دزآزما

تنظیم بیان ژن که کار تحقیقی خانم سحر شمسی بوده است …

دستگاهی پیچیده شامل حدود 50 پروتئین منحصر به فرد وظیفة رونویسی دقیق و قابل تنظیم از ژن های یوکاریوتی را به عهده دارد . RNA پلیمراز (پلیمرازهای I,II,III به ترتیب برای ژن های دستة III, II ,I ) اطلاعات موجود در رشتةه الگوی DNA را به صورت TNA رونویسی می کنند . برای شروع کردن رونویسی از محل صحیح ، این پلیمرازها باید محل خاصی را در پروموتر شناسایی کنند . RNA پلیمرازعای یوکاریوتی بر خلاف یورکایوت ها ، به تنهایی ، ناتوان از تشخیص توالی های پیشبرد از سایر مناطق DNA هستند  ، بنابراین پروتئین های دیگر وجود دارند که متصل شده این آنزیم به پروموتر خاص و همچنین تشکیل پیش از شروع را تسهیل می کنند . گروه دیگری از پروتئین ها به نام کمک فعال گرها با تعامل با فعال کننده های رونویسی که به عناصر بالادست DNA اتصال می یابند ، به تنظیم سرعت آغاز رونویسی کمک می کنند .

برخلاف تصورات ابتدایی که TFIID را یک پروتئین واحد فرض می کردند ، شواهد مهم ، منجر به این کشف مهم شدند که TFIID در حقیق کمپلکس متشکل از TBP و هشت TAF است . TAF ها برای این رونویسی تقویت شده با فعال گرها ضروریند . هنوز مشخص نیست که آیا یک شکل TFIID وجود دارد یا چند شکل که در آنها مجموعة TAF های همراه با TBP فوق دارد . این موضوع قابل قبول به پیشبردهای گوناگون متصل شوند، شواهد و بررسی اخیر هم این نکته را تأیید می کنند که این امر ممکن است عامل فعال شدن انتخابی میشهود در پروموترهای مختلف قدرت متفاوت پروموترهای معین باشد . اغلب TAF ها را کمک فعالگر می نامند چون اثر فعالگرها نیاز دارند بنابراین سه گروه فاکتور رونویسی در تنظیم ژن های دستة II نقش دارند : فاکتورهای پایه ، کمک فعال گرها ، فعال گرها سرکوبگر سوالی که اهمیت کلیدی دارد این است که گروه های پروتئینی مذکور برای کنترل محل رونویسی ، چگونه تعامل می کنند .

مناطق کد کنندة DNA که رونوشت آنها در نهایت به شکل یک مولکول واحد mRNA در سیتوپلاسم ظاهر می شود . معمولاً در ژنوم یوکاریوت ها به وسیله توالی هایی از DNA غیر کد کننده کسسته شده اند . بنابراین رونوشت اولیه یا HnRNA شامل توالی هایی از RNA است که باید طی فرایند (پردازشmRNA) برداشته شوند . در جریان این فرایند ، مناطق کدکننده مناسب ، به هم می چسبند و mRNA بالغ را می سازند . به انی توالی ها یا اینترون گفته می شود . حداقل یک اینترون در اکثر توالی های مرتبط با mRNA ها در ژنوم ( و در نتیجه در رونوشت اولیه) وجود دارد . اینترون ها در بیشتر موارد بسیار طولانی تر از مناطق پیوستة کد کننده (اگزون ها) هستند .

اوپرون لاکتوز شامل سه ژن ساختاری کنار هم است . ژن LacZ رمز کنندة گالاکتوزیداز است . گالاکتوزیداز مشتمل بر چهار زیر واحد یکسان است که هر کدام حاوی 1021 اسید آمینه می باشند . ژن LacY پرمه از را رمز می کند که پروتئینی با 275 اسید آمینه بوده و در غشای سلول در انتقال قندها از جمله لاکتوز از خلال غشاء شرکت می کند . ژن LacA ، گالاکتوزید ترانس استیلاز را رمز می کند که آنزیمی 275 اسید آمینه بوده و یک گروه استیل را از استیل CoA به گالاکتوزید منتقل می کند . از بین سه پروتئین فوق ، تنها گالاکتوزیداز در یک مسیر متابلویکی شناخته شده شرکت می کند . پرمه از به لاکتوز کمک می کند تا از عرض غشای سلولی عبور می کند . ترانس استیلاز ممکن است با سم زدایی و واکنش های دفع آنالوک های غیر متابلولیکی گالاکتوزیدها در ارتباط باشد .

اوپرون تریپتوفان شامل پنج ژن ساختمانی است که رمزکننده این سه آنزیم می باشند (2 ژن مسئول دو زیر واحد مختلف از یکی از آنزیم ها هستند) . در قسمت بالا دست این مجموعه ژنی ، پروموتری وجود دارد که رونویسی را آغاز کرده و یک اوئپراتوری نیز وجود دارد که یک پروتئین رپرسور را با یک ژن جداگانه trpR رمز می نماید . رونویسی از اپرون لاکتوز معمولاً در حالت خاموش است (یا مهار شده است) ، مگر این که با یک مولکول فعال کننده کوچک القاء شود . از سویی دیگر اوپرون تریپتوفان همواره فعال بوده و یا مهار از روی آن برداشته شده است ، مگر این که با مولکول کوچکی به نام کمک سد کننده مهار گردد . این مهار کننده درمورد اوپرون تریپتوفان ،خود اسید آمینه تریپتوفان است .

بیوسنتز تریپتوفان هم با میزان ساخت و هم با فعال شدن آنزیم های کاتالیز کننده مسیر تنظیم می شوند . برای مثال آنترانیلات سنتتاز که نخستین مرحله این مسیر را کاتالیز می کند ، شامل دو زیر واحد رمز شده به وسیله ژن های trpE , trpD بوده و فعالیت آنزیمی آن با مهار پس نورد تنظیم می گردد . این یک مسیر کوتاه از تنظیم نخستین مرحله در یک راه متابولیکی است . پریتوفان می تواند به یک جایگاه آلوستریکی روی آنترانیلات سنتتاز متصل گشته و فعالیت آنزیمی آن را مهار کند. بنابراین همان طور که غلظت تریپتوفان افزایش مییابد ، آنترانیلات سنتتاز را مهار می کند و هم چنین تریپتوفان یک کمک سد کننده است و رونویسی اوپرون تریپتوفان را خاموش می کند . مهار پس نورد ، یک روش کنترلی کوتاه مدت با یک اثر فوری بر روی راه متابلولیکی است ، در حالی که بازدارندگی در زمانی طولانی تر رخ می دهد ، اما اثر بیشتری بر روی مهار رونویسی دارد .

منبع تحقیق :

بیوشیمی دولین – مولف : توماس دولین   – مترجم  : جواد محمد نژاد و رویا شریفی – ویرایش ششم – نوبت چاپ : 1387

و خلاصه ی رونویسی کاری از آقای محمد سعید سعیدی

سلول­های پروکاریوت فقط یک نوع RNA پلیمراز دارند. (RNA پلیمراز پروکاریوتی، پروتئینی است؛ که تمام مراحل فرایند رونویسی را انجام می­دهد.)

سلولهای یوکاریوتی دارای سه نوع RNA پلیمراز هستند:

RNA پلیمراز I: رونویسی از ژن­های rRNA

RNA پلیمراز II: رونویسی از پیش ساز­های mRNA و برخی RNA های کوچک

RNA پلیمراز III: رونویسی از ژن­های tRNA و نیز بعضی دیگر از RNA های کوچک

مراحل فرایند رونویسی

بر اثر فرآیند رونویسی mRNA ساخته می­شود مهم است بدانید که: تمام DNA رونویسی نمی­­گردد و فقط بعضی از قسمتهای DNA رونویسی می­گردد( قطعاتی از DNA که به صورت mRNA رونویسی می­گردند ژن نام دارند.) فرآیند رونویسی در سلول­های یوکاریوت کمی پیچیده­تر از سلول­های پروکاریوتی است. تنها یکی از دو زنجیره DNA رونویسی می­گردد( ولی همیشه همان زنجیره DNA رونویسی نمی­گردد. به طوری که برای بعضی از ژن­ها یک زنجیره و برای ژن­های دیگر زنجیره دیگر، رونویسی می­گردد.

پروموتر:

قسمتی از ژن یا مولکول DNA (بخشی تنظیمی ژن) است که امکان آغاز صحیح رونویسی را به RNA پلی مراز می دهد.

محل راه انداز: درست در قبل از محلی قرار گرفته که رونویسی از آنجا آغاز می گردد. (در نزدیکی آغاز رونویسی)

جایگاه آغاز رونویسی: اولین نوکلئوتیدی که از DNA رونویسی میگردد. (طبق قرارداد آن را با 1+ نشان میدهند.)

نکته:

هنگامیکه RNA پلی مراز با ناحیه راه انداز بر هم کنش اختصاصی و محکمی برقرار می کند، DNA دو رشته ای را در این محل از هم باز می کند، که اصطلاحا این ساختمان را حباب رونویسی میگویند.

مرحله طویل شدن زنجیره­ی RNA :

• آنزیم RNA­پلی مراز روی مولکول DNA (روی یکی از رشته های DNA ) حرکت می کند.
• آنزیم RNA پلی مراز در مقابل هر یک از دئوکسی ریبونوکلئوتیدهای  DNA ، ریبونوکلئوتیدهای RNA مکمل را قرار می دهد.
• آنزیم RNA پلی مراز هر ریبونوکلئوتید جدید را به ریبونوکلئوتید قبلی متصل می کند. (پیوند فسفودی­استر)

نکته:

در فرایند رونویسی قواعد جفت شدن رعایت میشود و فقط یک تفاوت وجود دارد:

در مقابل دئوکسی ریبونوکلئوتید آدنین دار (A) در DNA ریبونوکلئوتید اوراسیل­دار (U) در  RNA قرار میگیرد.

مرحله پایان رونویسی:

• آنزیم RNA پلی مراز از جایگاه پایان رونویسی عبور کرده و از آنجا رونویسی می کند.
• جدا شدن RNA پلی مراز، DNA و mRNA تازه ساخته شده از یکدیگر.
• آزاد شدن mRNA برای مرحله ترجمه.

مقایسه فرآیندهای رونویسی و همانندسازی:

شباهت:

در هر دو مکانیسم از دئوکسی ریبونوکلئوتیدهای DNA به عنوان الگو برای ساخت مولکول جدید استفاده می شود.

تفاوتها:

1-   در همانندسازی DNA ساخته میشود ولی در رونویسی RNA ساخته می شود.

2-   در همانندسازی هر دو رشته DNA به عنوان الگو مورد استفاده قرار می گیرد ولی در رونویسی فقط یکی از رشته های DNA الگو قرار می گیرد.

3-   در رونویسی همزمان تعداد زیادی RNA از روی DNA ساخته میشود.