معلومة

12.13: RNA Polymerase - Biology

12.13: RNA Polymerase - Biology


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.

سيتوسع هذا القسم في الدور المحدد لبوليميرات الحمض النووي الريبي أثناء النسخ. تابع القراءة لمعرفة دور بوليميرات الحمض النووي الريبي في كل مرحلة من مراحل النسخ.

بدء النسخ

على عكس البلمرة بدائية النواة التي يمكن أن ترتبط بقالب الحمض النووي من تلقاء نفسها ، تتطلب حقيقيات النوى عدة بروتينات أخرى ، تسمى عوامل النسخ ، للارتباط أولاً بمنطقة المروج ومن ثم المساعدة في تجنيد البوليميراز المناسب.

ثلاثة بوليميرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة

تعتبر ميزات تخليق الرنا المرسال حقيقية النواة أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ من تلك الموجودة في بدائيات النوى. بدلاً من بوليميراز واحد يشتمل على خمس وحدات فرعية ، تحتوي حقيقيات النوى على ثلاثة بوليميرات يتكون كل منها من 10 وحدات فرعية أو أكثر. يتطلب كل بوليميراز حقيقي النواة أيضًا مجموعة مميزة من عوامل النسخ لإحضاره إلى قالب الحمض النووي.

يقع RNA polymerase I في النواة ، وهي بنية أساسية نووية متخصصة يتم فيها نسخ RNA الريبوسومي (rRNA) ومعالجته وتجميعه في ريبوسومات (الجدول 1). 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. يقوم بوليميريز الحمض النووي الريبي بتجميع جميع الرنا الريباسي باستثناء جزيء الرنا الريباسي 5S. ينطبق التعيين "S" على وحدات "Svedberg" ، وهي قيمة غير إضافية تميز السرعة التي تترسب بها الجسيمات أثناء الطرد المركزي.

الجدول 1. مواقع ومنتجات وحساسيات بوليميرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة الثلاثة
بوليميراز الحمض النووي الريبيمقصورة خلويةنتاج النسخحساسية α-Amanitin
أناالنواةجميع الرنا الريباسي باستثناء الرنا الريباسي 5Sغير حساس
IIنواةجميع ما قبل الرنا المرسال النووي المشفر للبروتينحساسة للغاية
ثالثانواة5S rRNA و tRNAs و RNAs النووية الصغيرةحساس إلى حد ما

يقع RNA polymerase II في النواة ويقوم بتوليف جميع وحدات pre-mRNAs النووية المشفرة للبروتين. تخضع حقيقيات النوى pre-mRNAs لمعالجة مكثفة بعد النسخ ولكن قبل الترجمة (الشكل 1). من أجل الوضوح ، ستستخدم مناقشة هذه الوحدة للنسخ والترجمة في حقيقيات النوى مصطلح "mRNAs" لوصف الجزيئات الناضجة والمعالجة الجاهزة للترجمة فقط. RNA polymerase II مسؤول عن نسخ الغالبية العظمى من الجينات حقيقية النواة.

يقع RNA polymerase III أيضًا في النواة. يقوم هذا البوليميراز بنسخ مجموعة متنوعة من الحمض النووي الريبي البنيوي الذي يتضمن 5S pre-rRNA ، ونقل ما قبل RNAs (pre-tRNAs) ، و نووي صغير قبلالحمض النووي الريبي. للـ tRNAs دور حاسم في الترجمة ؛ أنها بمثابة جزيئات محول بين قالب mRNA وسلسلة البولي ببتيد المتنامية. تمتلك RNAs النووية الصغيرة مجموعة متنوعة من الوظائف ، بما في ذلك "splicing" pre-mRNAs وتنظيم عوامل النسخ.

يمكن للعالم الذي يميز جينًا جديدًا تحديد البوليميراز الذي ينسخه عن طريق اختبار ما إذا كان الجين يتم التعبير عنه في وجود سم معين للفطر ، وهو α-amanitin (الجدول 1). ومن المثير للاهتمام أن α-amanitin أنتج بواسطة أمانيتا فالويدسيؤثر فطر قبعة الموت على البوليميرات الثلاثة بشكل مختلف تمامًا. إن بوليميريز RNA غير حساس تمامًا لـ α-amanitin ، مما يعني أن البوليميراز يمكنه نسخ الحمض النووي في المختبر في وجود هذا السم. في المقابل ، فإن RNA polymerase II حساس للغاية لـ α-amanitin ، و RNA polymerase III حساس بشكل معتدل. إن معرفة البوليميراز الناسخ يمكن أن يرشد الباحث إلى الوظيفة العامة للجين الذي تتم دراسته. نظرًا لأن RNA polymerase II ينسخ الغالبية العظمى من الجينات ، فسوف نركز على هذا البوليميراز في مناقشاتنا اللاحقة حول عوامل النسخ والمحفزات حقيقية النواة.

هيكل مروج RNA Polymerase II

محفزات حقيقيات النوى أكبر بكثير وأكثر تعقيدًا من المروجين بدائية النواة ، لكن كلاهما يحتوي على صندوق TATA. على سبيل المثال ، في جين ثيميدين كيناز بالماوس ، يوجد صندوق تاتا في حوالي -30 بالنسبة إلى موقع البدء (+1) (الشكل 2). بالنسبة لهذا الجين ، فإن تسلسل مربع TATA الدقيق هو TATAAAA ، كما هو مقروء في اتجاه 5 ′ إلى 3 على الشريط غير النموذجي. الثبات الحراري لروابط A-T منخفض وهذا يساعد قالب الحمض النووي على الاسترخاء محليًا استعدادًا للنسخ.

يتضمن جينوم الفأر جينًا واحدًا واثنين من الجينات الكاذبة للثيميدين كيناز السيتوبلازمي. الجينات الكاذبة هي الجينات التي فقدت قدرتها على ترميز البروتين أو لم تعد الخلية تعبر عنها. يتم نسخ هذه الجينات الكاذبة من mRNA ودمجها في الكروموسوم. على سبيل المثال ، يحتوي محفز ثيميدين كيناز الفأري أيضًا على مادة محفوظة مربع CAAT (GGCCAATCT) في حوالي -80. هذا التسلسل ضروري ويشارك في عوامل النسخ الملزمة. علاوة على ذلك ، قد تحتوي محفزات حقيقية النواة على واحد أو أكثر من صندوق TATA صناديق GC-rich (GGCG) أو مربعات ثماني (أتجكات). ترتبط هذه العناصر بالعوامل الخلوية التي تزيد من كفاءة بدء النسخ وغالبًا ما يتم تحديدها في الجينات "النشطة" التي يتم التعبير عنها باستمرار بواسطة الخلية.

عوامل النسخ لـ RNA Polymerase II

لا ينتهي تعقيد النسخ حقيقيات النوى بالبوليميراز والمُروّجات. يساعد أيضًا جيش من عوامل النسخ القاعدية والمحسّنات وكواتم الصوت في تنظيم التكرار الذي يتم من خلاله تصنيع ما قبل الرنا المرسال من الجين. تؤثر المعززات وكواتم الصوت على كفاءة النسخ ولكنها ليست ضرورية لمواصلة النسخ. تعتبر عوامل النسخ القاعدية حاسمة في تكوين أ مجمع preinitiation على قالب الحمض النووي الذي يجند لاحقًا RNA polymerase II لبدء النسخ.

تبدأ أسماء عوامل النسخ القاعدية بـ “TFII” (هذا هو عامل النسخ لـ RNA polymerase II) ويتم تحديدها بالأحرف A –J. تقع عوامل النسخ بشكل منهجي في مكانها في قالب الحمض النووي ، حيث يعمل كل عامل على زيادة استقرار مجمع ما قبل الإنجاز والمساهمة في توظيف RNA polymerase II.

تتضمن عمليات إحضار بوليميرا RNA الأول والثالث إلى قالب الحمض النووي مجموعات أقل تعقيدًا من عوامل النسخ ، لكن الموضوع العام هو نفسه. النسخ حقيقيات النوى هو عملية منظمة بإحكام تتطلب مجموعة متنوعة من البروتينات للتفاعل مع بعضها البعض ومع حبلا الحمض النووي. على الرغم من أن عملية النسخ في حقيقيات النوى تنطوي على استثمار أيضي أكبر من بدائيات النوى ، إلا أنها تضمن أن تقوم الخلية بنسخ ما قبل mRNAs التي تحتاجها لتخليق البروتين.

تطور المروجين

قد يكون تطور الجينات مفهومًا مألوفًا. يمكن أن تحدث الطفرات في الجينات أثناء تكرار الحمض النووي ، وقد تكون النتيجة مفيدة للخلية وقد لا تكون كذلك. من خلال تغيير إنزيم أو بروتين هيكلي أو بعض العوامل الأخرى ، يمكن لعملية الطفرة أن تحول الوظائف أو السمات الفيزيائية. ومع ذلك ، قد تتطور أيضًا محفزات حقيقيات النوى والتسلسلات التنظيمية الأخرى للجينات. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك الجين الذي ، على مدى عدة أجيال ، يصبح أكثر قيمة للخلية. ربما يقوم الجين بتشفير البروتين البنيوي الذي تحتاجه الخلية لتكوينه بكثرة لوظيفة معينة. إذا كان هذا هو الحال ، فسيكون من المفيد للخلية لمحفز ذلك الجين أن يقوم بتجنيد عوامل النسخ بشكل أكثر كفاءة وزيادة التعبير الجيني.

أبلغ العلماء الذين يفحصون تطور تسلسل المحفز عن نتائج متباينة. يرجع هذا جزئيًا إلى صعوبة استنتاج المكان الذي يبدأ فيه محفز حقيقيات النوى بالضبط وينتهي. تحدث بعض المحفزات داخل الجينات ؛ يقع البعض الآخر بعيدًا جدًا عن الجينات التي تنظمها ، أو حتى في اتجاه مجرى النهر. ومع ذلك ، عندما قصر الباحثون فحصهم على متواليات المحفز الأساسية البشرية التي تم تعريفها تجريبياً على أنها متواليات تربط معقد ما قبل البدء ، وجدوا أن المحفزات تتطور بشكل أسرع من الجينات المشفرة للبروتين.

لا يزال من غير الواضح كيف يمكن أن يتوافق تطور المروج مع تطور البشر أو الكائنات الحية الأعلى الأخرى. ومع ذلك ، فإن تطور المروج لإنتاج أكثر أو أقل من منتج جيني معين هو بديل مثير للاهتمام لتطور الجينات نفسها.[1]

الهياكل المروجة لبوليميراز RNA الأول والثالث

في حقيقيات النوى ، تختلف عناصر المروج المحفوظة للجينات المنسوخة بواسطة بوليميرات RNA الأول والثاني والثالث. بوليميراز الحمض النووي الريبي I نسخ الجينات التي لها تسلسلان محفزان غنيان بالـ GC في المنطقة -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

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 عن طريق مركب بروتين خاص يسمى حقيقة، والتي تعني "يسهل نسخ الكروماتين". يسحب هذا المركب الهيستونات بعيدًا عن قالب الحمض النووي بينما يتحرك البوليميراز على طوله. بمجرد تصنيع ما قبل mRNA ، يحل مجمع FACT محل 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 بوليمرات الرنا 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.



12.13: RNA Polymerase - Biology


C2005 / F2401 '06 - المحاضرة رقم 13 - RNA & amp ؛ تخليق البروتين

النشرات: 12-B - الكود الجيني وبنية أمبير للريبوزومات 13A - مقارنة بين تخليق DNA و RNA 13B - تخليق البروتين.

2006 ديبورا موشوفيتز ولورنس شاسين قسم العلوم البيولوجية جامعة كولومبيا ، نيويورك ، نيويورك. آخر تحرير 18/10/2006 06:18 م

I. كيف يصنع الحمض النووي الريبي البروتين؟ نظرة عامة. (هذا تكرار للموضوع السابع من المحاضرة 12).

A. كيف فك شفرة mRNA (فكرة عامة)

1. تقرأ في ثلاثة توائم . تبدأ القراءة عند نقطة ثابتة ثم تتم قراءة mRNA واحدًا ثلاثيًا أو كودونًا واحدًا في كل مرة في اتجاه 5 'إلى 3'.

2. جدول التعليمات البرمجية (انظر النصوص أو النشرة) يسرد الكودونات = ثلاثة توائم موجودة في mRNA والأحماض الأمينية المقابلة. يحدد كودون واحد حمض أميني واحد. على سبيل المثال ، CUA تعني leucine UUU تعني فينيل ألانين ، AUG تعني ميثيونين.

ب. ما هو الحمض الريبي النووي النقال وأمبير ما هو؟

1. تحتاج إلى محول - كيف تعرف الخلية أن AUG قد استوفى وأن CUA هو ليو؟ لديك النص أو النشرة مع جدول التعليمات البرمجية ، لكن الخلية ليست كذلك.

أ. نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) = محول . تستخدم الخلية الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) لمطابقة الكودون في الرنا المرسال (على سبيل المثال AUG) الذي يحدد الحمض الأميني (على سبيل المثال ميت).

ب. تحميل الانزيمات. يجب أن يحمل المحول الحمض الأميني الصحيح. تستخدم الخلية إنزيمات التحميل لوضع الأحماض الأمينية الصحيحة على الحمض الريبي النووي النقال الخاص بها. مزيد من التفاصيل في المرة القادمة.

أ. مقاس: حوالي 75 قاعدة طويلة (صغيرة نسبيًا).

ب. العديد منها مختلفة. العدد الفعلي للديف. يحتوي الحمض النووي الريبي (tRNA) على أكثر من 20 (# من الأحماض الأمينية المختلفة) وأقل من 64 (# من كودونات ديف). تقدير أكثر دقة لعدد من الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) يجب اتباعه في المحاضرة التالية.

ج. جزيء برأسين : يحتوي الحمض النووي الريبي على نهايتين (في شكله ثلاثي الأبعاد) - أحدهما مكمل للكودون (= anticodon) والآخر (عند الطرف 3) لالتقاط الحمض الأميني المناسب (= نهاية المستقبِل) بمساعدة الإنزيم المناسب.

د. الملامح العامة للهيكل - يتم ثني كل جزيء tRNA مرة أخرى على نفسه لتشكيل بعض المناطق المزدوجة التي تقطعت بهم السبل. تختلف تسلسلات الحمض النووي الريبي (tRNA) المختلفة ، ولكنها كلها مكملة ذاتيًا في مناطق معينة. كل جزيء tRNA له نفس البنية الأساسية و quotsecondary & quot = البرسيم هذا مطوي في شكل L & quottertiary & quot هيكل ، والذي يحتوي على anticodon في أحد طرفيه ومقبول للأحماض الأمينية في الطرف الآخر. (انظر شكل بيكر 22-3 [20-3] ، أو Purves 12.7 (12.6) ، للتركيبات الثانوية والثالثية).

تذكير هام: يسرد جدول الكود الكودونات ، وليس الأضداد.

جيم ما هو الرنا الريباسي وأمبير ما هو؟ الريبوسومات و الرنا الريباسي

1. الوظيفة. أنت بحاجة إلى شيء لتثبيت الحمض الريبي النووي النقال (اثنان محملين في وقت واحد) على mRNA أثناء توصيل الأحماض الأمينية وتحتاج إلى توفير الإنزيمات اللازمة لصنع رابطة الببتيد وما إلى ذلك (ما هو عدد الروابط الضعيفة التي تحمل الحمض الريبي النووي النقال و mRNA معًا؟)

2. الهيكل. يتم الاحتفاظ بـ tRNA وما إلى ذلك من خلال بنية تحتوي على كل من RNA (s) والبروتين (s). أي شيء مصنوع من كليهما يسمى RNP = ribonucleoprotein أو جسيم ribonucleoprotein. يسمى هذا الهيكل الخاص بـ RNP = RNA الريبوسوم بداخله يسمى RNA الريباسي أو الرنا الريباسي. لذا نحتاج إلى الرنا الريباسي وكذلك الرنا المرسال و الرنا المرسال. للحصول على صور هيكل الريبوسوم ، انظر النشرة 12-B أو Purves 12.9 (12.8) و / أو Becker figs. 22-1 وأمبير 22-2 [20-1 وأمبير 20-2] وجدول أمبير 22-1 [20-1]. )

II. من أين يأتي الحمض النووي الريبي؟ أنت بحاجة إلى الكثير من أنواع الحمض النووي الريبي لصنع البروتين - الحمض الريبي النووي النقال ، الرنا الريباسي وأمبير الرنا (انظر أعلاه). كيف تصنع ال RNA؟ يتم نسخ كل الحمض النووي الريبي من قالب الحمض النووي. انظر Purves 12.4 أو Becker fig. 21-9 وأمبير 21-11 (19-9 وأمبير 19-11).

ثالثا. تخليق الحمض النووي مقابل تخليق الحمض النووي الريبي. أسهل طريقة لتجاوز تخليق الحمض النووي الريبي ، بالنظر إلى أننا ناقشنا تخليق الحمض النووي بإسهاب ، هي مقارنة تخليق الحمض النووي والحمض النووي الريبي. انظر النشرة 13-أ

أ. الآلية الأساسية للاستطالة هي نفسها:

1. استخدام نوكليوزيد ثلاثي الفوسفات (تلك التي تحتوي على ريبوز ليست deoxyribose ، ولكن الآلية نفسها) & amp ينقسم PPأنا استخدم بيروفوسفاتاز.

2. تنمو السلسلة من 5 إلى 3 بالإضافة إلى 3 'النهاية .

3. تحتاج إلى قالب DNA مضاد للتوازي ، ضع في قواعد تكميلية - أزواج (في القالب) مع U وليس T ، ولكن بخلاف ذلك

4. جميع الحمض النووي الريبي (mRNA و tRNA و rRNA) ، وليس فقط mRNA ، مصنوع من قالب DNA. الحمض الريبي النووي النقال والرنا الريباسي هي ليس مصنوعة من نموذج & quotmRNA & quot.

انظر المشاكل 7-1 و 7-2.

  • يتم تحفيز نمو سلسلة الحمض النووي بواسطة بوليميراز الحمض النووي (والإنزيمات المرتبطة به)

  • يتم تحفيز نمو سلسلة RNA بواسطة بوليميراز RNA.

  • RNA pol. يستخدم ثلاثي الفوسفات الريبونوكليوزيد.

  • يستخدم DNA pol ثلاثي فوسفات الديوكسي ريبونوكليوتيد.

انظر المشكلة 7-5 أ.

  • الحمض النووي طويل ومزدوج تقطعت به السبل

  • الحمض النووي الريبي قصير ومفرد تقطعت به السبل

1. واحد ستراند هو قالب لبوليميراز الحمض النووي الريبي. لأي جين أو منطقة واحدة ، يستخدم RNA polymerase Crick أو Watson ، ولكن ليس كلاهما ، كقالب. الحمض النووي الريبي الذي يتم تصنيعه مكمل (ومضاد للتوازي) لقالب القالب. لاحظ أن الخصلة بأكملها لا تستخدم كقالب طوال الوقت. يتم استخدام حبلا & quotWatson & quot من الحمض النووي كنموذج في بعض الأقسام و & quotCrick & quot strand في أقسام أخرى.

2. التوليف المستمر مقابل التوليف المتقطع. في تخليق الحمض النووي ، تتحرك الشوكة أسفل مكملات الحمض النووي على حد سواء يتم عمل خصلة واحدة جديدة بشكل مستمر وواحدة بشكل متقطع. في توليف RNA ، ينتقل RNA polymerase إلى أسفل مكونًا DNA مكملًا إلى حبلا واحد أو الآخر (في أي منطقة معينة). لذلك فإن تخليق الحمض النووي الريبي (RNA) مستمر ولا يحتاج إلى ligase.

3. المصطلحات
أ. منسوخة ستراند. يُطلق على العنصر المستخدم كقالب اسم الشريط المنسوخ أو القالب أو الشريط المضاد (في تلك المنطقة). هذا الخيط مكملة ل الحمض النووي الريبي المصنوع.

ب. سينس ستراند. هذا هو ستراند ليس يُطلق على النسخ (في تلك المنطقة) خيط الإحساس أو خيط الترميز. التسلسل الأساسي لهذا الخيط هو مطابقة ل الحمض النووي الريبي الذي تم تصنيعه (باستثناء أن الحمض النووي الريبي يحتوي على U وأن خيط المعنى يحتوي على T).

ج. خيط DNA كامل (يمتد بطول جزيء كامل) ليس كل شيء & quotsense & quot أو & quotantisense. & quot & quot يتم تعريف المصطلحين & quotsense & quot و & quottransigned & quot strand لكل قسم من الحمض النووي المنسوخ كوحدة (عادة ما يكون جينًا أو عددًا صغيرًا من الجينات).

د. تحسس الحمض النووي الريبي. يقال إن الحمض النووي الريبي المنسوخ من الحمض النووي هو & quotsense. & quot (يتطابق RNA المعنى مع خيط إحساس الحمض النووي.) يقال إن RNA التكميلي ، إن وجد ، هو & quotantisense. & quot بعض الاستخدامات العملية لـ & quotantisense RNA & quot.

ه. لماذا هذا المصطلح؟ يحتوي خيط الإحساس (وليس القالب) فعليًا على المعلومات المستخدمة في ترتيب الأحماض الأمينية لصنع البروتينات. (بافتراض الشفرات الجينية للببتيد). عندما يتم نشر تسلسل DNA ، عادة ما يتم إعطاء خيط الإحساس. لماذا ا؟ إذا كانت الشفرة الجينية للبروتين ، فإن تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين يكون أسهل بكثير في التعرف عليه باستخدام خيط الإحساس - ما عليك سوى الرجوع إلى جدول الكود.

F. ملاحظات إضافية لمعلوماتك حول المصطلحات:

(1). يسمي بيكر (وآخرون) خيط الترميز ، بمعنى & quot ترميز البروتين. & quot استخدم الطريقة التي يستخدمها بيكر ، ليعني & ترميز البروتين. & quot)

(2). يمكن أيضًا تفسير المصطلحات & quottemplate strand & quot أو & quottransined strand & quot بأكثر من طريقة واحدة ، ولكن هذه المصطلحات تُستخدم دائمًا لتعني أن الخيط يعمل كقالب لتركيب الحمض النووي الريبي (= الخيط المنسوخ من ، وليس الخيط الذي يتم تصنيعه ، أثناء النسخ). القالب أو الشريط المنسوخ هو ليس الخيط المكافئ لـ mRNA - حبلا القالب هو الخيط مكملإلى mRNA.

4. الاتجاهات: افترض أن لديك قالب DNA مزدوج تقطعت به السبل.إذا دعت الحاجة إلى نسخ & quotCrick ، ​​& quot ؛ فإن بوليميريز RNA سيذهب في اتجاه واحد (قل من اليمين إلى اليسار - سيعتمد الاتجاه الفعلي على نهاية القالب التي تكون نهاية 5) إذا دعت الحاجة إلى نسخ & quot؛ Watson & quot RNA polymerase سيحتاج إلى الذهاب في الاتجاه الآخر (قل من اليسار إلى اليمين). ما الذي يحدد أين تبدأ بوليمرات الحمض النووي الريبي والطريقة التي تسير بها؟ انظر المروجين أدناه.

راجع المشكلات 7-3 و7-5C و 7-9.

  • بدء التسلسلات كمواقع ربط. إشارة البدء للنسخ أو النسخ المتماثل هي تسلسل في الحمض النووي يتعرف عليه موقع البوليميراز المناسب = موقع الربط لهذا البوليميراز
  • أسماء تسلسلات البداية
    يبدأ في تخليق الحمض النووي = الأصول. بولي DNA. يتعرف على (يرتبط) إشارات البدء للنسخ المتماثل التي تسمى الأصول (أوري).
    يبدأ لتوليف الحمض النووي الريبي = المروجين. RNA pol. يتعرف على (يرتبط) إشارات البدء للنسخ التي تسمى المحفزات (P's).
  • تفاصيل المروج:

1. المروجين تحديد اتجاه النسخ. المروِّج والإنزيم غير متماثلين ، لذلك بمجرد ارتباط الإنزيم ، يكون الطرف التحفيزي لـ RNA pol. هو & quotfacing & quot في اتجاه واحد ، وهذا يحدد اتجاه النسخ (وبالتالي أي الخيط سيكون قالبًا).

2. سيكون المروج عبارة عن تسلسل مزدوج تقطعت به السبل في نهاية الجين حيث يبدأ بوليميراز الحمض النووي الريبي (= على 3 'نهاية حبلا القالب = على 5' نهاية حبلا الإحساس). من خلال السير على طول خيط المعنى ، فإن الطريقة التي يُكتب بها الجين عادةً (5 'إلى 3' ، من اليسار إلى اليمين) هي & quot؛ تيار & quot؛ الجين.

انظر المشكلة 7-8.

رابعا. تحسس & أمبير ؛ مضاد

أ. لماذا استخدام خصلة واحدة فقط في أي منطقة واحدة؟

1. وسيطة الوظيفة: يجب أن يكون Messenger RNA منفردًا لتلائم الريبوسوم ويجب ترجمته. إذا كان RNA مكملًا لـ mRNA موجودًا ، فماذا سيحدث؟ تهجين & quotsense & quot mRNA و & quotanti-sense & quot الرنا التكميلي. الناتج المزدوج تقطعت بهم السبل RNA لن تترجم. لذلك على الرغم من وجود الجين ، وتم نسخه ، إلا أنه لن يتم تصنيع منتج بروتيني. هذا ما سيحدث إذا تم نسخ كلا الجدولين. انظر Purves 16.11 (17.12 in 6th).

2. الحجة التطورية: إذا تم استخدام كلا الخيطين لصنع mRNA ، فلا يمكنك تحسين أحدهما دون العبث بالآخر ، والعكس صحيح. إذا كان الانتقاء الطبيعي يفضل تسلسل خصلة واحدة بحيث يكون لها وظيفة أو نشاط ترميز مثالي ، فإن ذلك يحدد تلقائيًا تسلسل الخيط الآخر. لا يمكن أن يختار الانتقاء الطبيعي في نفس الوقت التسلسل الأمثل لكلا الخيطين (إذا كان لكل خيط وظيفة مستقلة).

1. ما فائدة الحمض النووي الريبي المضاد للحس؟ يجب أن يسمح لك العلاج الجيني (إضافة الحمض النووي) باستبدال الجين المعيب الذي يصنع منتجًا غير فعال. ولكن ماذا تفعل حيال الجين الذي يصنع الكثير من المنتجات ، أو يصنعه عندما لا ينبغي؟ بمعنى آخر ، كيف يمكنك إسكات الجين المفرط النشاط؟ هذا سؤال مهم ، لأنه يُعتقد أن التعبير غير الملائم أو المفرط للجينات هو عامل رئيسي في المرض ، على سبيل المثال ، في السماح للخلايا السرطانية بالتكاثر عندما لا ينبغي. يجب أن يسمح لك استخدام التكنولوجيا المضادة للحس بإسكات الجين المفرط النشاط أو النشط بشكل غير لائق. لم تكن هذه التكنولوجيا منتجة للغاية حتى الآن ، لكن المفهوم مهم وقد يكون هناك إمكانات كبيرة فيه. (ومع ذلك ، من المحتمل أن يكون استخدام RNAi أكثر عملية - انظر أدناه ونشرة أمبير من Times.)

2. كيفية إضافة الحمض النووي الريبي المضاد للحس؟ هناك طريقتان للقيام بذلك:

أ. يمكن إضافة مرنا مضاد المعنى إلى الخلايا . نظرًا لأن الحمض النووي الريبي يتحلل بسهولة ، يتم استخدام الحمض النووي الريبي المعدل ، الأكثر مقاومة للتحلل المائي ، بدلاً من الحمض النووي الريبي العادي. (لم ينجح هذا بشكل جيد ، وقد تم استبدال استخدام مضادات الحس لإسكات الجينات إلى حد كبير باستخدام RNAi ، كما هو موضح أدناه).

ب. يمكن صنع مرنا مضاد المعنى في الخلية من نسخة ثانية من الجين. تُضاف النسخة الثانية بطرق الهندسة الوراثية ، وهي مقلوبة (بالنسبة إلى المروج) ، بحيث يتم نسخ النسخة الثانية من الجين في الاتجاه المعاكس من النسخة الأصلية. إن قلب الجين بالنسبة إلى محرّكه يعادل تحريك المروِّج إلى الطرف الآخر من الجين (وإدارته) وبالتالي عكس اتجاه النسخ. يتم نسخ النسخة الأصلية من النموذج المعتاد (& quott translined & quot) لجعل mRNA النسخة الثانية يتم نسخها من الشريط التكميلي (& quotsense & quot) لعمل RNA مضاد للمعنى. يتم تهجين الرناين مع بعضهما البعض ولا يتم ترجمة أي من الرنا.

3. تدخل الحمض النووي الريبي - تأثيرات أخرى لمضاد الشعور

تؤدي إضافة الحمض النووي الريبي المضاد للحس إلى إنتاج الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة (ds). يمكن أن يؤدي Ds RNA إلى تأثيرات إضافية بالإضافة إلى حظر الترجمة ببساطة. غالبًا ما يؤدي وجود شرائح الحمض النووي الريبي المزدوجة التي تقطعت بها السبل في حقيقيات النوى إلى تدمير (وليس فقط حجب الترجمة) لجميع الرنا المرسال من الجين المقابل. (في بعض الحالات ، قد تمنع أيضًا إنتاج mRNA من الجين المقابل.) وتسمى هذه الظاهرة & quotRNAi & quot أو تداخل RNA. هناك اهتمام كبير بتداخل الرنا ، لأنه أسهل في الاستخدام وأكثر فاعلية من منع الترجمة باستخدام الرنا المضاد للمعنى. (يمكن تشغيل RNAi عن طريق إضافة جزيئات RNA قصيرة جدًا ومزدوجة الجديلة. ويتحلل ds RNA لإنتاج RNA مضاد للحس ، والذي يعوق الترجمة بعد ذلك.) انظر Becker Figs. 23-35 أمبير 23-36 أو بيرفس 16.11.

مُنحت جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء والطب لعام 2005 لاكتشاف تداخل الحمض النووي الريبي. انظر المقال من نيويورك تايمز. لمزيد من المعلومات حول RNAi ، جرب موقع Nova / PBS أو موقع Ambion. للحصول على رسم تخطيطي لكيفية عملها ، انقر هنا. تم استخدام RNAi على نطاق واسع (في التجارب المعملية) لإسكات جينات حقيقية النواة ومعرفة ما يحدث (من أجل تحديد وظيفة الجينات). لمراجعة الاستخدامات العلاجية الممكنة لـ RNAi انقر هنا. (قد تحتاج إلى استخدام كمبيوتر CU للوصول إلى هذا الموقع.)

يستخدم RNAi العديد من إنزيمات الخلايا الطبيعية ، ويبدو أنه وظيفة خلوية طبيعية. فيم تستخدم؟ تستخدم الخلايا RNAi كدفاع ضد العديد من الفيروسات. (يتضمن تكاثر العديد من الفيروسات رنا مزدوج الجديلة). تصنع الخلايا الدقيقة جدًا وتستخدمها في عملية تشبه إلى حد كبير RNAi لتنظيم إنتاج البروتين أثناء التطور في الكائنات الطبيعية متعددة الخلايا. (انظر الروابط أعلاه وأمبير مرات مقالات.)

للتحقق من فهمك لمضادات المعنى ، انظر المشكلة 7-16 ، الجزء ج.

V. التدقيق اللغوي أو التحرير. يشير الجدول الموجود في النشرة رقم 13-أ إلى أن عمليات تحرير بوليميراز الحمض النووي (تدقيقها) ولا يمكنها بدء سلاسل جديدة لا يتم تحرير بوليميراز الحمض النووي الريبي (لا يتم تدقيقه) ويمكنه بدء سلاسل جديدة. هذه الخصائص مرتبطة. لن ندخل في كل التفاصيل ، لكن بنية بوليميراز الحمض النووي التي تسمح بالتحرير (التدقيق اللغوي) تمنع بدء سلاسل جديدة. (ملاحظة: يُستخدم مصطلح التحرير أحيانًا في عملية أخرى ، لذا يفضل استخدام مصطلح "التدقيق اللغوي" أدناه.)

1. ما هي القراءة الإثباتية؟

بولي DNA. يمكنه عمل نسخة احتياطية وتحلل (كسر) روابط الفوسفوديستر التي صنعتها للتو (إذا تم وضع القاعدة الخاطئة). هذا يسمى تدقيق القراءة أو التحرير.

2. التدقيق اللغوي ليس هو نفسه تحفيز عكس تفاعل البلمرة.

يمكن لأي إنزيم أن يحفز تفاعله في كلا الاتجاهين ، مع الأخذ في الاعتبار التركيز الصحيح للركائز والمنتجات. قد يعني عكس تفاعل البوليميراز كسر رابطة الفوسفودايستر عن طريق إضافة البيروفوسفات مرة أخرى وإعادة توليد dXTP.

يؤدي التحلل المائي أو إضافة الماء عبر رابطة الفوسفودايستر المصنوعة حديثًا إلى تحرير dXMP (وليس dXTP). لذلك يختلف التحلل المائي عن عكس تفاعل البلمرة. القدرة على إزالة النيوكليوتيدات واحدًا تلو الآخر من الطرف الثالث من السلسلة يسمى نشاط نوكلياز خارجي من 3 إلى 5. (exo = من الخارج أو النهاية).
إن بوليميراز DNA الذي يزيل مادة RNA له نشاط نوكلياز خارجي مختلف من 5 'إلى 3' - هذا الإنزيم يزيل النيوكليوتيدات واحدًا تلو الآخر من نهاية 5 'من التمهيدي (وليس من الطرف 3).

3. يمكن قراءة بوليميراز الحمض النووي ، ولكن بوليميريز الحمض النووي الريبي. ربما لا

يحتوي بوليميريز الحمض النووي على نشاط خارجي من 3 إلى 5 ، ولكن يُفترض عمومًا أن RNA pol. * لا - بمجرد أن يحفز بوليميراز RNA تكوين رابطة فسفودايستر ، لا يمكن تحلل الرابطة بواسطة RNA pol. تسمح قراءة الإثبات لبوليميراز الحمض النووي بالنسخ الاحتياطي وإزالة القواعد (النيوكليوتيدات حقًا) التي تم إدخالها عن طريق الخطأ. إذا تمت إضافة G في نهاية سلسلة متنامية حيث كان يجب أن يكون A (مقابل T في القالب) ، يمكن للإنزيم عمل نسخة احتياطية وكسر G. ثم يمكنه المحاولة مرة أخرى لإضافة القاعدة الصحيحة (في هذه الحالة أ). يسمح هذا لبوليميراز الحمض النووي بالحفاظ على معدل الخطأ منخفضًا ، كما يتناسب مع إنزيم يكرر النسخة الأرشيفية للمعلومات الجينية. انظر Purves 11.19 (a). من المفترض عمومًا أن RNA pol. لا يحتاج إلى التدقيق اللغوي ، لأن جزيئات الحمض النووي الريبي هي نسخ عاملة يمكنها تحمل بعض الأخطاء (ويمكن استبدالها بنسخ جديدة منسوخة من الحمض النووي).

* ملحوظة: هناك بعض الأدلة على أن بعض بوليمرات الحمض النووي الريبي (RNA) لها نشاط exo من 3 إلى 5 ويمكن تدقيقها. لم يتم تحديد مدى انتشار هذا ، وأهميته في تقليل الأخطاء (مقارنة بمراجعة الحمض النووي). إذا كنت مهتمًا بالأدلة التجريبية لمراجعة الحمض النووي الريبي ، انقر هنا. نظرًا لأن تصحيح الحمض النووي الريبي (RNA) ليس ثابتًا جيدًا ، فسوف نتجاهله. النقطة المهمة هي فهم كيفية عمل بوليميراز التدقيق اللغوي وكيف يختلف عن البوليميراز الذي لا يصحح لغويًا.

القسمان المتبقيان ، 4 و 5 أمبير ، لمعلوماتك فقط. نحن لا ندخل في التفاصيل في المحاضرة ، وأنت لست مسؤولاً عنها.

4. لمعلوماتك. كيف تعمل قراءة الإثبات؟

يحتوي كل بوليميراز على موقع ربط الركيزة الذي يتضمن القالب ، والنيوكليوتيدات الأخيرة المضافة إلى السلسلة المتنامية و dXTP التالي الذي سيتم إضافته. باستخدام بوليميراز الحمض النووي ، يتم فحص القاعدتين ، التي تمت إضافتها للتو والأخرى التي سيتم إضافتها ، في كل جولة للتأكد من تطابق القواعد مع مكملاتها في القالب. أولاً ، آخر تطابق للقالب الأساسي هو & quot؛ التحقق & quot قبل أن تنمو السلسلة لفترة أطول. إذا تبين أن آخر قاعدة تمت إضافتها كانت خاطئة (ربما كانت في شكل توتوميري خاطئ مؤقتًا وتم إقرانها بشكل خاطئ مع القالب؟) ، عندئذٍ يقوم الإنزيم بعمل نسخة احتياطية ويزيل القاعدة الأخيرة قبل محاولة إضافة أخرى. بمجرد أن يتحقق الإنزيم من أن القاعدة المضافة الأخيرة على ما يرام ، فإنه يتحقق من التطابق بين القاعدة المراد إضافتها والقالب. إذا كان هناك تطابق ، فإن الإنزيم يحفز تكوين رابطة الفوسفوديستر. لذلك يتم فحص كل تطابق أساسي - قالب مرتين - مرة واحدة عندما تكون القاعدة على وشك الإضافة إلى السلسلة المتنامية ومرة ​​قبل إضافة القاعدة التالية إليها.
RNA pol. يحتوي أيضًا على 2 نيوكليوتيدات على وشك الارتباط برابطة فوسفوديستر والقالب. لكن RNA pol. يتحقق فقط من الاقتران بين القاعدة المراد إضافتها ومكملتها في القالب. لذلك إذا كانت القاعدة الأخيرة التي تم وضعها خاطئة ، فليكن. لا نسخ احتياطي أو تصحيحات.

5. لمعلوماتك. لماذا تؤثر قراءة الإثبات على القدرة على بدء السلاسل؟

لا يمكن لبوليميراز الحمض النووي بدء السلاسل لأن موقع ربط الركيزة لبوليميراز الحمض النووي يجب أن يحتوي على نيوكليوتيد بالفعل جزء من سلسلة (الذي تمت إضافته للتو) بالإضافة إلى النيوكليوتيد التالي الذي سيتم وضعه فيه. يجب أن يكون هناك رابط فوسفوديستر موجود بالفعل لذلك فإن نوكلياز 3 'إلى 5' سيكون له شيء يتحلل بالماء ، فقط في حالة عدم التطابق. في بداية السلسلة ، لا يوجد نوكليوتيد متصل بالفعل بنهاية السلسلة - لا توجد سلسلة. لا يوجد سوى نوعين من النيوكليوتيدات غير المرتبطة. لذا DNA pol. لا يمكن أن تبدأ.
نحن نفترض أن RNA pol. يمكن أن يبدأ السلاسل لأن موقع ربط الركيزة الخاص به لا يحتاج إلى الاحتفاظ بنوكليوتيد متصل بالفعل بسلسلة. يمكن أن يحمل اثنين من النيوكليوتيدات وربطهما.

مثال على إثبات القراءة (وهو ما يجب أن تكون قادرًا على القيام به) في المشكلة 6-14 ، الجزء ب -4.

تذكير: جميع أنواع الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي ، الحمض النووي الريبي ، الحمض النووي الريبي ، الحمض النووي الريبي) تصنع بنفس الطريقة من قالب الحمض النووي. يمكن أن يكون منتج النسخ عبارة عن tRNA أو mRNA أو rRNA. لا يتم استخدام RNA كقالب لعمل المزيد من RNA. إذن ، كيف تصنع الأنواع الثلاثة من RNA & quotmake البروتين؟ & quot هذا هو السؤال التالي.

الامتحان رقم 2 يغطي هنا. ستكون الترجمة بحد ذاتها في الاختبار رقم 3. مهما كانت سمات تخليق البروتين التي لم يتم تناولها هذه المرة سيتم تناولها في المرة القادمة.

السادس. تفاصيل تخليق البروتين / الترجمة

ما هي القضايا الكبرى؟ مثل كل البوليمرات غير المتكررة = الترتيب والطاقة والإنزيمات !! سنركز على الطلب أولاً.

أ. كيف يتم استخدام الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) لتصطف الأحماض الأمينية (AA)؟ كيف تقرأ mRNA؟

1. يُقرأ mRNA من 5 إلى 3. " تبدأ الترجمة عادةً في أول AUG وتنتهي عند كود التوقف الأول بعد AUG.

أ. قادة ومقطورة. لم تتم ترجمة المنطقة قبل أول AUG. يطلق عليه قائد ، أو 5'UTR (منطقة غير مترجمة) أو 5'UTS (تسلسل غير مترجم). تتوقف الترجمة عمومًا قبل نهاية الرنا المرسال (عند توقف كودون - UAG أو UAA أو UGA). المنطقة غير المترجمة بعد كود الإيقاف تسمى مقطورة ، أو 3 'UTR أو 3' UTS.

ب. جدول الكود. انظر النشرة 12 ب أو النصوص لجدول الكود. لاحظ أن جدول الكود يسرد الكودونات = التسلسل في mRNA وهو ما يعادل التسلسل في خيط إحساس الحمض النووي. جدول الكود لا يسرد anticodons. للحصول على تفاصيل وصور بدء الترجمة ، انظر Purves 12.10 أو Becker fig. 21-8 (20-8). مزيد من التفاصيل أدناه أو في المرة القادمة. لاحظ أن بعض الكودونات تشير إلى & quotstop & quot ، وليس حمض أميني. AUG يقوم بواجب مزدوج مثل & quotstart & quot و & quotmethionine. & quot

للتأكد من فهمك لكيفية استخدام جدول الأكواد ، جرب المشكلة 7-12 ، الأجزاء أ و ب.

2. 2 AA في وقت واحد في مكانها بواسطة الحمض الريبي النووي النقال (لتكوين رابطة الببتيد) - انظر النشرة 13 ب. لماذا 2؟ لأن الريبوسوم يمكنه حمل 2 فقط محمل tRNAs في الوقت الذي يرتبط فيه الهيدروجين بـ mRNA. (انظر الى التفاصيل بالاسفل.)

3. جزيئات الحمض الريبي النووي النقال لها بنية ثانوية وثالثية على النحو الوارد أعلاه. انظر Purves 12.7 أو Becker fig. 22-3 (20-3).
يتم مضاعفة كل جزيء tRNA مرة أخرى على نفسه لتشكيل ورقة البرسيم مع أقسام مزدوجة تقطعت بهم السبل (= بنية ثانوية) ، ثم يتم طي أجزاء من ورقة البرسيم مرة أخرى على نفسها (= الهيكل الثالث). يبلغ عرض جزيء tRNA النهائي المطوي حوالي كودون واحد. بهذه الطريقة يمكن ربط اثنين من الحمض النووي الريبي (tRNAs) بالكودونات المجاورة دون الاصطدام ببعضهما البعض.

3. كيف يتم توصيل الحمض الريبي النووي النقال و AA؟ يتم إرفاق AA بالنهاية 3 من tRNA الخاص به بواسطة رابطة استر بين نهاية COOH لـ AA و 2 'أو 3' OH على الريبوز النهائي (في نهاية 3 '). هذا يترك amino من AA مجانيًا.

4. الاقتران tRNA / mRNA عكسي - تتزاوج جميع الأحماض النووية بطريقة معاكسة. لذلك إذا تمت كتابة mRNA بالطريقة المعتادة (5 '& # 8594 3') ، فإن الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) يصطف في الاتجاه المعاكس ، 3 '& # 8594 5'. (مع وجود الحمض الأميني أو السلسلة على يساره ، نهاية 3.) غالبًا ما تتم كتابة Anticodon 3 '& # 8594 5' لتوضيح ذلك. على سبيل المثال ، إذا كان الكودون هو AUG ، فعادة ما يتم كتابة anticodon 3 'UAC 5' وليس CAU (أو يتم كتابته رأسًا على عقب).

ب. كيف تنمو سلسلة الببتيد الجديدة؟ انظر النشرة 13B أو Purves 12.11 أو شكل بيكر. 22-10 (20-10).

1. سلسلة تضيف إلى أحدث AA. عندما يتم تكوين كل رابطة ببتيدية ، يتم نقل سلسلة النمو (من الحمض النووي الريبي الذي احتفظ به سابقًا) إلى الحمض الأميني التالي (الذي لا يزال مرتبطًا بالـ tRNA الخاص به) ، وليس العكس ، لأسباب لوجستية. لا يتم إضافة أحدث حمض أميني إلى النهاية الحرة للسلسلة. بدلاً من ذلك ، تضاف السلسلة إلى أحدث حمض أميني. (يسمح النظام الحالي لآلة الترجمة بالانزلاق إلى الأسفل لقراءة mRNA لقراءة كودونين متجاورين في وقت واحد. والطريقة الأخرى لا تفعل ذلك).

يسمى محفز تكوين روابط الببتيد peptidyl transferase لأنه يتم نقل السلسلة كما هو موضح أعلاه. هذا المحفز هو جزء من الريبوسوم.

2. سلسلة الببتيد تنمو الأمينية & # 8594 كربوكسيل. يتبع هذا لأن الأحماض الأمينية يتم تثبيتها (متصلة بـ tRNA) بنهايات COOH الخاصة بهم. لذلك إذا كان يجب أن تضيف السلسلة إلى النهاية المجانية لـ AA التالي ، فيجب أن تضيف إلى النهاية الأمينية لـ AA التالية. (ملاحظة لأولئك الذين لديهم عضوية: من وجهة نظر الآلية ، تسير الإلكترونات في الاتجاه الآخر تهاجم إلكترونات الأمينية الكربوكسيل).

3. الطاقة لتخليق الببتيد. الطاقة المستمدة من تقسيم tRNA-AA (حقًا سلسلة tRNA) تدفع تخليق رابطة الببتيد. وبعبارة أخرى ، فإن اتصال AA-tRNA عبارة عن رابطة طاقة عالية. كيف يتم تشكيلها على حساب ATP ستتم مناقشتها في المرة القادمة. (مطلوب طاقة إضافية لربط AA-tRNA وتحريك الريبوسوم أسفل الرنا المرسال ، لكننا سنتجاهل تفاصيل الطاقة لهذه الخطوات ، وكذلك البروتينات اللازمة لتعزيزها).

4. توقف. تتوقف سلسلة الببتيد عن النمو عندما تتوقف آلة الترجمة عن كودون التوقف. يوجد لا الحمض الريبي النووي النقال بالنسبة لشفرات الإيقاف ، لذلك لا توجد طريقة يمكن للسلسلة أن تستمر في النمو إذا جاء رمز الإيقاف بعد ذلك. يرتبط بروتين يسمى عامل الإطلاق بكودون الإيقاف ويحفز إطلاق سلسلة الببتيد من الحمض الريبي النووي النقال الأخير. انظر Purves 12.12 أو Becker fig. 22-11 (20-11) مزيد من التفاصيل أدناه.

نرى ما يحدث إذا كان لديك الكثير من الحمض الريبي النووي النقال المحمّل. كيف تحصل على AA على الحمض الريبي النووي النقال في المقام الأول و / أو كيف تعيد تحميل الحمض النووي الريبي بمجرد أن يعطي AA الخاص به بعيدًا؟ يتطلب التحميل إنزيمات وطاقة - سننظر في الأمر بعناية في المرة القادمة. في الوقت الحالي ، سنفترض فقط أن كل حمض tRNA محمل بالأحماض الأمينية الخاصة به ،

لمراجعة تركيب البروتين حتى الآن ، ودور الحمض الريبي النووي النقال ، جرب المشكلة 7-21.

د. كيف تتلاءم الريبوسومات؟

1. السمة الهيكلية الهامة للريبوسومs (انظر بيكر ، الشكل 22-2 (20-2) أو Purves 12.9.) الهيكل التفصيلي وتجميع أمبير للريبوزومات سيتم مناقشتها في المرة القادمة.

أ. 1 موقع أو أخدود لـ mRNA.

ب. 2 موقع لتحميل الحمض الريبي النووي النقال (مهجن إلى مرنا) لكل ريبوسوم - التفاصيل أدناه.

ج. مواقع إضافية لـ tRNA (يتم حذف هذه في بعض الأحيان في الرسوم البيانية للاستطالة). هذه المواقع تربط الحمض الريبي النووي النقال وليس الحمض الريبي النووي الريبوزي.

(1). الموقع الإلكتروني . هناك موقع ثالث للـ tRNA الفارغ والمستخدم قبل أن يتم التخلص منه (يسمى E لموقع الخروج).
(2). موقع تي.يشير Purves إلى موقع رابع محتمل لحملة الحمض النووي الريبي المحملة في طريقها (تسمى T لموقع النقل). نحن نتجاهل هذا الموقع لأنه لم يثبت بشكل جيد وجوده.

د. جميع الريبوسومات متشابهة. أي بروتين مصنوع لا يعتمد على الريبوسوم.

2. كيف تعمل الريبوسومات (انظر شكل Becker 22-7 و amp 22-10 (20-7 & amp 20-10) أو Purves 12.11.)

أ. الاتجاهات : يتحرك الريبوسوم إلى أسفل mRNA 5 'إلى 3' (أو ينزلق mRNA عبر الريبوسوم) حيث يتكون الببتيد من amino to carboxyl. كلا الببتيدات والأحماض النووية كلاهما مصنوع / يقرأ كما هو مكتوب ، من اليسار إلى اليمين.
كيف يتم صنع الرنا المرسال وكيف تتم ترجمته في نفس الاتجاه ، لكن النسخ والترجمة عمليتان منفصلتان (عادة ما تقترن بدائيات النوى ولكن ليست حقيقيات النوى).

ب. مواقع A & amp P. يختلف موقعي الربط الخاصين بـ tRNA المحمّل - 1 يسمى الروابط A. أmino acyl tRNA & amp 1 يسمى روابط P. صeptidyl tRNA.

ج. النقل - حركة mRNA (& amp tRNA's) بالنسبة إلى الريبوسوم.

(1). الاختلافات بين مواقع A & amp P تسمح بالحركة أحادية الاتجاه.قبل تكوين رابطة الببتيد ، يكون AA-tRNA في موقع A ويكون peptidyl-tRNA في موقع P.بمجرد تكوين رابطة الببتيد ، يصبح الحمض النووي الريبي في الموقع عبارة عن ببتيدل-رنا ، ويصبح الحمض الريبي النووي الريبي في موقع P فارغًا أو فارغًا ، نظرًا لأن & quotwrong & quot أنواع من الحمض النووي الريبي (tRNA) موجودة الآن في مواقع A & amp P ، لم يعد الريبوسوم مناسبًا بشكل صحيح ويتحرك أكثر كودون واحد ، يتحول peptidyl-tRNA إلى موقع P ، ويفرغ tRNA إلى موقع E ويترك موقعًا فارغًا لعقد AA-tRNA التالي. ثم يتم تحرير الحمض الريبي النووي النقال الفارغ أو غير المحمل ليتم إعادة تحميله واستخدامه مرة أخرى.

(2). أي جزء يتحرك فعلا؟في النشرة 13 ب ، في الخطوتين 5 و 6 ، يبدو أن الريبوسوم يحرك كودونًا واحدًا باتجاه نهاية الرسالة. من المحتمل أن يبقى الريبوسوم في موضع ثابت ويقوم mRNA بدفع كودون واحد عبر الريبوسوم في اتجاه 5 ، كما هو موضح في الخطوة 2 & # 8594 3. (بمعنى آخر ، إذا تم رسمه بشكل صحيح ، يتحرك mRNA إلى اليسار بدلاً من الريبوسوم يتحرك إلى اليمين.) لا يتحرك Messenger RNA و tRNA بالنسبة لبعضهما البعض ولكن يتم تجميعهما معًا. لاحظ أن التأثير هو نفسه سواء تحرك الريبوسوم أو الرنا المرسال (& amp؛ tRNAs المرفقة) - يتم إزاحة كودون واحد للريبوسوم و mRNA بالنسبة لبعضهما البعض وكل تحولات الحمض الريبي النووي النقال تتجه إلى أسفل موقع واحد. في كلتا الحالتين تنظر إليه ، ينتقل الحمض الريبي النووي النقال الفارغ إلى موقع E ، وينتقل الحمض الريبي النووي الريبي الببتيديل إلى موقع P ، ويصبح الموقع A فارغًا ، ويكون جاهزًا للـ AA-tRNA التالي.

(3). يستهلك تخليق البروتين الكثير من الطاقة . تتطلب الحركة وربط الحمض النووي الريبي (tRNA) طاقة نتجاهلها. ربما تحتاج إلى تقسيم 5 P على الأقل من ATP (أو GTP) لكل AA مضاف إذا قمت بحساب جميع الخطوات المتضمنة ، وليس فقط نمو سلسلة الببتيد. لذا فإن صنع البروتينات هو إجراء مكلف للغاية ، كما أن تصنيع البروتينات غير الضرورية يعد إهدارًا كبيرًا. نتيجة لذلك ، كان هناك اختيار قوي للتنظيم الفعال لتخليق البروتين كيف سيتم شرح عمل التنظيم في المرة القادمة. (لمشاركة GTP في الترجمة ، انظر أشكال Becker. 22-8 & amp22-10 [20-8 & amp 20-10].)

لمراجعة كيفية ملاءمة مواقع A & amp P ، جرب المشكلة 7-12 ، الجزء ج.

د. Polysomes.
يمكن لأكثر من ريبوسوم قراءة رسالة واحدة في وقت واحد. يلتصق الريبوسوم الأول بالقرب من نهاية الرنا المرسال 5 '. ثم يتحرك الريبوسوم (انظر الملاحظة أدناه) أسفل mRNA باتجاه النهاية 3 ، مكونًا البروتين. بمجرد أن يتحرك الريبوسوم بعيدًا بدرجة كافية لأسفل ، يمكن أن يلتصق الريبوسوم الثاني خلفه (على الجانب 5 ') ويتبع الريبوسوم الأول أسفل الرسالة. عندما يتحرك كل ريبوسوم نحو النهاية 3 ، مما يجعل البروتين ، يلتصق ريبوسوم آخر بعده حتى يتم تغطية الرنا المرسال بأكمله بالريبوسومات. يظل الرنا المرسال مغطى بالريبوسومات على الرغم من أن بعض الريبوسومات تنتهي وتتساقط من الطرف الثالث ، بينما يلتصق البعض الآخر باستمرار عند الطرف الخامس. يسمى الرنا المرسال المغطى بالعديد من الريبوسومات متعدد الريبوسوم أو متعدد الجسيمات باختصار. الخزائن 12.13.

ملاحظة: يفترض هذا الوصف أن الريبوسومات تتحرك أسفل mRNA ، من 5 'إلى 3'. والنتيجة هي نفسها إذا افترضت أن الريبوسومات تبقى في مكانها بينما يتحرك الرنا المرسال عبر الريبوسومات ، نهاية 5 أولاً. بمجرد انزلاق ما يكفي من الرنا المرسال عبر الريبوسوم الأول ، يمكن للريبوسوم الثاني أن يلتصق بالفراغ الموجود على الطرف 5 'ويمكن أن يخترق هذا الريبوسوم التالي ، وهكذا.

لمراجعة الأشكال المتعددة ، جرب المشكلة 7-16 ، الجزء ب.

في المرة القادمة: أي تفاصيل لما سبق لم نصل إليها ، بالإضافة إلى تفاصيل بنية الريبوسوم ووظيفة الأمبير ، وتحميل الحمض الريبي النووي النقال ، واختتام الترجمة. ثم (1) ماذا يحدث عندما يخطئ التركيب الجزيئي ، و (2) كيف يتم تنظيم تخليق البروتين في بدائيات النوى؟

حقوق النشر لعام 2006 لديبورا موشوفيتز ولورنس شاسين قسم العلوم البيولوجية جامعة كولومبيا نيويورك ، نيويورك


محتويات

يحتوي الجين H19 على 3 مواقع ربط من النوع Sp1 ، ولكن هذه المواقع الثلاثة موجودة في جزء من التسلسل الذي لم يُظهر أي نشاط نسخي في فحوصات الحذف. [10] نتيجة لذلك ، لا يُتوقع أن تساهم مواقع الربط Sp1 هذه كثيرًا في تنظيم نسخ الجين H19. يحتوي تسلسل الجين H19 أيضًا على مواقع ربط لعائلة عوامل النسخ C / EBP. [10] يحتوي أحد مواقع ربط عامل النسخ C / EBP أيضًا على موقع CpG. [10] مثيلة في المختبر لموقع CpG هذا على بناء DNA تمنع بشدة نسخ جين H19. [10]

في خطوط الخلايا المشتقة من سرطان المشيمة البشري ، Kopf وآخرون. وجدت أن نسخ H19 كان تحت السيطرة المتزامنة لكل من منطقة المصب 5 "المنبع و 3". [11] كوبف وآخرون. اقترح أن هذا التنظيم المتزامن وثنائي الاتجاه لـ H19 قد يشمل عضوًا من عائلة عامل النسخ AP2. [11]

تم أيضًا إثبات أن النسخ الجيني H19 يتم تنشيطه من خلال وجود عامل النسخ E2F1. [12] [13]

أكواد الجينات H19 لمنتج 2.3 كيلو بايت من الحمض النووي الريبي. [14] يتم نسخها بواسطة RNA polymerase II ، مقسم ومتعدد الأدينيلات ، ولكن لا يبدو أنه مترجم. [15]

بعد العديد من الدراسات ، خلص الباحثون أخيرًا إلى أن المنتج النهائي لجين H19 هو حبلا RNA للأسباب التالية:

  • يتم حفظ منتج H19 RNA تطوريًا على مستوى النيوكليوتيدات في البشر والقوارض.
  • لا يوجد إطار قراءة مفتوح معروف يحتوي H19 mRNA على أكواد التوقف في جميع إطارات القراءة الثلاثة [15]
  • لا تحتوي نسخة cDNA من H19 البشري على الإنترونات القصيرة التي تتميز بها الجينات المطبوعة [16]
  • على الرغم من الحفاظ على تسلسل الحمض النووي الريبي بشكل كبير تطوريًا ، على مستوى الأحماض الأمينية ، كان هناك غياب تام للحفظ [16]
  • كشف تحليل الطاقة الحرة (الديناميكا الحرارية) لتسلسل الحمض النووي الريبي H19 عن العديد من هياكل الحمض النووي الريبي الثانوية المحتملة ، بما في ذلك 16 حلزونيًا وحلقات دبوس شعر مختلفة.
  • كشف التهجين في الموقع لـ H19 RNA أنه يتم توطينه في جسيم بروتين نووي حشوي ، مما دفع البعض إلى اقتراح أن RNA H19 يعمل كمنظم ريبوري. [17]

كشفت تجارب فقدان الوظيفة والإفراط في التعبير على H19 شيئين:

  1. فقدان H19 ليس مميتًا في الفئران [18]
  2. يعتبر الإفراط في التعبير عن H19 طفرة سائدة وقاتلة [14]

تعبر الفئران التي فقدت وظيفة H19 عن النمط الظاهري للنمو الزائد مشابهًا للأطفال المصابين بـ BWS. [18] وقد دفع هذا الباحثين إلى اقتراح أن الوظيفة الوحيدة لتعبير H19 RNA هي تنظيم التعبير عن IGF2 (عامل نمو الأنسولين 2). [18] يمكن أن يكون الإفراط في التعبير عن IGF2 مسؤولاً عن فرط النمو ، وبشكل عام ، يتم التعبير عن IGF2 في غياب H19. تميل أجنة الفئران التي تفرط في التعبير عن H19 إلى الموت بين اليوم الجنيني 14 والولادة. [14] برونكو وآخرون. اقترح سببان لوفاة الإفراط في التعبير عن H19 في الفئران الجنينية:

  1. تسبب الإفراط في التعبير عن H19 في الأنسجة حيث يتم التعبير عنه بشكل طبيعي (على سبيل المثال ، الكبد والأمعاء) في آثاره المميتة [14]
    • هذا يعني أن جرعة الجين H19 تخضع لرقابة صارمة في الجنين
  2. تسبب التعبير عن H19 في الأنسجة التي لا يتم التعبير عنها عادةً (على سبيل المثال ، الدماغ) في آثاره المميتة [14]

في المشيمة المبكرة (6-8 أسابيع من الحمل) ، يتم التعبير عن كل من أليلات H19 الأبوية (الأم والأب). [19] [20]

بعد 10 أسابيع من الحمل وفي المشيمة الكاملة ، هناك تعبير حصري لـ H19 من كروموسوم الأم. [19] [20] في الجنين ، يوجد تعبير الأمهات عن H19 في أنسجة الأديم الباطن والأديم المتوسط. [14] يشير التعبير المنظم لـ H19 ، من biallelic إلى أحادي الموازي ، خلال التطور الجنيني إلى أن التنظيم ضروري لنمو الأنسجة الجنينية وخارجه. [19] مباشرة بعد الولادة ، يتم تنظيم تعبير H19 في جميع الأنسجة باستثناء العضلات الهيكلية. [14]

دراسات تانوس وآخرون. تشير إلى أن تراكم H19 RNA في خلايا العضلات الهيكلية يرجع فقط إلى استقرار هذا الحمض النووي الريبي في خلايا العضلات أثناء التمايز. [21]

في الإناث ، يتم التعبير عن H19 بعد الولادة خلال فترة البلوغ والحمل في الغدد الثديية وفي الرحم أثناء الحمل. [22]

دراسة بواسطة شوشاني وآخرون. يشير إلى استمرار ظهور H19 بكميات كبيرة في الكبد بعد الولادة ، وتحديداً في خلايا الكبد ثنائية الصبغة. [23]

يُعتقد أن البصمة الجينية قد نشأت بسبب المصالح المتضاربة لجينات الأم والأب أثناء الحمل. [24]

خلال فترة الحمل ، يريد الأب من الأم أن تخصص أكبر قدر ممكن من مواردها من أجل نمو (منفعة) نسله. [24] ومع ذلك ، في نفس فترة الحمل ، ترغب الأم في الحفاظ على أكبر قدر ممكن من مواردها من أجل الولادات المستقبلية دون المساس بصحة الطفل (الأطفال) الذي تحمله حاليًا. [24]

تحتوي H19 على منطقة ميثلة تفاضلية وهي أيضًا منطقة تحكم في الطباعة. تتم ميثلة منطقة التحكم في الطبع بشكل تفاضلي في CpGs وفقًا لميراث الوالدين. عادةً ما تكون النسخة الأبوية لـ H19 ميثلة وصامتة بينما تكون نسخة الأم ناقصة الميثيل أو غير ميثلة ويتم التعبير عنها في خلية النسل. ترتبط مثيلة محفز H19 ارتباطًا سلبيًا بتعبير H19. [25]

عندما تصل مثيلة المحفز إلى 100٪ ، يقترب تعبير H19 من ذلك المحفز من 0. [25] في نفس الوقت الذي ينخفض ​​فيه تعبير H19 ، يزداد التعبير عن IGF2 ، وهو جين مجاور على الكروموسوم 11. [25]

تنمو الخلايا المعالجة بآزاد ، وهو عامل مزيل للميثيل ، بشكل أبطأ بكثير من الخلايا المزروعة في غياب آزاد. [25] في الوقت نفسه ، يزداد تعبير H19 بينما يقل تعبير IGF2 في وجود Azad. [25] قد يكون تقليل تعبير IGF2 سببًا لنمو أبطأ للخلايا المعالجة بآزاد. كذلك ، في خط خلايا سرطان المثانة بالفأر ، حيث ينتج عن ترنسفكأيشن الحمض النووي البشري H19 تعبيرًا عاليًا عن H19 ، يقلل مثيلة محفز H19 من التعبير عن H19. [20] يُظهر أليل H19 الأبوي ، وهو صامت بعد الولادة ، زيادة مثيلة CpGs في محفزها مع وقت الحمل في الجنين. [20] يبدو قاطعًا أن جين H19 يتم التحكم فيه جينيًا عن طريق المثيلة ، حيث تمنع المثيلة على أو بالقرب من أليل واحد التعبير عن هذا الأليل. كذلك ، بناءً على نتائج Banet وآخرون.، يبدو أن البصمة الوظيفية H19 تحدث أثناء تطور المشيمة المبكر. [20]

بالإضافة إلى ذلك ، فقد لوحظ أن فقدان الميثلة في الجين المطبوع H19 مرتبط بفرط الميثيل المحفز للجين MTHFR في عينات السائل المنوي من الذكور المصابين بالعقم. [9] وبالمثل ، فإن منطقة 6 من H19 المرتبطة بموقع ربط CTCF يمكن أيضًا أن تكون ناقصة الميثيل باستخدام فرط ميثيل محفز الجين MTHFR. [9]

السمة المشتركة للجينات المطبوعة هي التكرار غير المتزامن أثناء مرحلة تخليق الحمض النووي للدورة الانقسامية. [16] يمكن أن يختلف تكاثر أليلين من نفس الجين باختلاف الأصل الذي نشأ منه الأليل. [16] على الكروموسوم البشري 11p15 ، يتكاثر أليل H19 الأبوي الميثليلي مبكرًا في المرحلة S بينما يتكاثر الأليل الأمومي ناقص الميثيل لاحقًا. [16] دراسات بيرجستروم وآخرون. قرروا أن أليل H19 الأمومي المتكرر لاحقًا مرتبط بـ CTCF ، وأن ارتباط CTCF هذا هو الذي يحدد وقت تكرار H19. [16]

دليل لتحديد H19 باعتباره أحد مسببات الأورام:

  • يبدو أن الإفراط في التعبير عن H19 مهم في تطور خلايا سرطان المريء والقولون والمستقيم [26]
  • الخلايا التي تعبر عن H19 قادرة على تكوين مستعمرات أكبر في أجار ناعم في مقايسات نمو مستقلة عن الإرساء مقارنة بعنصر التحكم. [27]
  • يقلل تنظيم H19 في خلايا سرطان الثدي والرئة من استنساخها ونموها المعتمد على الإرساء [28]
  • أدى الحقن تحت الجلد لـ H19 في الفئران إلى تعزيز تطور الورم.
  • الأورام التي تشكلت عن طريق حقن خلايا سرطان المثانة في الفئران تعبر عن H19 قبل الحقن ، لم تعبر خلايا سرطان المثانة هذه عن H19. [29]
  • يعزز التعبير خارج الرحم H19 في الجسم الحي من إمكانية تكون الأورام للخلايا السرطانية [30]
  • c-Myc ، وهو أحد مكونات الورم الذي يعمل كمنظم لنسخ الجينات ، ويحفز التعبير عن H19 [28]
  • إن هدم H19 في الإجهاد الناقص يقلل من تحريض p57 [30]

دليل ضد تحديد H19 باعتباره أحد مسببات الأورام:

  • لم تؤثر كمية H19 RNA المنقولة إلى خلايا سرطان الثدي: تكاثر الخلايا أو توقيت دورة الخلية أو النمو المعتمد على الإرساء [27]
  • تعبر الخلايا الجذعية الوسيطة الورمية عن مستويات عالية من H19 مقارنة بالخلايا الجذعية الوسيطة غير الورمية. أدت الضربة القاضية لـ H19 في الخلايا السرطانية إلى تقليل قدرتها على تكوين الورم بشكل ملحوظ [23]

كتحرير جين الحمض النووي الريبي الورمي

تعريف جين الورم:

من الأفضل تعريف H19 ، على الرغم من امتلاكه لخصائص الأورام ، على أنه جين الحمض النووي الريبي الورمي للأسباب التالية:

  • المنتج النهائي لجين H19 هو RNA [31]
  • يتم التعبير عن H19 بدرجة عالية قبل الولادة وتخفيض التنظيم بعد الولادة [19]
  • بعد الولادة ، يتم التعبير عن H19 بمستويات عالية في الخلايا السرطانية [14]

تم العثور على زيادة تعبير H19 في السرطانات التالية: أورام قشر الكظر ، ورم المشيمة ، وسرطان الخلايا الكبدية ، وسرطان المثانة ، وسرطان المبيض المصل الظهاري ، وسرطان الرأس والرقبة ، وسرطان بطانة الرحم ، وسرطان الثدي ، وسرطان الدم / سرطان الخلايا الليمفاوية الحادة ، ورم ويلمز الجرثومي ، وسرطان الخصية سرطان الخلايا وسرطان المريء وسرطان الرئة. [12] [19] [20] [21] [25] [32] [33] [34] [35]

عدم استقرار الجينوم تحرير

غالبًا ما تتعرض سلامة الحمض النووي الخلوي للخطر في السرطان. يمكن أن يشير عدم استقرار الجينوم إلى تراكم نسخ إضافية من الحمض النووي / الكروموسومات ، أو عمليات نقل الكروموسومات ، أو انقلاب الكروموسومات ، أو حذف الكروموسومات ، أو الانقطاعات المفردة في الحمض النووي ، أو الانقطاعات المزدوجة في الحمض النووي ، أو إقحام المواد الغريبة في الحلزون المزدوج للحمض النووي ، أو أي شيء غير طبيعي التغييرات في بنية الحمض النووي من الدرجة الثالثة التي يمكن أن تسبب إما فقدان الحمض النووي ، أو سوء التعبير عن الجينات. يبدو أن تعبير H19 مرتبط بإحكام ببلويد الخلية. تعبر خلايا الكبد ثنائية الصبغة عن مستويات عالية من H19 ، في حين أن جزء الخلايا متعددة الصبغيات لا يعبر عن H19. أيضًا ، تُظهر الخلايا الجذعية الوسيطة ثنائية الصبغيات مستويات عالية من H19 مقارنة بالخلايا الجذعية متعددة الصبغيات. تؤدي الضربة القاضية لـ H19 إلى زيادة تعدد الصبغيات للخلايا الجذعية الوسيطة ، وأدى تعدد الصبغيات المستحث إلى تقليل التعبير عن H19 ، مما يوفر رابطًا مباشرًا بين تعبير H19 وكمية الحمض النووي داخل الخلية. [23]

تحرير أورام قشر الكظر

على عكس معظم السرطانات الأخرى ، يبدو أن أورام قشر الكظر قد قللت من التعبير عن H19. لتحديد سبب محتمل لخفض تنظيم H19 ، Gao وآخرون. درس مثيلة 12 موقعًا من مواقع CpG في محفز H19 في الغدد الكظرية الطبيعية ، وتضخم ، والورم الحميد ، وسرطان الغدة الكظرية. ووجدوا أنه في الأورام السرطانية ، كان هناك المزيد من مثيلة CpGs أكثر من الغدد الكظرية العادية ، وتضخم الغدة الكظرية. [25] ونتيجة لذلك ، كان التعبير الطبيعي عن H19 قابلاً للاكتشاف في الغدة الكظرية الطبيعية وتضخم الغدة الكظرية ، ولكن في الأورام السرطانية والأورام الغدية ، كان هناك تعبير أقل عن H19 مقترنًا بتعبير IGF2 القابل للاكتشاف (المتزايد). [25]

يوفر وجود تعبير IGF2 RNA عندما تم تنظيم H19 RNA دليلًا إضافيًا على أن تعبير IGF2 مرتبط بإحكام بغياب تعبير H19 ويعتمد عليه. كذلك ، قد يكون فقدان H19 في سرطانات الغدة الكظرية مؤشرًا على نشاط مثبط الورم بواسطة H19 ، مما أدى إلى Gao. وآخرون. للإشارة إلى أن فقدان H19 والمكاسب اللاحقة لـ IGF2 قد يكون له دور في تحريض سرطان الغدة الكظرية. على الرغم من أن جاو وآخرون. وجد أنه لا يوجد موقع مثيلة واحد لـ CpG كان أكثر أهمية من المواقع الأخرى في تقليل تنظيم تعبير H19 ، فقد وجدوا أن الزيادة في مثيلة CpG في سرطان الغدة الكظرية تتبع نمط مثيلة الغدة الكظرية الطبيعية وتضخم الغدة الكظرية. بلغ متوسط ​​نسبة المثيلة لـ H19 CpGs ذروته في الموقعين 9 و 10 في تضخم الغدة الكظرية الطبيعي والورم الحميد والسرطان الكظري وأقل متوسط ​​نسبة مثيلة لـ H19 CpGs انخفض في الموقع 7 في تضخم طبيعي ، ورم غدي وسرطان الغدة الكظرية.

يكون متوسط ​​نسبة المثيلة لـ H19 CpGs في الموقعين 13 و 14 ، بعد موقع بدء النسخ ، غير مهم بين الغدد الكظرية الطبيعية وتضخمها والورم الحميد وسرطان الغدة الكظرية. وذلك لأن مثيلة CpGs بعد موقع بدء النسخ يُفترض أنها تتداخل مع RNA polymerase II أثناء النسخ. نقطة أخرى مثيرة للاهتمام هي الاختلاف الكبير في مثيلة CpG في الموقع 11 بين الغدة الكظرية الطبيعية وتضخم الغدة الكظرية. متوسط ​​نسبة مثيلة CpG في الموقع 11 لتضخم الغدة الكظرية والورم الحميد يختلف اختلافًا كبيرًا عن الغدة الكظرية الطبيعية وسرطان الغدة الكظرية ، مما يؤدي إلى Gao وآخرون. للإشارة إلى أن الموقع 11 هو CpG الأولي الميثلي الذي يؤدي في النهاية إلى انتشار مثيلة محفز H19. [25]

تحرير المشيمة

سرطانة المشيمة ، على عكس سرطان الغدة الكظرية ، قامت بترتيب H19 وتعبير IGF2 المنظم. [19] ومع ذلك ، فإن تعبير H19 المنتظم جاء من أليلات تمت ميثليتها بالكامل. [19] أظهرت الأورام السرطانية المشيمية التي تمت إزالتها جراحيًا من المرضى البشر أيضًا محفز H19 مميثل بشدة مع تعبير محسن عن H19. [19] قاد هذا الباحثين Arima وآخرون. للإشارة إلى أنه في حالات الأورام المشيمية ، تم تحوير محفز H19 ، مما يسمح له بالتغلب على قمع النسخ لمثيلة CpG للمروج.

تحرير سرطان الخلايا الكبدية

في سرطان الخلايا الكبدية ، يتغير التعبير عن H19 و IGF2 عادةً من أحادي الموازي إلى أحادي الخلية. [30] في في المختبر دراسات ، زراعة خطوط خلايا سرطان الخلايا الكبدية في حالة نقص التأكسج المنتظم في التعبير H19. [30] ما إذا كان فقدان البصمة لمحفز H19 هو سمة من سمات سرطان الخلايا الكبدية غير معروف ، حيث أن بعض خطوط الخلايا تظهر فقدان البصمة بينما لا تظهر خطوط أخرى.

سرطانات المثانة تحرير

الغشاء المخاطي للمثانة هو أحد الأنسجة التي تعبر عن مستويات عالية من H19 RNA قبل الولادة. [35] في سرطانات المثانة ، يتم تنظيم H19 أيضًا ويوجد في معظم المراحل. [20] كان وجود H19 RNA أقوى ما يكون في سرطانات المثانة (التي تم أخذ عينات منها في الموقع) والتي تميل إلى التقدم بسرعة إلى السرطان الغازي وكذلك سرطانات الخلايا الانتقالية الغازية. [36]

في عينات سرطان المثانة ، لوحظ فقدان البصمة في موقع H19. [29] Verhaugh وآخرون. بحثت في تعدد الأشكال في جين H19 ووجدت أن بعض أشكال تعدد الأشكال متغايرة الزيجوت ، مثل rs2839698 TC ، كانت مرتبطة بانخفاض خطر الإصابة بسرطان المثانة غير الغازي للعضلات وكذلك سرطان المثانة بشكل عام ، ومع ذلك ، اختفت هذه الرابطة بالنسبة لمتجانسة الزيجوت (CC) . [37]

تحرير سرطان بطانة الرحم / المبيض

في أنسجة بطانة الرحم الطبيعية ، لا يوجد تعبير H19 ومع ذلك ، في سرطان بطانة الرحم ، يتم التعبير عن H19. [21] يزداد مستوى التعبير عن الحمض النووي الريبي H19 في الخلايا الظهارية لبطانة الرحم مع فقدان تمايز الأنسجة في سرطان بطانة الرحم. [21]

في سرطانات المبيض ، 75٪ من الأورام الخبيثة المنخفضة و 65٪ من سرطانات المبيض الغازية هي H19 RNA إيجابية. [32]

تحرير سرطان الثدي

لا تُظهر أنسجة الثدي الطبيعية H19 RNA ، إلا خلال فترة البلوغ والحمل في الغدد الثديية. [38]

ومع ذلك ، في سرطان الثدي ، 72.5٪ من سرطان الثدي تمت دراسته بواسطة Adriaenssens وآخرون. أظهر زيادة في التعبير عن H19 بالمقارنة مع أنسجة الثدي الطبيعية. من الأنسجة التي تحتوي على H19 المنتظم ، 92.2٪ من الخلايا اللحمية وفقط 2.9٪ من الخلايا الظهارية. [38] دراسات بيرتو وآخرون. اكتشفوا أيضًا أن الإفراط في التعبير عن H19 في خلايا سرطان الثدي يعزز التكاثر. [13] إن التعبير عن H19 في هذه الخلايا مستقل أيضًا عن بروتين مثبط الورم p53 وعلامة دورة الخلية Ki-67. [38] ومع ذلك ، فإن وجود بروتين مثبط الورم pRb وعامل النسخ E2F6 كافيان لقمع التعبير عن H19 في خلايا سرطان الثدي. [13]

في التجارب التي أجراها دويل وآخرون.، وجد أن MCF-7 ، وهو خط خلية سرطانة غدية في الثدي ، [39] لا يعبر عن جين H19 ولكن السطر الفرعي من MCF-7 مع النمط الظاهري لمقاومة الأدوية المتعددة ، MCF-7 / AdrVp ، لديه انتفاخ في H19. [34] ومن الغريب أن خلايا MCF-7 / AdrVp العائدة للطفرات التي فقدت مقاومتها للأدوية المتعددة وأصبحت حساسة للأدوية فقدت أيضًا تعبير H19. [34] خلايا MCF-AdrVp المقاومة للأدوية لا تفرط في التعبير عن بروتين P-glycoprotein ، وهو عبارة عن مضخة تدفق غشاء خلوي توجد عادة في الخلايا المقاومة للأدوية المتعددة بدلاً من ذلك ، فإنها تفرط في التعبير عن بروتين سكري غشائي 95kD p95. [34] p95 ، أو NCA-90 ، مرتبط بمولدات المضادات السرطانية المضغية ، والتي وجد أنها تقلل من سمية الأدوية بواسطة Kawaharata وآخرون. [40] [41]

NCI-H1688 ، وهو عبارة عن خط خلايا سرطان الرئة البشري الذي يعرض مقاومة للأدوية المتعددة ، وكذلك الإفراط في التعبير عن p95 (NCA-90) و H19. [34] لم يتم العثور على سلالات خلوية أخرى مع النمط الظاهري لمقاومة الأدوية المتعددة للإفراط في التعبير p95 (NCA-90) بالتزامن مع H19. [34]

تحرير سرطان الحنجرة

يتم التعبير عن H19 بشكل مفرط في سرطانات الخلايا الحرشفية الحنجرية التي تنتكس بالمقارنة مع تلك التي لا تنتكس. في دراسة تجريبية تهدف إلى تطوير مصنف تنبؤي لهذا السرطان ، كان H19 أقوى مؤشر على الانتكاس. تم التعبير عنه بشكل مفرط في السرطانات التي طورت لاحقًا تكرارًا محليًا أو بعيدًا. لم يرتبط تعبيره بتعبير IGF2 و H19 المفرط من غير المرجح أن يكون نتيجة بسيطة لفقدان بصمة الموضع الذي يحتوي على H19 و IGF2 [42]

تحرير ورم ويلمز

ورم ويلمز هو سرطان الكلى الذي يحدث بشكل شائع في مرحلة الطفولة. تم الإبلاغ عن ارتباط مع H19. [43]

لا يُعرف حاليًا الدور الدقيق لـ H19 RNA داخل الخلية. هناك العديد من المواد والحالات المعروفة لتنشيط نسخ H19 وهناك العديد من التأثيرات المعروفة لـ H19 RNA على نشاط / حالة دورة الخلية ، على الرغم من أن كيفية تأثير H19 RNA على وجه التحديد لا تزال غير معروفة.

المؤثرات المنبع - تحرير التنظيم الهرموني

دراسة سابقة أجرتها Adriaenssens وآخرون. على H19 يرتبط الإفراط في التعبير عن H19 بوجود مستقبلات الستيرويد. [22]

وجدت دراسات أخرى أن 17-β-estradiol ، الشكل السائد للإستروجين ، والكورتيكوستيرون كانا قادرين على تحفيز نسخ H19 في الرحم بشكل فردي ، بينما أدى وجود البروجسترون إلى تثبيط هذا التأثير. [22] تاموكسيفين هو مادة رابطة تنافسية لمستقبلات هرمون الاستروجين وغالبًا ما يستخدم في العلاج الكيميائي لسرطان الثدي. في حين أن 17-β-estradiol وحده حفز نسخ H19 في خلايا MCF-7 ، فإن إضافة عقار تاموكسيفين يمنع نسخ H19 ، مما يدل على وجود دور مفترض للهرمونات في نسخ H19. [22]

تأثيرات المصب - تولد الأوعية ، والتمثيل الغذائي ، وغزو الأنسجة والهجرة تحرير

عندما تم نقل خط خلية سرطان المثانة ، T24P ، الذي لا يعبر عن H19 ببنية DNA التي تعبر عن جين H19 تحت سيطرة محفز الفيروس المضخم للخلايا ، شوهدت العديد من التغييرات في الخلايا الناتجة عند مقارنتها بكل من خط الخلايا T24P الأصلي و بناء الحمض النووي H19-antisense خط خلية T24P المنقولة. بينما لم يكن هناك اختلاف في الانتشار في 10 ٪ FCS (حالة طبيعية) بين خطوط الخلايا الثلاثة ، عندما نمت في 0.1 ٪ FCS (مصل جائع) ، حافظت الخلايا المنقولة H19 على معدل نموها بينما حافظت كل من مجموعة التحكم والمضاد H19 خفضت الخلايا المصابة بالعدوى المنقولة معدل تكاثرها بحوالي 50٪. [44]

عندما تم قياس تحريض p57 في 0.1 ٪ من وسائط FCS في خطوط الخلايا الثلاثة ، كان كل من خلايا H19 المنقولة والمضادة للحساسية قد قامت بتنظيم p57 بشكل كبير ، ومع ذلك ، أظهرت الخلايا المنقولة بـ H19 انخفاضًا كبيرًا في التنظيم لـ p57 في 0.1 ٪ FCS مقارنة بـ 10 ٪ FCS. [44] بالإضافة إلى ذلك ، في حين أن التعبير عن PCNA ، المطلوب لتقدم دورة الخلية إلى ما بعد المرحلة S ، تم تقليله بشكل كبير في جميع خطوط الخلايا الثلاثة ، كان التخفيض حوالي 80٪ -90٪ في الخلايا المنقولة H19 المضاد للعدوى والمضادة للحساسية وفقط 30٪ في H19 منقولة الخلايا. [44]

أظهر فحص الفروق في الجين المعبر عنه بين الخلايا المنقولة H19 والخلايا المنقولة H19 المضادة للتحسس أن الجينات التالية قد تم تنظيمها: uPar ، c-src kinase ، tyrosine kinase 2 metogen-activated kinase kinase ، tyrosine kinase 2 ، c- jun و JNK1 و Janus kinase 1 و TNF-a و interleukin-6 وعامل النمو الشبيه بعامل النمو المرتبط بالهيبارين وجزيء التصاق داخل الخلايا 1 و NF-κB و ephrin A4 و ezrin. [44] يُقترح أيضًا أن تكون الأنجيوجينين و FGF18 أهدافًا نسخية محتملة للحمض النووي الريبي H19. [30] نتيجة للوظائف ومسارات الإشارات التي تشارك فيها الجينات المنتظمة في H19 RNA ، فقد تم اقتراح أن H19 RNA يلعب أدوارًا مهمة في غزو الأنسجة ، والهجرة ، وتكوين الأوعية في تكوين الأورام. [44]

لوتين وآخرون. وجد أيضًا أن الإفراط في التعبير عن H19 ينظم بشكل إيجابي thioredoxin بعد النسخ. [45] Thioredoxin هو بروتين مهم لتفاعلات الاختزال والأكسدة التي تدخل في عملية التمثيل الغذائي داخل الخلية ، وغالبًا ما توجد بمستويات عالية في الأنسجة السرطانية التي تفرط أيضًا في التعبير عن H19 RNA. [45]

يرتبط تعبير H19 و IGF2 ارتباطًا وثيقًا ، حيث يتم التعبير عنهما في نفس الأنسجة أثناء نمو الجنين ، وإن كان ذلك من اختلاف الأليلات الأبوية. [18]

لا يتم فقدان هذا التعبير المقترن إلا في حالات فقد البصمة (الميثيل CpG الموروثة) أو طفرة المروج. [46]

يلعب فرط الميثيل لمحفز H19 على الأليل الأبوي دورًا حيويًا في السماح بالتعبير عن الأليل الأبوي لـ IGF2. [25] في الفئران الخالية من DNMT ، يتم أيضًا إسكات الأليل الأبوي لـ IGF2 لأن محفز H19 الأبوي لم يعد مميثلًا ومقموعًا. [18] قد يكون سبب الاقتران الوثيق بين تعبير H19 و IGF2 أنهما يشتركان في نفس مُحسِّن الجين 3. [18] عندما تم حذف مُحسِّن 3 ، الباحثون لايتون وآخرون. وجدت انخفاض في تعبيرات H19 و IGF2 RNA في الأمعاء والكبد والكلى ، ومع ذلك ، لم تتأثر حالة المثيلة لهذه الجينات بالمُحسِّن المحذوف. [18] الاقتراحات حول سبب تنشيط H19 بشكل تفضيلي بواسطة مُحسِّن 3 بدلاً من IGF2 هي أن H19 لديه محفز أقوى من IGF2 وأن جين H19 أقرب فعليًا إلى معززات 3 من جين IGF2. [47]

من الجدير بالملاحظة أن الفئران التي ترث محذوفة H19 الأم وجين IGF2 الأب المحذوف لا يمكن تمييزها عن الفئران البرية في وزن الولادة ونمو ما بعد الولادة. [47] الفئران التي ترث فقط جين H19 الأمومي المحذوف ، أظهرت فرط نمو جسدي بينما الفئران التي ترث فقط جين IGF2 الأبوي المحذوف أظهر نموًا جسديًا عند مقارنته بالفئران البرية. [47] يشير هذا إلى أن فقدان H19 ليس مميتًا ، وأن تعبير H19 يحكم قمع IGF2 ، وأن الإفراط في التعبير عن IGF2 مسؤول عن النمط الظاهري للنمو الزائد الذي لوحظ في وراثة الأم لجين H19 محذوف. [47]

في حين أن وظائف H19 RNA في الخلية لا تزال غير واضحة ، فإن وجودها في العديد من أنواع الخلايا السرطانية يشير إلى أنه يمكن استخدامه كعلامة ورم للتشخيص الأولي ، وتكرار الإصابة بالسرطان وإمكانية الإصابة بالسرطان. [21] [36] [48]

العلاج الجيني تحرير

أدى تنشيط محفز H19 في الخلايا السرطانية (وصمته في الأنسجة الطبيعية) إلى اقتراح استخدام محفز H19 في العلاج الجيني لدفع التعبير عن الجينات السامة للخلايا في الخلايا السرطانية. [20] يتم حاليًا اختبار تجارب العلاج الجيني باستخدام محفز H19 لدفع التعبير عن الجينات السامة للخلايا على الفئران. [20]

تحرير اكتشاف المخدرات

يخضع البلازميد المكون من التسلسل التنظيمي للجين H19 الذي يدفع التعبير عن الخيط "أ" من توكسين الدفتيريا (DT-A) لاختبارات إكلينيكية كعلاج لسرطان المثانة السطحي ، [49] وسرطان المبيض [50] والبنكرياس سرطان. [51] البلازميد ، المعين BC-819 (أو DTA-H19) ، يجسد نهج العلاج الموجه ، حيث يدخل البلازميد إلى جميع الخلايا المنقسمة ، ولكن يتم تشغيل تعبير DT-A عن طريق وجود عوامل النسخ H19 الموجودة فقط في الخلايا السرطانية ، وبالتالي تدمير الورم دون التأثير على الخلايا الطبيعية.

في مركز مزدوج ، تصعيد الجرعة المرحلة الأولى / الثانية: تجربة سريرية لـ BC-819 كعلاج لسرطان المثانة السطحي ، [52] لم يتم الكشف عن أي أحداث سلبية شديدة تتعلق بالبلازميد ، ولوحظت استجابات الورم في أكثر من 70٪ من المرضى ، بما في ذلك أولئك الذين ما زال لديهم نظام وجرعة علاجية غير محسَّنة.

تم اختبار BC-819 سابقًا في الاستخدام البشري الرحيم لعلاج سرطان المثانة السطحي وسرطان المبيض وسرطان الكبد النقيلي. لم يبلغ مريض سرطان المثانة ، الذي كان مرشحًا لاستئصال المثانة الجذري عندما عولج في عام 2004 ، عن تكرار الإصابة بالسرطان ولا آثار جانبية. [52] تعرضت مريضة سرطان المبيض إلى انخفاض بنسبة 50٪ في كمية بروتين علامة سرطان المبيض CA-125 في دمها ، بالإضافة إلى انخفاض ملحوظ في عدد الخلايا السرطانية في السائل الاستسقائي. تمت معالجة المريض المصاب بسرطان الكبد المنتشر بحقن مباشر من BC-819 في الورم ، مع ملاحظة تنخر كبير في الورم.

تحرير الصيدلة الجينومية

في حين أن ملف تعريف تعبير H19 في معظم أنواع السرطان معروف ، فإن دور H19 RNA في التأثير على استجابة الخلايا السرطانية للعلاج بالعقاقير لا يزال غير معروف. ومع ذلك ، فقد اكتشفت الدراسات الحديثة التعبير عن thioredoxin و p95 (NCA-90) في الخلايا السرطانية عندما يكون H19 RNA موجودًا بكميات كبيرة. [34] [45] يمكن أن تؤدي هذه المعرفة إلى خطة علاج أكثر تخصيصًا للسرطان على سبيل المثال ، قد يشير التعبير عن p95 في خلية سرطانية مفرطة التعبير عن H19 إلى تحمل أعلى لسمية الأدوية ، لذا فإن علاج السرطان لفرد لديه مستويات عالية من H19 (و p95) قد يركز أكثر على العلاج الإشعاعي أو العلاج المناعي بدلاً من العلاج الكيميائي.

تحرير العلاج المناعي

من غير المعروف حاليًا ما إذا كان يمكن استخدام تعبير H19 للحث على استجابة مضادة للسرطان في الخلايا المناعية.


تطور متغير T7 RNA polymerase الذي ينسخ 2′-ا-ميثيل الحمض النووي الريبي

تتمتع جزيئات الحمض النووي الريبي والحمض النووي المعدلة بخصائص جديدة لا تمتلكها نظيراتها الطبيعية ، مثل مقاومة أفضل للتدهور في الخلايا وتحسين سلوك الحرائك الدوائية 1،2. على وجه الخصوص ، تعد التعديلات في 2′-OH من الريبوز مهمة لتعزيز استقرار الحمض النووي الريبي 3،4. لسوء الحظ ، من الصعب تخليق إنزيمي للأحماض النووية المعدلة بأي طول كبير لأن البوليميرات الطبيعية تتضمن نيوكليوتيدات معدلة بشكل غير فعال. في السابق ، أبلغنا عن طريقة قائمة على النشاط لاختيار متغيرات بوليميريز T7 RNA الوظيفية بناءً على قدرة بوليميريز T7 RNA على إعادة إنتاج نفسه 5. هنا ، قمنا بتعديل الإجراء الأصلي لتحديد البوليميرات التي يمكن أن تدمج بكفاءة عدة نيوكليوتيدات معدلة في موضع 2 من الريبوز. الأهم من ذلك ، تسمح طريقتنا باختيار البوليميرات التي لها عمليات معالجة جيدة ويمكن دمجها لتدمج في نفس الوقت عدة نيوكليوتيدات معدلة مختلفة في نسخة.


النتائج

من أجل تحديد طريقة أكثر فاعلية لتشخيص الفيروسات المعوية من البراز ، تمت مقارنة 230 عينة من البراز (يشتبه في وجود AFP) باستخدام طرق روتينية مختلفة: زراعة الخلايا و RT-PCR. إجمالاً ، تم العثور على 33 عينة من أصل 230 (14.4٪) إيجابية للفيروسات المعوية عن طريق زراعة الخلايا (الجدول 1).

الجدول 1

نتيجة زراعة الخلايا للكشف عن الفيروس المعوي.

فيروس خط الخلية المعزول Hep2 فيرو بحث وتطوير L20 ب GMK المجموع
فيروسات الصدى119120712
فيروسات شلل الأطفال9899512
فيروسات كوكساكي510005
الأنماط المصلية مجهولة الهوية404014
مجموع29162591333
معدل عزل الفيروس المعوي87.9%48.5%75.8%27.3%40%100%

وكالة فرانس برس: الشلل الرخو الحاد بحث وتطوير: خط خلية الساركوما العضلية المخططة L20B: خط خلية L20B هيب -2: خط الخلايا السرطانية البشرانية فيرو: خط خلية Verda Reno gMK: خط خلية الكلى القرد الأخضر RT-PCR: تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي من الذى: منظمة الصحة العالمية.

في هذه الدراسة ، بالإجماع مع دراسات أخرى ، لم يتم العثور على أي مزرعة خلوية قادرة على دعم نمو جميع الفيروسات المعوية (15 ، 16). على الرغم من كونها المعيار الذهبي للكشف عن بعض الفيروسات ، إلا أن تقنية زراعة الخلايا كانت بها بعض القيود وفشلت أحيانًا في اكتشاف الفيروسات المعوية بسبب المثبطات الموجودة في العينات ، خاصةً عندما تكون العينة عبارة عن براز (17 ، 18). في حالة الفيروسات المعوية ، تحتاج مزارع الخلايا إلى أسبوعين على الأقل للكشف عن الفيروس في العينة وهذه فرصة جيدة للفيروس لتلوث البيئة المحيطة (19 ، 20).

لهذا السبب ، كان تصميم طريقة سريعة وشديدة الحساسية لتشخيص الفيروسات المعوية في عينات البراز أمرًا بالغ الأهمية لمساعدة النظام الصحي في اكتشاف العوامل بشكل أسرع وأكثر دقة. بعد إعداد واستخدام RT-PCR للكشف عن الفيروسات المعوية في العينات ، تم تحسين معدل الكشف إلى 24٪ (55 عينة من 230) (الشكل 1). أظهر التحليل الإحصائي أن الاختلافات في الحساسية ذات مغزى.

مقارنة ثقافة الخلية وأساليب RT-PCR لعزل الفيروسات المعوية من عينات البراز.


NroRNAs & # x02013 نسخ جديدة مرتبطة بالنسخ المتماثل في فيروسات الهربس

حدد تسلسل القراءة القصيرة من الجيل التالي (SRS) ، ومؤخرًا ، تسلسل القراءة الطويلة من الجيل الثالث (LRS) العديد من جزيئات raRNA الجديدة التي يتم التعبير عنها من المناطق الجينية التي تم تعيينها بالقرب من أصول النسخ المتماثل في فيروسات مختلفة. يُفترض أن يتم إنتاج هذه النسخ المعينة على أنها أصل شبه تكاثر (nro) RNAs في فيروسات الهربس والمزيد من raRNAs في فيروسات أخرى بواسطة آلية تنظم بدء النسخ المتماثل وتوجيه تقدم repisome ، والذي يعتمد على تصادم النسخ المتماثل و أجهزة النسخ [28]. تنقسم عائلة فيروس الهربس إلى ثلاث فصائل فرعية: فيروسات الهربس ألفا ، بما في ذلك فيروس الهربس البسيط من النوع الأول (HSV-1) وفيروس Varicella-zoster (VZV) بالإضافة إلى الفيروس البيطري Pseudorabies (PRV) فيروسات هربس بيتا ، مثل الفيروس المضخم للخلايا البشرية (HCMV) وفيروسات هربس غاما ، بما في ذلك فيروس Epstein-Barr (EBV) والفيروس المرتبط بالساركوما Kaposi & # x02019s (KSHV). فيروسات الهربس لها جنسان: Varicellovirus (مثل VZV و PRV) و Simplexvirus (مثل HSV-1). يتكون جينوم فيروسات هربس ألفا وبيتا من منطقة طويلة فريدة (UL) ومنطقة قصيرة فريدة (الولايات المتحدة) ، وكلاهما يقع بين قوسين من خلال التكرارات المقلوبة (IRs) كما هو الحال في HSV-1 و VZV و HCMV ، أو فقط منطقة الولايات المتحدة محاطة بـ IRs كما هو الحال في PRV (الشكل 1). تعبر فيروسات الهربس عن مجموعة متنوعة من nroRNAs من جزء DNA حول Oris. يحتوي PRV على ثلاثة Oris ، واحدة في منطقة UL (OriL) ، واثنتان على نسختين من IRs (OriS). يتم التعبير عن CTO-S (الشكل 2 أ) ، وهو ncRNA بقوة 286 نقطة أساس ، لأول مرة في بداية تكرار الحمض النووي (في 4 & # x000a0h بعد الإصابة) [28 ، 29]. على الرغم من كونه النص الأكثر وفرة لـ PRV ، لم يتم التعبير عن CTO-S عمليًا على الإطلاق خلال المرحلة المبكرة من العدوى الفيروسية [30] ، وهو أمر نادر جدًا حتى بين النسخ الفيروسية المتأخرة. يحتوي CTO-S على شكل إسوي لموقع النسخ (TES) (CTO-AT) الذي يتداخل مع متغير UL22 TES الأطول المنحى بشكل متقارب. CTO-L هو شكل إسوي TES طويل جدًا لنسخة UL21. يتم نسخ CTO-M باستخدام إشارة poly (A) لـ UL21 كمروج. باستثناء CTO-AS ذات الوفرة المنخفضة ، فإن باقي نصوص CTO لها موقع مشترك لبدء النص (TSS). تتداخل نصوص CTO-M و CTO-L مع OriS. يتم ترميز نصوص PTO و PTO-US1 بواسطة المقاطع الجينومية الموجودة بالقرب من PRV OriLs. إن PTO هو ncRNA ولا يتداخل مع Ori ، في حين أن PTO-Us1 (الذي يمكن اعتباره شكل إسوي TSS طويل جدًا لـ US1 ، أو بدلاً من ذلك ، متغير TES من PTO) يتداخل مع OriLs. يحتوي PTO-US1 على إطار قراءة مفتوح سليم (ORF) لـ لنا 1 الجين ، لكن من غير المعروف ما إذا كانت إمكانية الترميز هذه تتحقق في الترجمة أم لا.

يحتوي VZV على نوعين من OriS ، واحد في كل منطقة IR ، لكنه يفتقر إلى OriL. تتشابه نسخ VZV NTO مع تلك الخاصة بـ PRV PTOs فيما يتعلق بمواقعها ، ومع ذلك ، فإن تسلسل هذه النصوص غير متماثل (الشكل 2 ب) [31]: على سبيل المثال ، تتداخل النصوص NTO1-3 مع ORF62 mRNA في موازٍ مضاد بطريقة ، وهذا ليس هو الحال بالنسبة لـ PTO ، فهو لا يتداخل مع ORF62-homologue IE180. إن NTO2-4 RNAs كلها غير مشفرة. لا تتداخل نصوص NTO2-3 مع OriS ، في حين أن NTO1 المقسم (المعبر عنه في شكلين TES) يتداخلان معها. علاوة على ذلك ، يتم بدء متغيرات TSS الأطول من ORF63 (ORF63-L) و ORF63-64 (ORF63-L-64) بشكل وثيق جدًا مع OriS (ORF63 متماثل مع جين US1 من PRV و HSV-1). ومن المثير للاهتمام ، أن كائنين من الكائنات الحية المرتبطة ارتباطًا وثيقًا قد تطوروا بالتوازي مع مجموعة متميزة من النصوص حول OriSs مع وظائف متطابقة مفترضة. يبدو أن تسلسل nroRNAs غير ذي صلة ، ويبدو أن موقع Ori-القريب فقط مهم. من السمات المميزة لنسخة NTO3 أنها مفرطة التحرير من A إلى I ، والتي لم يتم ملاحظتها في أي VZV RNAs أخرى [31]. لقد ثبت أن التحرير المفرط يلعب دورًا في تثبيط تداخل الحمض النووي الريبي من خلال جعل الرنا المرسال مقاومة لانقسام دايسر [32]. لا يزال يتعين استكشاف وظيفة تعديل النيوكليوتيدات هذا في VZV وأهمية قربه من أصل التكاثر الفيروسي.

التركيب الجيني لفيروسات الهربس المختلفة. تتكون جينومات فيروسات الهربس من عدد متفاوت من المناطق الفريدة والمتكررة. يمكن أن توجد أصول النسخ المتماثل إما في المناطق الفريدة أو في مناطق التكرار أو في كليهما.

الاختصارات: PRV: Pseudorabies virus VZV: Varicella-zoster virus HSV-1: Herpes simplex virus type 1 HCMV: Human cytomegalovirus EBV: Epstein-Barr virus KSHV: Kaposi & # x02019s sarcoma herpesvirus UL: منطقة طويلة فريدة من نوعها في الولايات المتحدة: منطقة قصيرة فريدة TRL: محطة طرفية تكرار منطقة UL TRS: تكرار المحطة الطرفية لمنطقة الولايات المتحدة TR: تكرار المحطة الطرفية IR: تكرار داخلي LUR: منطقة تشفير فريدة طويلة Ori: أصل النسخ المتماثل.

مواقع nroRNAs فيروس الهربس وأصول المضاعفات. يمكن أن تتداخل النصوص المرتبطة بالنسخ المتماثل مع المشرق ، أو يمكن أن تكون قريبة منها. يمكن أن تكون nroRNA متداخلة أوري نسخة غير مشفرة ، أو بدلاً من ذلك يمكن أن تكون 5 & # x002b9-UTR ، أو 3 & # x002b9-UTR منطقة TSS أو TES أطول من mRNA. يمكن أن يؤثر بدء النسخ أو إنهائه بالقرب من المشرق أيضًا على النسخ المتماثل.

تلوين المستطيل الأسود: مستطيل السهم الأصفر الشرقي: إطار القراءة المفتوح (ORF) مستطيل السهم الأزرق المتصل بخط: مستطيل السهم الأزرق intron: مستطيل السهم الأحمر mRNAs: مستطيل متقطع أحمر RNA غير مرمز: TSS غير مؤكد ومستطيل أحمر مع ثلاث نقاط سوداء: نهاية النص تنتهي بعيدًا عن الأنظار.الاختصارات: PRV: Pseudorabies virus VZV: Varicella-zoster virus HSV-1: Herpes simplex virus type 1 HCMV: Human cytomegalovirus EBV: Epstein-Barr virus KSHV: Kaposi & # x02019s sarcoma herpesvirus

على عكس PRV ، HSV-1 لنا 1 يقع الجين في منطقة الولايات المتحدة ولكنه ينتج أيضًا نصوصًا متداخلة لـ OriS: أزواج ncRNA 5 & # x002b9-coterminal ، و OriS-RNA1 و OriS-RNA2 (الشكل 2 ج). OriS-RNA1 وقد ثبت أنه يتم التعبير عنه باستخدام حركية مبكرة ، في حين تم التعبير عن OriS-RNA2 هو نسخة متأخرة [33]. علاوة على ذلك ، فإن الشكل الإسوي الأطول لنسخة US1 يتداخل جزئيًا مع OriS بـ 5 & # x002b9-UTR [33]. وبالمثل ، تتداخل أيضًا 5 & # x002b9-UTRs لمتغيرات نسخة US12 مع OriS. يقع OriL في موقع مختلف عن موقع PRV ، لكن هذا الموقع الجينومي يعبر أيضًا عن nroRNA ، OriL-RNA. في HSV ، تتداخل بعض nroRNAs أيضًا مع بعضها البعض بطريقة مضادة.

يحتوي OriLyts من HCMV [34] و EBV [35] و KSHV [36] على مواقع ربط لبروتينات المعامل (IE2 و Zta و Rta على التوالي). في HCMV ، تم إظهار مروج ثنائي الاتجاه في منطقة أوريليت لتنظيم النسخ المتماثل (الشكل 2 د). يمكن استبدال هذا المروج وظيفيًا بمروج SV40. علاوة على ذلك ، تم العثور على تنشيط IE2 ليكون مطلوبًا لكل من نشاط المروج وتكرار الحمض النووي [37]. تتداخل الأشكال الإسوية العديدة 3 & # x002b9 لنسخة النسخ المتماثل الصغيرة (SRT) مع المنطقة الأساسية الغنية بالبيريميدين في OriLyt ، وبالتالي ، فقد تورطوا في تنظيم النسخ المتماثل. يتم التعبير عن SRT من 2 & # x000a0h بعد الإصابة ، ويزداد تعبيرها طوال دورة تكاثر الفيروس. RNA4.9 ، أحد أكثر نسخ HCMV وفرة ، ينشأ أيضًا في منطقة أوريليت [38]. لقد ثبت مؤخرًا أن RNA4.9 ينظم التكاثر الليلي في كل من رابطة الدول المستقلة و في عبر [39]. تم اكتشاف نوعين من الحمض النووي الريبي المرتبط بالفيريون (vRNA) ، أحدهما 300 نقطة أساس والآخر بطول 500 نقطة أساس ، في منطقة أوريليت التي تشكل هجينة من الحمض النووي الريبي والدنا. كان من المفترض أن تكون هذه الجزيئات ضرورية لبدء تكاثر الفيروس [40 ، 41].

يعتمد تكاثر الحمض النووي لفيروس هربس غاما Lytic على النسخ في أوري الفيروسي. ثبت أن ارتباط KSHV Rta بعنصر استجابة Rta ضروري لتكاثر الفيروس [36]. نسخة OriLyt (T1.5) المنتجة ، وهي نسخة مبكرة من مادة polyadylated [42] ، لا غنى عنها لتكرار الحمض النووي [43]. تم الإبلاغ أيضًا عن أن تكرار EBV يعتمد على النسخ المستحث بـ Zta في OriLyt [35]. تم العثور على المروجين ومواقع بدء النسخ لكل من LF3 و BHLF1 في الأصول اللايتية اليمنى واليسرى ، على التوالي ، ومع ذلك ، لم تفحص أي دراسة ما إذا كان نسخ هذه النسخ المحددة مطلوبًا لتكرار الحمض النووي.


المواد والأساليب

عينات بلازما من مرضى مم

حصلنا على 156 عينة مصل من Intergroupe Francophone du Myélome التي تم جمعها بين 14 يونيو 2006 و 16 ديسمبر 2008 لهذه الدراسة. تم تشخيص جميع المرضى حديثًا بالـ MM ، وتم متابعتهم وعلاجهم بشكل موحد بمزيج من بورتيزوميب وديكساميثازون ، تليها جرعة عالية من الميلفالان وزرع الخلايا الجذعية المكونة للدم ذاتيًا. لم يتلق أي من المرضى العلاج قبل جمع عينات الدم. تم تقييم معايير التشخيص والتدريج السريري وتصنيف المخاطر وفقًا لإرشادات مجموعة عمل المايلوما الدولية. قدم 20 مريضًا موافقة خطية مستنيرة وفقًا لإعلان هلسنكي. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام عينات من 5 متطوعين أصحاء (للمقارنة العمرية) لدراسة تسلسل الحمض النووي الريبي الأولية.

تعميم عزل exosome

قمنا بعزل exosomes المتداولة كما هو موضح سابقًا. 21 مصل تم استخلاصه من الدم المسحوب على أنابيب جافة. كان حجم بداية المصل 0.5 مل ، والذي تم تخفيفه إلى 2 مل من محلول ملحي مخزّن بالفوسفات قبل الطرد المركزي التفاضلي وكاشف الترسيب. تم عزل Exosomes من عينات المصل المجمدة باستخدام طريقة كاشف عزل طرد مركزي مجتمعة (الشكل 1A التكميلي ، متاح على دم موقع الكتروني). تم عزل المصل بالطرد المركزي عند 300 جم لمدة 10 دقائق ، ثم تم عصره مرة أخرى عند 2000 جم لمدة 10 دقائق و 10000 جم لمدة 10 دقائق لإزالة الخلايا الميتة وحطام الخلية ، على التوالي. لقد حصدنا exosomes عن طريق إضافة كاشف عزل خارجي لمدة 30 دقيقة (محلول ExoQuick) قبل الطرد المركزي عند 1500 جم لمدة 30 دقيقة. استخدمنا بروتوكول الطرد المركزي التفاضلي جنبًا إلى جنب مع كاشف عزل exosome حيث تم غسل بيليه exosome قبل استخراج الحمض النووي الريبي ، وبالتالي الحد من التلوث المحتمل بواسطة ميرنا الخالي من الخلايا أو الخالي من exosome.

المجهر الإلكتروني

تميزت Exosomes بالفحص المجهري الإلكتروني باستخدام CD63 و CD81 على النحو التالي: تم تثبيت exosomes الحبيبات في محلول فوسفات 0.1-M (درجة الحموضة ، 7.4) مع 2 ٪ بارافورمالدهيد ، ثم تمت معالجتها للتقسيم شديد الرقة ووضع العلامات المناعية باستخدام مضاد CD63 ومضاد CD81 الأجسام المضادة والبروتين A مقترنة بجزيئات الذهب 10 أو 15 نانومتر. تمت ملاحظة المقاطع عند 80 كيلو فولت على المجهر الإلكتروني للإرسال TecnaiGβ Spirit BioTWIN (FEI) ، وتم تسجيل الصور باستخدام كاميرا AMT 2k CCD. لقد أكدنا وجود exosomes عن طريق الفحص المجهري الإلكتروني للإرسال وتحليل NanoSight في عينات MM قبل متابعة بقية العينات لعزل exosome.

استخراج الحمض النووي الريبي وتسلسل الحمض النووي الريبي

تم استخراج إجمالي الحمض النووي الريبي من كريات exosome باستخدام miRNeasy Micro Kit (Qiagen). تم تحضير مكتبات RNA صغيرة وتضخيمها باستخدام مجموعة NEBNext Small RNA Library Prep (New England BioLabs). تم حل المكتبات المضخمة على هلام بولي أكريلاميد 10٪ لاختيار الحجم. تم استئصال النطاقات 140 إلى 160 نيوكليوتيد المقابلة للتركيبات المرتبطة بالمحول المشتقة من شظايا الحمض النووي الريبي المكون من 21 إلى 40 نيوكليوتيد واستعادتها في محلول شطف الحمض النووي. تم تحديد متوسط ​​توزيع الحجم لكل مكتبة باستخدام Agilent Bioanalyzer مع مجموعة شرائح عالية الحساسية (Agilent) وقياسًا كميًا على أداة PCR للنسخ العكسي السريع ABI 7900HT باستخدام مجموعة أدوات قياس مكتبة KAPA (Kapa Biosystems). تم تعديل كل مكتبة إلى التركيز النهائي البالغ 2 نانومتر وتم تجميعها وتسلسلها على جهاز تسلسل Illumina HiSequation 2000 لقراءة 50 دورة في مركز علم الأحياء الحسابي للسرطان في معهد دانا فاربر للسرطان. تم فك تعدد ملفات BCL باستخدام CASAVA 1.8.2 (Illumina) في ملفات FASTQ. ثم تم تحليل قراءات التسلسل الخام باستخدام miRDeep2 لتحديد أنواع الحمض النووي الريبي الصغيرة المعروفة. تم إجراء تسلسل الحمض النووي الريبي لتعميم exosomes تم الحصول عليها من مصل 10 مرضى مع MM و 5 أفراد أصحاء.

صفيف TaqMan منخفض الكثافة

من أجل النسخ العكسي الكمي لتفاعل البوليميراز المتسلسل (qRT-PCR) ، قمنا بتصميم مجموعة مخصصة منخفضة الكثافة من TaqMan (TLDA Applied Biosystems). تم اختيار اثنين وعشرين miRNAs على أساس الأهمية البيولوجية في الدراسات السابقة لعينات الورم في MM. تم قياس تركيزات 12،13 من الحمض النووي الريبي باستخدام مقايسة Qubit miRNA ، وتم نسخ 5 نانوغرام من miRNA إلى الحمض النووي التكميلي باستخدام مجموعة النسخ العكسي للـ miRNA (TaqMan Applied Biosystems) والمضخّمة مسبقًا مع مجموعة مخصصة من البادئات و PreAmp Master Mix (TaqMan النظم البيولوجية التطبيقية). تم إجراء تفاعلات qPCR باستخدام كاشف TaqMan Universal Master Mix II في بطاقات مصفوفة TaqMan المخصصة (لوحة 384 بئر محملة مسبقًا بـ 22 بادئة محددة ذات أهمية) على نظام PCR للنسخ العكسي للنسخ العكسي من ViiA 7 (النظم البيولوجية التطبيقية). تم إجراء القياس الكمي لـ TLDA بناءً على بروتوكول الشركة المصنعة واستنادًا إلى المنشورات السابقة. 22 تم تشغيل جميع البطاقات على Applied Biosystems 7900HT نظام النسخ العكسي السريع PCR باستخدام AgPath-ID One-Step Kit (النظم البيولوجية التطبيقية). تم إجراء جميع الاختبارات في نسختين في كل بطاقة. تم تشغيل مجموعة فرعية من العينات في بطاقتين مختلفتين لاختبار قابلية التكاثر. تم تحديد مستويات التعبير الجيني وقياسها نسبيًا باستخدام طريقة عتبة الدورة المقارنة (Ct). اعتبرت جميع قيم Ct ودورات gt35 غير قابلة للكشف. قمنا بتطبيع بيانات qRT-PCR باستخدام تطبيع متوسط ​​عالمي قوي كما هو موضح سابقًا (الشكل التكميلي 2). تم تعديل كل لوحة بواسطة عامل تطبيع كالفرق بين قيمة الوسيط العالمي Ct وقيمة Ct المتوسطة للوحة. حسبنا التعبير عن miRNAs باستخدام Ct ، حيث تم طرح قيمة Ct القصوى لـ miRNA من القيمة المحددة لهذا miRNA. تم استخدام متوسط ​​قيم التعبير المكرر للـ miRNAs في التحليل. في تصميمنا التجريبي ، قمنا بالتحكم في جودة بياناتنا من خلال وجود نسخ فنية مكررة للألواح وتكرار تقني لكل عينة في كل لوحة. تم استخدام التكرارات التقنية للألواح لتقييم تباين القياس في لوحين ، كان لدينا لوحتان تحكم حيث تم تحليل نفس مجموعة العينات. لاحظنا وجود ارتباط كبير مع قيم Ct من اللوحة المكررة ، مما يشير إلى توافق جيد بين التكرارات التقنية للألواح. لقد لاحظنا بالفعل أن قيم Ct في بعض اللوحات كانت أعلى ، وتم تصحيح ذلك بعد التطبيع العالمي. بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بحساب فرق Ct لجميع التكرارات التقنية لكل عينة في كل لوحة.

تحليل احصائي

كانت النتائج الأولية للاهتمام هي البقاء على قيد الحياة بدون تقدم (PFS) والبقاء الكلي (OS). لتوضيح تأثير miRNAs بيانياً ، تم تقسيم miRNAs في المتوسط ​​بناءً على تعبير منخفض مقابل مرتفع. تم رسم PFS و OS ومقارنتهما باستخدام طريقة Kaplan-Meier واختبار ترتيب السجل. تم استخدام نموذج المخاطر النسبية كوكس لحساب نسب المخاطر والمصاحبة 95 ٪ فترات الثقة. تم استخدام نموذج كوكس للمخاطر النسبية متعدد المتغيرات لتحديد تنبؤات النتائج المستقلة بعد تعديل عوامل الإرباك ، مثل محطة الفضاء الدولية وعلم الوراثة الخلوية.

قارنا تعبيرات miRNA بين المرضى الذين يعانون من MM والبالغين الأصحاء باستخدام Mann-Whitney يو اختبار في الدراسة الأولية ، ثم تحليل تأثير كل تعبير ميرنا في عينات مصل 156 مريضًا تم تشخيصهم حديثًا دون علاج مع MM على النتائج. قمنا بتقسيم مستويات التعبير عن الجزيئات المجهرية وفقًا للمستوى المتوسط ​​لجميع العينات وقمنا بتحليل تأثيرها السريري بشكل أكبر. لقد حددنا ميرنا بأنه مهم سريريًا عندما يرتبط بشكل كبير بكل من PFS و OS في التحليل متعدد المتغيرات. تم إجراء التصحيح لمقارنات متعددة باستخدام تصحيح Benjamini-Hochberg في التحليل أحادي المتغير. تم تعديل miRNAs التي كانت مهمة بعد التصحيح لمحطة الفضاء الدولية وعلم الوراثة الخلوية في التحليل متعدد المتغيرات.

تم استخدام المنطقة الواقعة تحت منحنى خاصية تشغيل المستقبل (AUC) لتقييم القيم التنبؤية لتعبيرات miRNA من أجل PFS و OS للمرضى. قارنا المنحنيات بين تعبيرات miRNA وحدها ، ومحطة الفضاء الدولية مع علم الوراثة الخلوية ، وكلاهما لتقييم القيمة التنبؤية لتعبيرات miRNA. لتجنب فرط التخصيص ، تم تطبيق التحقق المتبادل على هذا التحليل. قمنا بتقسيم مجموعة الدراسة بالتساوي إلى جزء تدريب وجزء للتحقق من خلال أخذ عينات عشوائية. استخدمنا نموذج كوكس للمخاطر النسبية للعثور على أهم جزيئين من الحمض النووي الريبوزي في مجموعة التدريب. تم استخدام اثنين من miRNAs لحساب AUC في مجموعة التحقق من الصحة. كررنا 1000 مرة وأبلغنا عن متوسط ​​النتائج.

تم إجراء جميع التحليلات الإحصائية في R (الإصدار 3.1.1) ، وبرنامج SAS 9.2 (SAS Institute Inc. ، و Cary ، و NC) ، والبرنامج الإحصائي STATA (الإصدار 12.1 StataCorp). تلك التحليلات الإحصائية مع ص قيم & lt .05 في النموذج أحادي المتغير تم تحليلها بشكل أكبر في التحليل متعدد المتغيرات.


12.13: RNA Polymerase - Biology

علم الأحياء مفرق الأحماض النووية RNA صفحة التلوين & ndash يجب أن تنتهي في الفصل

RNA: ملخص الدرس 13.1 & ndash popcorn يقرأ 13.1 Study Workbook

اشرح عملية النسخ

اليوم 130 & ndash يذهب أكثر من 13.1

تعرف على أسماء الجزيئات التي يتكون منها الحمض النووي

استخدم النماذج لبناء جزيء من الحمض النووي وأمبير يوضح كيف يتكاثر

تعرف على أسماء الجزيئات التي يتكون منها الحمض النووي الريبي

استخدم النماذج لإظهار كيف يتم نسخ رمز التسلسل الأساسي في الحمض النووي بالضبط إلى الحمض النووي الريبي

اليوم 131 & ndash Study Island: 5b DNA & amp ؛ علم الوراثة & - (لا توجد فترة 7 & ndash النشاط)

قم بمحاكاة عبارة متعددة الببتيد ، ثم اشرح كيف يجب إزالة الإنترونات لكي تصبح العبارة منطقية

ملاحظات تركيب البروتين الخاصة بي (انظر 12/13 حزمة الملاحظات & ndash الصفحة الأخيرة)

13.2 الريبوسومات وتخليق البروتين (13.2 نظرة عامة على الدرس شرائح PowerPoint 31)

تحديد الشفرة الجينية واشرح كيفية قراءتها

لخص عملية الترجمة

وصف & ldquocentral العقيدة & rdquo للبيولوجيا الجزيئية

يتخيل هانك نفسه اقتحام مصنع Hot Pockets لسرقة وصفاتهم السرية وأدلة التعليمات من أجل مساعدتنا في فهم كيف تسمح العمليات المعروفة باسم نسخ وترجمة الحمض النووي لخلايانا ببناء البروتينات.

اليوم 134 & ndash يذهب أكثر من 13.2 SW

Biology Junction Protein Synthesis PowerPoint (56 Slides) & amp Notes (86 سؤالًا)

الفصل 13 صفحات التلوين والأسئلة أمبير

إنهاء Internet Genetics Utah (نسخ وترجمة وأضواء اليراع) ملء ورقة الدراسة و PBS بقية ورشة عمل DNA

أضف المفردات إلى خريطة المفاهيم (انظر 12/13 حزمة الملاحظات)

استخدم النماذج الورقية لإظهار كيف تتطابق الأشكال الأساسية في mRNA فقط مع الأشكال الأساسية المحددة لـ tRNA

استخدم النماذج الورقية لإظهار كيف تجلب جزيئات الحمض النووي الريبي جزيئات حمض أميني معينة إلى الريبوسوم حيث يحدث بناء البروتينات

تعلم نسخ رمز الحمض النووي إلى رسالة mRNA وأمبير ترجمة mRNA إلى رمز الحمض الأميني tRNA

دراسة الأساس الجزيئي للطفرة الجينية

13.3 الطفرات الجينية (نظرة عامة على الدرس شرائح PowerPoint 30)

تحديد الطفرات & أمبير ؛ وصف الأنواع المختلفة من الطفرات

وصف التأثيرات التي يمكن أن تحدثها الطفرات على الجينات

اليوم 137 - إعادة النظر

& - تجاوز 13.3 جنوب غربي

13.4 تنظيم الجينات والتعبير عنها (شرائح PowerPoint 41 نظرة عامة على الدرس)


الوفاة الجانبية: استراتيجية علاجية جديدة في علم الأورام

فلوريان مولر ،. رونالد أ.ديبينيو ، في اتجاهات السرطان ، 2015

استهداف المميتة الجانبية للجينات المحذوفة متغايرة الزيجوت

Haplolethality التي يسببها المخدرات

تحدث عمليات الحذف غير المتجانسة بشكل متكرر في السرطانات أكثر من عمليات الحذف متماثلة اللواقح. على سبيل المثال ، في حين تم العثور على 1p36 حذف متماثل الزيجوت في حوالي 2.5٪ من حالات الورم الأرومي الدبقي (عادةً ما يغطي متوسط ​​عشرة جينات) ، تم العثور على حذف متغاير الزيجوت في 25٪ من الأورام الأرومية الدبقية وحوالي 15٪ من جميع السرطانات (تغطي مئات الجينات) . بالإضافة إلى ذلك ، تؤثر عمليات الحذف هذه على شرائح كروموسومية كبيرة جدًا ، وأحيانًا أذرع كروموسوم كاملة ، ويمكن أن تحدث كثيرًا بحيث تكون شبه تشخيصية لورم معين. تتضمن هذه الأمثلة حذف ذراع 10q في ورم أرومي دبقي [70] ، وحذف مزدوج 1p و 19q في ورم oligodendrogliomas [71] ، وحذف 5q في متلازمة خلل التنسج النقوي [72] ، وحذف 3p في سرطان الخلايا الكلوية الصافية [73] ، وفقدان كامل للكروموسوم 3 في الأورام الميلانينية العنبية [74]. يمكن أن تحتوي أذرع الكروموسوم على أكثر من 1000 جين ، يخدم العديد منها وظائف التدبير المنزلي الأساسية. على هذا النحو ، من المرجح أن تكون السرطانات التي تعاني من عمليات حذف متغايرة الزيجوت مرشحة ممتازة للاستراتيجيات القائمة على القتل الجانبي ، بشرط وضع استراتيجية لاستغلال عمليات الحذف متغايرة الزيجوت بدلاً من عمليات الحذف متماثلة اللواقح.

في الخميرة خميرة الخميرة، أظهرت فحوصات الأدوية في مكتبات السلالات المتغايرة الزيجوت مرارًا وتكرارًا أن حذف إنزيم أساسي يحسس بشكل كبير السلالة تجاه الأدوية التي تستهدفه ، في ظاهرة تسمى "نقص نقص المناعة الذاتية الناجم عن المخدرات" أو "عدم كفاية الدم الناجم عن المخدرات" [75]. تتطلب السلالة التي يوجد بها نقص إنزيم بنسبة 50 ٪ جرعات أقل بكثير من الدواء لتثبيط الإنزيم المستهدف دون عتبة السمية (الشكل 5 أ). تم استخدام شاشات قصور الفرد على نطاق واسع لتحديد التفاعلات الجديدة بين الأدوية المستهدفة ، مثل المسارات التي تستهدفها الأدوية المضادة للسرطان [75] ، والأدوية المضادة للذبحة الصدرية [76] ، ومضادات الميكروبات [77].

الشكل 5. عمليات حذف الركاب غير المتجانسة كأهداف للفتك الجانبي. (أ) يشير مصطلح "قصور الفرد الناجم عن المخدرات" إلى التحسس الذي يسببه الحذف المتغاير الزيجوت إلى مثبط محدد للجين المحذوف ، بشرط أن يمارس هذا الجين وظيفة أساسية ، وأن تثبيطه يُظهر سمية عتبة ويكون تعبيره متناسبًا مع عدد النسخ الجينية. نظرًا لأن هذا النقص بنسبة 50 ٪ يعني أن هناك حاجة إلى مثبط أقل بكثير للوصول إلى عتبة السمية ، وبالتالي فإن الخلايا التي تحتوي على مثل هذه الحذف يتم تحسسها لمثل هذا المثبط. تمت دراسة قصور الفرد الناجم عن الأدوية لعقود في سياق الكائنات الحية النموذجية ، لكن تطبيقه على علاج السرطان بدأ للتو في الظهور. (ب) يحدث الاختلاف الجيني في حوالي 1 من 300 نيوكليوتيد في الجينوم البشري [80]. يوجد هذا الاختلاف في أليلات مختلفة من نفس الجين ، مما يتسبب في حدوث تغييرات ليس لها تأثيرات نمطية أو وظيفية مهمة. يمكن استخدام تقنية oligonucleotide المضادة للحساسية (ASO) لاستهداف الجينات الأساسية التي تم حذفها بشكل متغاير الزيجوت في السرطانات. هذه القلة النوكليوتيد قادرة على استهداف الأشكال المتعددة التي تختلف فقط بزوج واحد عن بعضها البعض ، وبالتالي تعطيل أحد الأليل مع ترك الآخر سليما. في الشكل ، يتم ترميز الجين الأساسي بواسطة الأليلين A و a. تحتوي الخلايا السرطانية على حذف متغاير الزيجوت في الأليل A. عن طريق إدخال ASO الموجه ضد الأليل a (الأخضر) ، من الممكن التسبب في موت انتقائي في الخلايا السرطانية مع ترك الأنسجة السليمة سليمة.

العمل السابق يدعم هذه الفكرة تجريبيا. ENO1 تُظهر خطوط الخلايا المحذوفة بشكل غير متجانس زيادة بمقدار 8 أضعاف في الحساسية لمثبط إنوليز عالمي مقارنةً بـ ENO1- خطوط WT [50]. يمكن عكس هذه الحساسية اعتمادًا على الجرعة عن طريق الإفراط في التعبير عن ENO1 أو ENO2. وبالمثل ، كشفت دراسة حديثة عن ضعف خاص بالخلايا السرطانية مع حذف متغاير الزيجوت في 17p13 [78]. لاحظ المؤلفون أن الجين POLR2A ، الذي يُشفِّر لأكبر وحدة فرعية من مركب RNA polymerase II ، هو جار صبغي قريب وغالبًا ما يتم ترميزه باستخدام TP53. يتم تثبيط هذا الإنزيم عن طريق التوكسين α-amanitin وأظهرت الخلايا السرطانية المحذوفة بشكل متغاير POLR2A ما يقرب من 8 أضعاف الحساسية مقارنة بنظائرها السليمة جينياً. على الرغم من أن α-amanitin شديد السمية بحيث لا يمكن استخدامه بشكل نظامي ، إلا أن اتحادات الأدوية التي تعتمد على الأجسام المضادة α-amanitin كانت أكثر فاعلية بعشر مرات على الأقل ضد POLR2A المحذوف بشكل غير متجانس مقابل الأورام غير المتجانسة جينوميًا [78].

كشفت أداة الفحص التي تستخدم RNAi أيضًا عن جينات يتسبب فيها الكبت في حدوث سمية فقط في الخلايا التي تحتوي على عمليات حذف متغايرة الزيجوت.سميت هذه الضربات بـ CYCLOPS (تعديلات رقم النسخ التي تنتج مسؤوليات السرطان بسبب الفقد الجزئي) ، وهي غنية بالجينات التي تقوم بالوظائف الأساسية التي تشكل جزءًا من مجمعات لصقوسوم وريبوسوم وبروتيازوم [79]. تم اختيار الجين PSMC2 ، وهو عضو رئيسي في 19S proteasome ، للتحقق من صحته في هذه الحالة. تم العثور على الخلايا السرطانية التي تحتوي على عمليات حذف متغايرة الزيجوت حساسة للغاية لتثبيط PSMC2 بوساطة shRNA على عكس عناصر التحكم من النوع البري. وهذا ينطبق أيضًا على نماذج طعم أجنبي من الفئران لسرطان المبيض [79]. بالاعتماد على انتشار العلاقات الفردية التي يسببها المخدرات في S. cerevisiae الأدبيات والتكرار العالي لعمليات الحذف غير المتجانسة في سرطان الإنسان ، نتوقع أن هذا النهج من المحتمل أن يكون قابلاً للتطبيق على نطاق واسع.

الاستهداف الخاص بأليل

يمكن أن يكون التباين الجيني بين الأليلات المختلفة لنفس الجين طريقة أخرى لاستغلال نقاط الضعف المحددة التي توفرها عمليات الحذف متغايرة الزيجوت من خلال نهج يسمى "الاستهداف المتباين" [80]. يتضمن ذلك استهداف الأورام بشكل انتقائي بفقدان الزيجوت غير المتجانسة عن طريق إزالة الجينات الأساسية الخاصة بالأليل ، والقائمة على قليل النوكليوتيد ، والتي تكون متغايرة الزيجوت في الأنسجة الجسدية ولكنها تصبح متحللة الزيجوت بسبب الحذف في السرطان (الشكل 5 ب). نحن نطلق على هذا النهج SNiPER (علاج تجريبي أحادي النوكليوتيدات متعدد الأشكال).

يوجد عنصر SNP واحد لكل 300 قاعدة في الجينوم البشري [80] ، وعلى هذا النحو ، يوجد تغاير الزيجوت في عدد كبير من المواقع ، بما في ذلك الجينات التي تقوم بوظائف خلوية أساسية. تُترك الأورام التي تتحول إلى نزيف في مثل هذه الجينات من خلال عمليات الحذف عرضة لتثبيط الأليل المتبقي ، إذا كان من الممكن ابتكار طريقة لاستهداف أليل بشكل انتقائي على الآخر. تم إجراء إثبات مبدئي لمبدأ هذا المفهوم من خلال استهداف متغيرات محددة من بروتين النسخ المتماثل RPA70 [80] باستخدام oligonucleotides مضاد المعنى. بينما لوحظ تثبيط انتقائي لتكاثر الخلايا في المختبر, في الجسم الحي لم يتم تقديم بيانات xenograft. على الرغم من مفهومها المبتكر للغاية ، لم تحقق الورقة متابعة مكثفة. من المحتمل أنه مع التكنولوجيا المضادة للمعنى في ذلك الوقت (1999) ، لم يكن مفهوم SNiPER قابلاً للتحقيق تقنيًا في الممارسة العملية. نعتقد أن عددًا من التطورات في كل من كيمياء قليل النوكليوتيد وتوصيل الأدوية قد اجتمعت معًا مما يدعو إلى إلقاء نظرة ثانية.

تحسنت كيمياء قليل النوكليوتيدات المضادة المعنى بشكل كبير منذ نشر الورقة الأولية [81]. توجد الآن أليغنوكليوتيدات مصدق عليها من قِبل إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) لعلاج فرط كوليسترول الدم العائلي [82] ونتائج سريرية واعدة في المراحل المتأخرة للعديد من الحالات الأخرى ، بما في ذلك السرطان [83-85]. التركيبات الجديدة قادرة على توليد ما يصل إلى 100 ضعف من التمييز على أساس عدم تطابق نيوكليوتيد واحد [86]. قد تسمح التطورات الأخيرة في أنظمة توصيل الأدوية الدهنية بتركيز أعلى قليل النوكليوتيد في البلازما ، وتسليم أفضل للأنسجة المستهدفة ، وتقليل التحلل بواسطة نوكليازات [87]. بالإضافة إلى ذلك ، تتوفر الآن صورة أكثر اكتمالا لحذف الجينوم في السرطان ، كما أن تواتر وحدوث تعدد الأشكال في الجينات الأساسية معروف بتفصيل كبير [88]. أخيرًا ، يمكن أن تكون عمليات الحذف غير المتجانسة أحداثًا مسببة للسرطان ، وبالتالي يتم توزيعها نسليًا في الورم. نظرًا لأن عمليات الحذف غير المتجانسة عادةً ما تزيل أجزاء ممتدة من الجينوم ، فمن المحتمل أنه سيكون من الممكن استخدام العلاجات المركبة. كل هذه الاعتبارات تجعل الاستهداف الخاص بالأليل للجينات الأساسية متعددة الأشكال والمحذوفة بشكل غير متجانس نهجًا علاجيًا واعدًا للغاية.


تمت مراجعة الدراسات التي شملت مشاركين بشريين والموافقة عليها من قبل لجنة أخلاقيات البحث الإكلينيكي بالمركز الوطني للسرطان / مستشفى السرطان ، الأكاديمية الصينية للعلوم الطبية. قدم المرضى / المشاركون موافقتهم المستنيرة المكتوبة على المشاركة في هذه الدراسة. تم الحصول على موافقة خطية مستنيرة من الفرد (الأفراد) لنشر أي صور أو بيانات يحتمل التعرف عليها مدرجة في هذه المقالة.

قام JH و SG و QX و WG بتصميم الدراسة. أجرى كل من WG و QH و GZ و LG التجارب. قامت WG و QH و GZ و PS و XX و FT بتحليل البيانات. كتب WG و QH و GZ المخطوطة. ساهم جميع المؤلفين في المقالة ووافقوا على النسخة المقدمة.


شاهد الفيديو: RNA polymerase. (قد 2022).