضعه أكثر تنوعًا. في حين أن صندوق Pribnow يقع في -10 ، قد يكون صندوق TATA أقرب إلى -30 +/- 4. أيضًا ، بدلاً من مجرد عامل سيجما للتعرف على المروج بالتزامن مع إنزيم البلمرة الأساسي ، يتم التعرف على محفز حقيقيات النوى بواسطة مركب متعدد الوحدات يسمى عامل النسخ IID (TFIID). يتكون TFIID من بروتين ربط TATA (TBP) والعديد من العوامل المرتبطة بـ TBP (TAFs).

يحدث هذا الارتباط للمروج بواسطة TFIID بشكل مستقل عن RNA Polymerase II ، وفي الواقع ، لن يتم ربط RNAP II بـ TFIID في هذا الوقت. بعد ربط TFIID بصندوق TATA ، يتم إرفاق عاملين آخرين للنسخ ، TFIIA و TFIIB ، بـ TFIID وكذلك الحمض النووي القريب ، مما يؤدي إلى استقرار المجمع. يتم ربط TFIIF بـ TFIID و TFIIB للسماح بإرساء RNA Polymerase II. لا يزال المجمع غير جاهز لبدء النسخ: هناك عاملان آخران مطلوبان. يربط TFIIE بين TFIIF و RNAP II ، وأخيراً ، يرتبط TFIIH بـ RNAP II ، مما يوفر نشاط الهليكاز اللازم لفصل خيطي الحمض النووي والسماح للبوليميراز بقراءة أحدهما. يحتوي TFIIH أيضًا على نشاط إنزيمي مهم آخر: إنه أيضًا سيرين كيناز الذي يفسفر مجال الكربوكسيل الطرفي (CTD) لبوليميراز الحمض النووي الريبي II. هناك العديد من السيرين في CTD ، وبما أنها فسفرة بالتسلسل ، فإن CTD يمتد مثل الذيل (سالب الشحنة) ويساعد على تعزيز الفصل بين RNAP II و TFIID / المروج.

استطالة خيط الرنا في حقيقيات النوى تشبه إلى حد بعيد تلك الموجودة في بدائيات النوى مع الاختلاف الواضح في أن النسخ يحدث في النواة وليس في السيتوبلازم. وهكذا ، في بدائيات النوى ، يمكن استخدام الحمض النووي الريبي في ترجمة البروتينات حتى أثناء نسخها من الحمض النووي! في حقيقيات النوى ، يكون الوضع أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ: هناك عدد من الأحداث اللاحقة للنسخ (5 'حد أقصى ، 3' polyadenylation ، وغالبًا ما يكون تضفير RNA) التي يجب أن تحدث قبل أن يكون RNA جاهزًا للنقل خارج النواة وإتاحتها للترجمة في السيتوبلازم.

لم يتم وصف إنهاء نسخ حقيقيات النوى جيدًا حتى كتابة هذه السطور. يبدو أن RNAP I يتطلب عامل إنهاء ربط الحمض النووي ، وهو ليس مشابهًا لعامل Rho بدائية النواة ، وهو بروتين ملزم لـ RNA. ينهي RNAP III النسخ بدون أي عامل خارجي ، وعادة ما يحدث هذا الإنهاء بعد إضافة سلسلة من بقايا اليوريدين. ومع ذلك ، لا يبدو أنه يستخدم بنية حلقة دبوس الشعر الموجودة في النسخ البكتيري المستقل عن rho. يرتبط إنهاء نسخ RNAP II المشفرة بالبروتين بمركب إنزيم يشق أيضًا جزءًا من 3 'نهاية RNA ، ويضيف ذيل poly-A. ومع ذلك ، ليس من الواضح كيف يشارك مركب polyadidylation في تحديد نقطة إنهاء النسخ ، والتي يمكن أن تكون أكثر من 1000 نيوكليوتيد خارج موقع poly-A (على سبيل المثال ، جين β-globin في موس العضلات). عند الإنهاء والإفراج من RNAP II والحمض النووي للقالب ، يُعرف الحمض النووي الريبي بالنسخة الأولية ، ولكن يجب أن يخضع لمعالجة ما بعد النسخ قبل أن يصبح مرسالًا ناضجًا RNA (مرنا) جاهزًا للتصدير إلى السيتوبلازم واستخدامه في الترجمة المباشرة .


النسخ في حقيقيات النوى | علم الوراثة

تم تعريف النسخ بطرق مختلفة. وترد هنا بعض تعريفات النسخ. يُطلق على تخليق RNA من خيط واحد من جزيء DNA في وجود إنزيم RNA polymerase النسخ. بعبارة أخرى ، يُشار إلى عملية تكوين جزيء RNA الرسول باستخدام جزيء DNA كقالب باسم النسخ.

تتم مناقشة النقاط الرئيسية المتعلقة بالنسخ في حقيقيات النوى بإيجاز أدناه:

يتم تصنيع الحمض النووي الريبي من قالب الحمض النووي. تتم معالجة الحمض النووي الريبي في الحمض النووي الريبي المرسال [mRNA] ، والذي يستخدم بعد ذلك لتخليق البروتين. يُطلق على الحمض النووي الريبي المُصنَّع بهذه الطريقة اسم الرنا المرسال (mRNA) ، لأنه يحمل رسالة وراثية من الدنا إلى آلية تصنيع البروتين في الخلية.

الفرق الرئيسي بين تسلسل الحمض النووي الريبي والحمض النووي هو وجود U ، أو uracil في RNA بدلاً من T ، من ثايمين الحمض النووي.

يتم تصنيع الحمض النووي الريبي من خيط واحد أو قالب من جزيء DNA. يسمى امتداد الحمض النووي الذي يتم نسخه إلى جزيء RNA بوحدة النسخ. ترميز وحدة النسخ التسلسل الذي تمت ترجمته إلى بروتين. كما أنه يوجه وينظم تخليق البروتين.

يُطلق على خيط الحمض النووي المستخدم في تخليق الحمض النووي الريبي اسم حبلا القالب لأنه يوفر نموذجًا لترتيب تسلسل النيوكليوتيدات في نسخة الحمض النووي الريبي. يُطلق على خيط الحمض النووي الذي لا يشارك في تخليق الحمض النووي اسم خيط الترميز ، لأن تسلسل النيوكليوتيدات الخاص به هو نفسه الموجود في نسخة RNA التي تم إنشاؤها حديثًا.

يتم تحفيز عملية النسخ بواسطة إنزيم محدد يسمى RNA polymerase. يتم نسخ تسلسل الحمض النووي إنزيميًا بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي لإنتاج حبلا مكمل للنيوكليوتيدات. في حقيقيات النوى ، هناك ثلاث فئات من بوليميراز الحمض النووي الريبي: الأول والثاني والثالث التي تشارك في نسخ جميع جينات البروتين.

4. نسخ المعلومات الجينية:

في هذه العملية ، يتم نسخ المعلومات الجينية المشفرة في الحمض النووي إلى جزيء من الحمض النووي الريبي. يتم نسخ المعلومات الجينية أو نسخها ، من DNA إلى RNA. بمعنى آخر ، ينتج عنه نقل المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي.

يتكون تعبير الجين من خطوتين رئيسيتين ، أي النسخ والترجمة. وبالتالي فإن النسخ هو الخطوة الأولى في عملية تنظيم الجينات أو تخليق البروتين.

6. اتجاه التوليف:

كما هو الحال في تكرار الحمض النووي ، يتم تصنيع الحمض النووي الريبي في الاتجاه 5 & # 8242 - & GT 3 & # 8242. تتم قراءة حبلا قالب الحمض النووي 3 & # 8242 & # 8211 & GT 5 & # 8242 بواسطة بوليميريز RNA ويتم تصنيع حبلا RNA الجديد في الاتجاه 5 & # 8242 - & GT 3 & # 8242. يرتبط RNA polymerase بالنهاية 3 & # 8242 للجين (المروج) على حبلا قالب الحمض النووي وينتقل نحو النهاية 5 & # 8242.

يسمى التسلسل التنظيمي السابق ، أو 5 & # 8242 ، من تسلسل الترميز 5 & # 8242 المنطقة غير المترجمة (5 & # 8242 UTR) ، والتسلسل الموجود بعد ، أو 3 & # 8242 ، من تسلسل الترميز يسمى 3 & # 8242 منطقة غير مترجمة (3 & # 8242 UTR). يحتوي النسخ على بعض آليات التدقيق اللغوي ، لكنها أقل وأقل فاعلية من عناصر التحكم في نسخ الحمض النووي ، وبالتالي ، فإن النسخ لديه دقة نسخ أقل من نسخ الحمض النووي.

آلية النسخ في حقيقيات النوى:

تتكون آلية النسخ من خمس خطوات رئيسية ، أي:

تتم مناقشة هذه باختصار على النحو التالي:

1. ما قبل الشروع:

بدء النسخ لا يتطلب أن يبدأ التمهيدي. يرتبط RNA polymerase ببساطة بالحمض النووي ، جنبًا إلى جنب مع العوامل المساعدة الأخرى ، يقوم بفك الحمض النووي لإنشاء فقاعة بدء بحيث يكون RNA polymerase قادرًا على الوصول إلى قالب DNA أحادي السلسلة. ومع ذلك ، فإن RNA Polymerase لا تتطلب معززًا مثل التسلسل.

المروجين القريبة (الأساسية):

تم العثور على مروجي TATA حوالي -30 نقطة أساس في موقع بدء النسخ. لا تحتوي جميع الجينات على معززات صندوق TATA ، كما يوجد أيضًا محفزات أقل من TATA. تسلسل إجماع مروج TATA هو TATA (A / T) A (A / T).

في حقيقيات النوى والعتائق ، بدء النسخ أكثر تعقيدًا بكثير. والفرق الرئيسي هو أن البوليميرات حقيقية النواة لا تتعرف مباشرة على تسلسل محفزها الأساسي. في حقيقيات النوى ، تتوسط مجموعة من البروتينات تسمى عوامل النسخ ارتباط بوليميريز الحمض النووي الريبي وبدء النسخ.

فقط بعد ربط بعض عوامل النسخ بالمحفز ، يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي به. التجميع الكامل لعوامل النسخ و RNA بوليميريز يرتبط بالمحفز ، يسمى مجمع بدء النسخ. يبدأ البدء بمجرد فتح المجمع وتشكيل أول رابطة فوسفوديستر. هذه نهاية التهيئة.

لا يحتوي RNA Pol II على وحدة فرعية مشابهة لعامل بدائية النواة ، والتي يمكنها التعرف على المحفز وفك الحلزون المزدوج للحمض النووي. في حقيقيات النوى ، يتم تنفيذ هاتين الوظيفتين بواسطة مجموعة من البروتينات تسمى عوامل النسخ العامة.

يرتبط RNA Pol II بستة عوامل نسخ عامة ، تم تحديدها كـ TFIIA و TFIIB و TFIID و TFIIE و TFIIF و TFIIH ، حيث تشير & # 8220TF & # 8221 إلى & # 8220transcription factor & # 8221 و & # 8220II & # 8221 لـ RNA Pol II.

يتكون TFIID من TBP (بروتين رابط TATA) و TAFs (العوامل المرتبطة بـ TBP). دور TBP هو ربط المحفز الأساسي. قد تساعد TAFs TBP في هذه العملية. في الخلايا البشرية ، تتشكل TAFs من 12 وحدة فرعية. واحد منهم ، TAF250 (بوزن جزيئي 250 كيلو دالتون) ، لديه نشاط هيستون أسيتيل ترانسفيراز ، والذي يمكن أن يخفف الارتباط بين الحمض النووي والهيستونات في الجسيم النووي.

عامل النسخ الذي يحفز ذوبان الحمض النووي هو TFIIH. ومع ذلك ، قبل أن يتمكن TFIIH من فك الحمض النووي ، يجب على RNA Pol II وخمسة عوامل نسخ عامة على الأقل (TFIIA ليست ضرورية تمامًا) أن تشكل معقدًا ما قبل البدء (PIC).

3. التخليص المروج:

بعد تصنيع الرابطة الأولى ، يجب على بوليميراز الحمض النووي الريبي مسح المحفز. خلال هذا الوقت ، هناك ميل لإطلاق نسخة RNA وإنتاج نسخ مقطوعة. يسمى هذا بالبدء المجهض وهو شائع لكل من حقيقيات النوى وبدائيات النوى.

بمجرد وصول النص إلى ما يقرب من 23 نيوكليوتيد ، لم يعد ينزلق ويمكن أن يحدث الاستطالة. هذه عملية تعتمد على ATP. يتزامن تخليص المروج أيضًا مع فسفرة السيرين 5 في المجال الطرفي للكربوكسي والذي يتم فسفرته بواسطة TFIIH.

لتخليق الحمض النووي الريبي ، يتم استخدام خيط واحد من الحمض النووي يُعرف باسم حبلا القالب أو الخيط غير المشفر كقالب. مع استمرار النسخ ، يجتاز RNA polymerase خيط القالب ويستخدم تكامل الاقتران الأساسي مع قالب DNA لإنشاء نسخة RNA.

على الرغم من أن بوليمرات الحمض النووي الريبي (RNA) تعبر الشريط النموذجي من 3 & # 8242 - & gt 5 & # 8242 ، عادةً ما يتم استخدام حبلا الترميز (غير النموذجي) كنقطة مرجعية ، لذلك يُقال إن النسخ يبدأ من 5 & # 8242 - & gt 3 & # 8242.

ينتج هذا جزيء RNA من 5 & # 8242 - & GT 3 & # 8242 ، نسخة طبق الأصل من حبلا الترميز (باستثناء أن الثايمينات يتم استبدالها بـ uracils ، وتتكون النيوكليوتيدات من سكر ريبوز (5-كربون) حيث يحتوي الحمض النووي على deoxyribose ( ذرة أكسجين واحدة) في العمود الفقري للسكر والفوسفات).

بعد أن يتم تجميع مركب ما قبل البدء [PIC] في المحفز ، يمكن لـ TFIIH استخدام نشاط الهليكاز الخاص به لفك الحمض النووي. وهذا يتطلب الطاقة المنبعثة من التحلل المائي ATP. يبدأ ذوبان الحمض النووي من حوالي -10 نقطة أساس.

بعد ذلك ، يستخدم RNA Pol II نيوكليوزيد ثلاثي الفوسفات (NTPs) لتجميع نسخة من الحمض النووي الريبي. أثناء استطالة RNA ، يظل TFIIF مرتبطًا بـ RNA polymerase ، لكن جميع عوامل النسخ الأخرى قد انفصلت عن PIC.

يعد المجال الكربوكسيل الطرفي (CTD) لأكبر وحدة فرعية من RNA Pol II أمرًا بالغ الأهمية للاستطالة. في مرحلة البدء ، تكون CTD غير فسفرة ، ولكن أثناء الاستطالة يجب أن تكون فسفرة. يحتوي هذا المجال على العديد من بقايا البرولين والسيرين والثريونين.

في النسخ حقيقية النواة ، فإن آلية الإنهاء ليست واضحة تمامًا. بعبارة أخرى ، لم يتم فهمها جيدًا. يتضمن تقسيم النص الجديد ، متبوعًا بإضافة مستقلة عن النموذج لـ As في نهايته الجديدة 3 & # 8242 ، في عملية تسمى polyadenylation.

تحتوي جينات البروتين حقيقية النواة على إشارة poIy-A الموجودة في اتجاه مجرى آخر exon. تُستخدم هذه الإشارة لإضافة سلسلة من بقايا الأدينيلات أثناء معالجة الحمض النووي الريبي. غالبًا ما ينتهي النسخ عند 0.5-2 كيلو بايت في اتجاه مجرى إشارة poly-A.

مصانع النسخ في حقيقيات النوى:

تسمى وحدات النسخ النشطة المتجمعة في النواة ، في المواقع المنفصلة & # 8216 مصانع النسخ & # 8217. يمكن تصور مثل هذه المواقع بعد السماح للبوليمرات المتفاعلة بتوسيع نسخها في السلائف المعلمة (Br-UTP أو Br-U) ، ووضع العلامات المناعية على الحمض النووي الريبي الناشئ الموسوم.

يمكن أيضًا تحديد مواقع مصانع النسخ باستخدام التهجين الفلوري في الموقع ، أو تمييزها بواسطة الأجسام المضادة الموجهة ضد البوليميراز. يوجد

10000 مصنع في النيوكليوبلازم لخلية هيلا ، من بينها

8000 مصنع بوليميراز II و

2000 مصنع بوليميراز 3. يحتوي كل مصنع بوليميراز II

نظرًا لأن معظم وحدات النسخ النشطة مرتبطة ببوليميراز واحد فقط ، فسيتم ربط كل مصنع بها

8 وحدات نسخ مختلفة. قد ترتبط هذه الوحدات من خلال المروجين و / أو المعززات ، مع حلقات تشكل & # 8216cloud & # 8217 حول المصنع.

النسخ العكسي في حقيقيات النوى:

يشار إلى توليف الحمض النووي من جزيء الحمض النووي الريبي في وجود إنزيم النسخ العكسي بالنسخ العكسي. تم الإبلاغ عن النسخ العكسي لأول مرة بواسطة Temin و Baltimore في عام 1970 حيث تم منحهما جائزة نوبل في عام 1975. يُعرف النسخ العكسي أيضًا باسم Teminism. بعض الفيروسات (مثل فيروس نقص المناعة البشرية ، سبب الإيدز) ، لديها القدرة على نسخ الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي.

في بعض الخلايا حقيقية النواة ، تم العثور على إنزيم مع نشاط النسخ العكسي. يطلق عليه تيلوميراز. التيلوميراز هو نسخة عكسية من النسخ التي تطيل نهايات الكروموسومات الخطية. يحمل التيلوميراز قالب RNA يصنع منه تسلسل تكرار الحمض النووي ، أو & # 8220 junk & # 8221 DNA. هذا التسلسل المتكرر لـ & # 8220 junk & # 8221 DNA مهم لأنه في كل مرة يتم فيها تكرار الكروموسوم الخطي ، يتم تقصير طوله.

مع & # 8220junk & # 8221 DNA في نهايات الكروموسومات ، يزيل التقصير بعض التسلسل المتكرر أو غير المرغوب فيه ، بدلاً من تسلسل الحمض النووي المشفر للبروتين والذي يكون بعيدًا عن نهايات الكروموسوم.

غالبًا ما يتم تنشيط التيلوميراز في الخلايا السرطانية لتمكين الخلايا السرطانية من تكرار جينوماتها دون فقدان تسلسل الحمض النووي المرمز للبروتين. يمكن أن يكون تنشيط الإنزيم تيلوميراز جزءًا من العملية التي تسمح للخلايا السرطانية بأن تصبح خالدة.

دور عوامل النسخ في حقيقيات النوى:

في حقيقيات النوى ، يمنع الارتباط بين الحمض النووي والهستونات وصول البوليميراز وعوامل النسخ العامة إلى المحفز. استلة هيستون المحفزة بواسطة HATs يمكن أن تخفف الارتباط بين الحمض النووي والهستونات. على الرغم من أن الوحدة الفرعية لـ TFIID (TAF250 في الإنسان) لديها نشاط HAT ، إلا أن مشاركة HATs الأخرى يمكن أن تجعل النسخ أكثر كفاءة. تنطبق القواعد التالية على معظم (وليس كل).

(ط) يؤدي ربط المنشطات بعنصر المحسن إلى تجنيد HATs لتخفيف الارتباط بين الهيستونات والحمض النووي ، وبالتالي تعزيز النسخ.

(2) يؤدي ربط المثبطات بعنصر كاتم الصوت إلى تجنيد هيستون ديستيلاسيس (المشار إليها بواسطة HDs أو HDACs) لإحكام الارتباط بين الهيستونات والحمض النووي.


المبادرة

المروجين حقيقية النواة التي نهتم بها أكثر تشبه المروجين بدائية النواة من حيث أنها تحتوي على صندوق TATA (الشكل 1). ومع ذلك ، فإن بدء النسخ أكثر تعقيدًا في حقيقيات النوى مقارنة بدائيات النوى. على عكس بوليميريز الحمض النووي الريبي بدائية النواة الذي يمكنه الارتباط بقالب الحمض النووي بمفرده ، تتطلب حقيقيات النوى عدة بروتينات أخرى ، تسمى عوامل النسخ، للربط أولاً بمنطقة المروج ثم المساعدة في تجنيد البوليميراز المناسب.

الشكل 1 الشكل 1 الهيكل المعمم لمحفز حقيقي النواة وعوامل النسخ.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك ثلاثة أنواع مختلفة من بوليميرات الحمض النووي الريبي في حقيقيات النوى ، يتكون كل منها من 10 وحدات فرعية أو أكثر. يتطلب كل بوليميراز الحمض النووي الريبي حقيقيات النوى أيضًا مجموعة متميزة من عوامل النسخ لإحضاره إلى قالب الحمض النووي.

بوليميراز الحمض النووي الريبي أنا يقع في النواة ، وهي بنية أساسية نووية متخصصة يتم فيها نسخ الريبوسوم RNA (rRNA) ومعالجته وتجميعه في ريبوسومات. تعتبر جزيئات الرنا الريباسي RNAs بنيوية لأن لها دورًا خلويًا ولكن لا تترجم إلى بروتين. إن الرنا الريباسي هي مكونات الريبوسوم وهي ضرورية لعملية الترجمة. بوليميراز RNA يصنع معظم الرنا الريباسي.

بوليميراز الحمض النووي الريبي II يقع في النواة ويقوم بتوليف جميع أنواع pre-mRNAs النووية المشفرة للبروتين. تخضع حقيقيات النوى pre-mRNAs لمعالجة مكثفة بعد النسخ ولكن قبل الترجمة. من أجل الوضوح ، لن يتم استخدام مصطلح "mRNA" إلا لوصف الجزيئات الناضجة والمعالجة الجاهزة للترجمة. RNA polymerase II مسؤول عن نسخ الغالبية العظمى من الجينات حقيقية النواة.

بوليميراز الحمض النووي الريبي الثالث يقع أيضًا في النواة. هذا البوليميراز ينسخ مجموعة متنوعة من RNAs الهيكلية بما في ذلك نقل ما قبل RNAs (pre-tRNAs) ، و Pre-RNAs النووية الصغيرة. تلعب الحمض الريبي النووي النقال دورًا حاسمًا في الترجمة حيث تعمل كجزيئات محول بين قالب الرنا المرسال وسلسلة البولي ببتيد المتنامية. تمتلك RNAs النووية الصغيرة مجموعة متنوعة من الوظائف ، بما في ذلك "splicing" pre-mRNAs وتنظيم عوامل النسخ.

يتعرف كل نوع من أنواع بوليميراز الحمض النووي الريبي على تسلسل محفز مختلف ويتطلب عوامل نسخ مختلفة.


حقيقيات النوى مرنا

الائتمان: Kelvinsong (CC-BY-3.0)
غالبًا ما تحتوي جينات حقيقيات النوى الإنترونات (التسلسلات غير المشفرة) المنقسمة من ملف exons (تسلسل الترميز). يسمح هذا التعقيد بتنوع متزايد من المنتجات الجينية. ناضجة حقيقية النواة mRNAs conatins a 5 & # 8242-methyl-Guanine متبوعًا بتسلسل زعيم غير مترجم ( 5 & ​​# 8242-UTR ) ، تسلسل الترميز ( الأقراص المدمجة ) ، منطقة 3 & # 8242-غير مترجمة ( 3 & # 8242-UTR ) وامتداد طويل من Adenines (ذيل polyA).


يتم قياس التعبير بسهولة باستخدام RNA نظرًا لأن معالجة الحمض النووي بسيطة إلى حد ما باستخدام 4 نيوكليوتيدات مختلفة. في حقيقيات النوى ، يحتوي الرنا المرسال (mRNA) الوسيط الذي يتم نسخه من الحمض النووي على ذيل بولي أ يستخدم لفصل هذه الرسائل عن الأنواع الأخرى من الحمض النووي الريبي المتوفر داخل الخلايا (مثل الحمض النووي الريبي الريبوزومي). من خلال استخدام انزيم يسمى النسخ العكسي (RT) والبادئات المكونة من deoxy-Thymidines ( oligo-dT أو dT18) ، يمكن تحويل mRNA إلى خيط واحد من الحمض النووي مكمل لـ mRNA. يسمى هذا الحمض النووي المكمل كدنا . [كدنا] مستقر جدا بالمقارنة مع mRNA شديد التقلب ويستخدم للمعالجة اللاحقة.

عن


هذا الموقع يديره جيريمي سيتو. اتصل بـ jseto [at] citytech.cuny.edu بخصوص التصحيحات أو التعليقات. تصميم صورة البانر بواسطة جيريمي سيتو من الصور الأصلية والملكية العامة. الصور المخصصة من هذا الموقع موجودة على https://github.com/jeremyseto/bio-oer.


ملخص القسم

يتضمن النسخ في حقيقيات النوى واحدًا من ثلاثة أنواع من البوليميرات ، اعتمادًا على الجين الذي يتم نسخه. يقوم RNA polymerase II بنسخ جميع جينات ترميز البروتين ، بينما يقوم RNA polymerase I بنسخ جينات rRNA ، وينسخ RNA polymerase III جينات rRNA و tRNA وجينات RNA النووية الصغيرة. يتضمن بدء النسخ في حقيقيات النوى ربط العديد من عوامل النسخ بتسلسلات المحفز المعقدة التي توجد عادةً في الجزء العلوي من الجين الذي يتم نسخه. يتم تصنيع mRNA في اتجاه 5 إلى 3 ، ويتحرك مجمع FACT ويعيد تجميع الجسيمات النووية مع مرور البوليميراز. في حين أن بوليميرا RNA الأول والثالث ينهي النسخ عن طريق طرق تعتمد على البروتين أو RNA ، فإن RNA polymerase II ينسخ 1000 أو أكثر من النيوكليوتيدات خارج القالب الجيني ويقطع الفائض أثناء معالجة ما قبل mRNA.

سؤال فحص ذاتي إضافي

1. يقوم عالم بتقسيم محفز حقيقي النواة أمام جين بكتيري وإدخال الجين في كروموسوم بكتيري. هل تتوقع أن تقوم البكتيريا بنسخ الجين؟


الهياكل المروجة لبوليميراز RNA الأول والثالث

في حقيقيات النوى ، تختلف عناصر المروج المحفوظة للجينات المنسوخة بواسطة بوليميرات RNA الأول والثاني والثالث. RNA polymerase I ينسخ الجينات التي لها تسلسلان محفزان غنيان بالـ GC في منطقة -45 إلى +20. هذه التسلسلات وحدها كافية لحدوث بدء النسخ ، لكن المحفزات ذات التسلسلات الإضافية في المنطقة من -180 إلى -105 في بداية موقع البدء ستعزز البدء بشكل أكبر. الجينات التي يتم نسخها بواسطة RNA polymerase III لها محفزات أو محفزات أولية تحدث داخل الجينات نفسها.


استطالة وإنهاء حقيقيات النوى

بعد تكوين معقد ما قبل الاستنشاق ، يتم تحرير البوليميراز من عوامل النسخ الأخرى ، ويسمح للاستطالة بالمضي قدمًا كما هو الحال في بدائيات النوى مع توليف البوليميراز pre-mRNA في اتجاه 5 'إلى 3'. كما تمت مناقشته سابقًا ، يقوم RNA polymerase II بنسخ الحصة الرئيسية من الجينات حقيقية النواة ، لذلك سيركز هذا القسم على كيفية تحقيق هذا البوليميراز للاستطالة والإنهاء.

على الرغم من أن عملية الاستطالة الأنزيمية هي نفسها في حقيقيات النوى وبدائيات النوى ، إلا أن قالب الحمض النووي أكثر تعقيدًا. عندما لا تنقسم الخلايا حقيقية النواة ، توجد جيناتها ككتلة منتشرة من الحمض النووي والبروتينات التي تسمى الكروماتين. يتم حزم الحمض النووي بإحكام حول بروتينات هيستون المشحونة على فترات متكررة. يتم تباعد معقدات الدنا هيستون هذه ، والتي تسمى مجتمعة النيوكليوسومات ، بانتظام وتتضمن 146 نيوكليوتيد من الحمض النووي ملفوفًا حول ثمانية هيستون مثل الخيط حول بكرة.

لكي يحدث تخليق عديد النوكليوتيد ، تحتاج آلية النسخ إلى تحريك الهيستونات بعيدًا عن الطريق في كل مرة تواجه فيها جسيمًا نوويًا. يتم تحقيق ذلك من خلال مركب بروتيني خاص يسمى FACT ، والذي يرمز إلى "تسهيل نسخ الكروماتين". يسحب هذا المركب الهيستونات بعيدًا عن قالب الحمض النووي بينما يتحرك البوليميراز على طوله. بمجرد تصنيع ما قبل mRNA ، يستبدل مجمع FACT الهستونات لإعادة تكوين الجسيمات النووية.

يختلف إنهاء النسخ باختلاف البوليميرات. على عكس بدائيات النوى ، فإن الاستطالة بواسطة بوليميريز RNA في حقيقيات النوى تحدث 1000-2000 نيوكليوتيد بعد نهاية الجين الذي يتم نسخه. تتم إزالة هذا الذيل pre-mRNA لاحقًا عن طريق الانقسام أثناء معالجة mRNA. من ناحية أخرى ، تتطلب بوليميرا RNA الأول والثالث إشارات إنهاء. تحتوي الجينات التي تم نسخها بواسطة RNA polymerase I على تسلسل محدد من 18 نيوكليوتيد يتم التعرف عليه بواسطة بروتين إنهاء. تتضمن عملية الإنهاء في RNA polymerase III دبوس شعر mRNA مشابه لإنهاء النسخ المستقل عن rho في بدائيات النوى.


نسخ حقيقيات النوى

النسخ في حقيقيات النوى: نظرة مختصرة
النسخ هو العملية التي يتم من خلالها تصنيع الحمض النووي الريبي المفرد الذي تقطعت به السبل بواسطة الحمض النووي المزدوج الذي تقطعت به السبل. النسخ في حقيقيات النوى وبدائيات النوى له العديد من أوجه التشابه بينما في نفس الوقت يظهر كلاهما خصائصهما الفردية بسبب الاختلافات في التنظيم. يختلف RNA Polymerase (RNAP أو RNA Pol) في بدائيات النوى وحقيقيات النوى. يُلاحظ النسخ المقترن في بدائيات النوى ولكن ليس في حقيقيات النوى. في حقيقيات النوى ، يجب تقطيع ما قبل الحمض النووي الريبي أولاً ليتم ترجمته.
في النسخ حقيقية النواة ، يحدث تخليق الحمض النووي الريبي في اتجاه 3 "→ 5". الطرف 3 أكثر تفاعلًا بسبب مجموعة الهيدروكسيد. وفي الوقت نفسه ، فإن مجموعات الفوسفات التي تحتوي على نهايات 5 'ليست شديدة التفاعل عندما يتعلق الأمر بإضافة نيوكليوتيدات جديدة. في حقيقيات النوى ، لا يتم نسخ الجينوم بأكمله مرة واحدة. يتم نسخ جزء فقط من الجينوم والذي يعمل أيضًا كمرحلة أساسية أولى للتنظيم الجيني.
حقيقيات النوى لها خمسة بوليميرات نووية:
• RNA Polymerase I: ينتج الرنا الريباسي (23S ، 5.8S ، و 18S) وهي المكونات الرئيسية في الريبوسوم. ينتج هذا أيضًا ما قبل الرنا الريباسي في الخمائر.
• RNA Polymerase II: يساعد في إنتاج mRNA (messenger RNA) ، snRNA (صغير ، نووي RNA) ، ميرنا. هذا هو النوع الأكثر دراسة ويتطلب العديد من عوامل النسخ لربطه
• RNA Polymerase III: يقوم هذا بتوليف tRNA (نقل RNA) و 5S rRNA و RNAs صغيرة أخرى مطلوبة في العصارة الخلوية والنواة.
• RNA Polymerase IV: يقوم بتجميع siRNA (RNA صغير متداخل) في النباتات.
• RNA Polymerase V: هذا هو البوليميراز الأقل دراسة ويقوم بتركيب الهيتروكروماتين الموجه بواسطة siRNA في النباتات.
يمكن تقسيم نسخ حقيقيات النوى على نطاق واسع إلى 4 مراحل:
• ما قبل البدء
• المبادرة
• استطالة
• نهاية
النسخ هو عملية معقدة تستخدمها الخلايا لنسخ المعلومات الجينية المخزنة في الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي. يتم تعديل هذا الرنا المسبق إلى mRNA قبل نسخه إلى بروتينات. النسخ هو الخطوة الأولى لاستخدام المعلومات الجينية في الخلية. تستخدم كل من حقيقيات النوى وبدائيات النوى هذه العملية مع بقاء المراحل الأساسية كما هي. ومع ذلك ، فإن النسخ حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا مما يشير إلى التغييرات التي طرأت على النسخ نحو الكمال أثناء التطور.


حقيقيات النوى مرنا

الائتمان: Kelvinsong (CC-BY-3.0)
غالبًا ما تحتوي جينات حقيقيات النوى الإنترونات (التسلسلات غير المشفرة) المنقسمة من ملف exons (تسلسل الترميز). يسمح هذا التعقيد بتنوع متزايد من المنتجات الجينية. ناضجة حقيقية النواة mRNAs conatins a 5 & Prime-methyl-Guanine متبوعًا بتسلسل زعيم غير مترجم ( 5 & ​​رئيس-UTR ) ، تسلسل الترميز ( الأقراص المدمجة ) ، 3 & منطقة غير مترجمة ( 3 & رئيس-UTR ) وامتداد طويل من Adenines (ذيل polyA).


يتم قياس التعبير بسهولة باستخدام RNA نظرًا لأن معالجة الحمض النووي بسيطة إلى حد ما باستخدام 4 نيوكليوتيدات مختلفة. في حقيقيات النوى ، يحتوي الرنا المرسال (mRNA) الوسيط الذي يتم نسخه من الحمض النووي على ذيل بولي أ يستخدم لفصل هذه الرسائل عن الأنواع الأخرى من الحمض النووي الريبي المتوفر داخل الخلايا (مثل الحمض النووي الريبي الريبوزومي). من خلال استخدام انزيم يسمى النسخ العكسي (RT) والبادئات المكونة من deoxy-Thymidines ( oligo-dT أو dT18) ، يمكن تحويل mRNA إلى خيط واحد من الحمض النووي مكمل لـ mRNA. يسمى هذا الحمض النووي المكمل كدنا . [كدنا] مستقر جدا بالمقارنة مع mRNA شديد التقلب ويستخدم للمعالجة اللاحقة.


بدائية النواة ضد النسخ حقيقيات النوى

النسخ هو عملية يتم من خلالها نسخ المعلومات الجينية الموجودة في الحمض النووي إلى جزيء وسيط (RNA). التسلسل في RNA مكمل لتسلسل الجين الذي يتم نسخه وبالتالي يحتفظ RNA بنفس المعلومات مثل الجين نفسه. النسخ هو عملية عالمية في الكلمة الحية ويحدث في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى. على الرغم من أن عملية النسخ الكلية متشابهة في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى ، إلا أن هناك بعض الاختلافات الأساسية بين هذه المجموعات.

يلخص هذا المنشور أوجه التشابه والاختلاف العامة بين النسخ بدائية النواة والنسخ حقيقية النواة بطريقة مفصلة ولكنها سهلة.

أوجه التشابه بين النسخ بدائية النواة وحقيقية النواة

1. يعمل الحمض النووي في كلتا المجموعتين كقالب لتخليق الحمض النووي الريبي
2. في كلا المجموعتين ، ينتج عن النسخ جزيء RNA
3. التركيب الكيميائي للنسخة متشابه في كلا المجموعتين

4. يتم تسهيل النسخ بواسطة إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي في كلا المجموعتين

5. في كلتا المجموعتين ، يعمل خيط واحد من DNA مزدوج الاتجاه كقالب

الفرق بين النسخ بدائية النواة وحقيقية النواة


شاهد الفيديو: البكتيريا. بدائيات النوى. مادة الأحياء (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Grozuru

    سأعرف ، شكرا جزيلا لك على المعلومات.

  2. Faetaur

    انت مخطئ. نحن بحاجة إلى مناقشة.

  3. Roger

    يمكن مناقشته إلى ما لا نهاية.

  4. Dair

    روابط الذبح !!!!!!!!!!! شكرًا!!!!!



اكتب رسالة