أي شخص يدرس البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية والهندسة الوراثية وعدد من العلوم الأخرى ذات الصلة، عاجلا أم آجلا يسأل السؤال: ما هي وظيفة بوليميراز الحمض النووي الريبي أداء؟ هذا موضوع معقد إلى حد ما لم يتم التحقيق فيه بشكل كامل بعد، ولكن، ومع ذلك، فإن ما هو معروف سيتم تغطيتها في هذه المادة.
معلومات عامة
من الضروري أن نتذكر أن هناك بوليميراز الحمض النووي الريبي من حقيقيات النواة و بدائيات النوى. وينقسم الأول أيضا إلى ثلاثة أنواع، كل منها هو المسؤول عن تنفيذ النسخ من مجموعة منفصلة من الجينات. يتم ترقيم هذه الإنزيمات للبساطة مثل البلمرة الحمض النووي الريبي الأول والثاني والثالث. بدائيات النوى، وهيكلها غير النووية، والأعمال النسخي وفقا لمخطط مبسط. ولذلك، لتوضيح، لتغطية أكبر قدر ممكن من المعلومات، سيتم النظر حقيقيات النوى. البلمرات الحمض النووي الريبي هي مشابهة هيكليا. ويعتقد أنها تحتوي على ما لا يقل عن 10 سلاسل ببتيد. في هذه الحالة، بوليميراز الحمض النووي الريبي 1 توليف (النسخ) الجينات، والتي في المستقبل سوف تترجم إلى بروتينات مختلفة. ويتناول الثاني نسخ الجينات، التي تترجم لاحقا إلى بروتينات. يتم تمثيل بوليميراز الحمض النووي الريبي 3 من قبل مجموعة متنوعة من انخفاض الوزن الجزيئي الانزيمات مستقرة التي هي حساسة إلى حد ما ألفا-أماتين. لكننا لم نقرر ما هو بوليميراز رنا! ما يسمى الانزيمات، التي تشارك في تركيب جزيئات حمض ريبونوكليك. بالمعنى الضيق، وهذا يعني الحمض النووي رنا تعتمد البوليميرات التي تعمل على أساس مصفوفة من حمض ديوكزيريبونوكليك. إن الإنزيمات ذات أهمية قصوى للعمل الطويل والناجح للكائنات الحية. يمكن العثور على بوليميراز الحمض النووي الريبي في جميع الخلايا ومعظم الفيروسات.
شعبة حسب الميزات
اعتمادا على تكوين وحدة فرعية، وتنقسم البلمرة الحمض النووي الريبي إلى مجموعتين:
- الأولى تشارك في نسخ عدد قليل من الجينات في جينومات بسيطة. ومن أجل العمل في هذه الحالة، لا تكون هناك حاجة إلى تأثيرات تنظيمية معقدة. لذلك، يتم تضمين جميع الإنزيمات، التي تتكون من وحدة فرعية واحدة فقط، هنا. يمكن استخدام بوليمرات الحمض النووي الريبي من البكتيريا والميتوكوندريا كمثال.
- وتشمل هذه المجموعة جميع بوليمرات الحمض النووي الريبي من حقيقيات النواة والبكتيريا، والتي هي معقدة مرتبة. فهي معقدة معقدة مجمعات البروتين التي يمكن أن تكتب الآلاف من الجينات المختلفة. أثناء عمل هذه الجينات تتفاعل مع عدد كبير من الإشارات التنظيمية التي تأتي من عوامل البروتين والنوكليوتيدات.
هذا التقسيم الهيكلي والوظيفي هو تبسيط مشروط وقوي جدا للحالة الحقيقية للشؤون.
ماذا يفعل البوليميراز رنا أفعل؟
وراءها، يتم إصلاح وظيفة تشكيل النصوص الأولية من الجينات الرنا الريباسي، وهذا هو، فهي الأكثر أهمية. هذه الأخيرة هي أكثر شيوعا باسم 45S-رنا. طولها حوالي 13 ألف النيوكليوتيدات. يتم تشكيل 28S-رنا، 18S-رنا و 5،8S-رنا منه. وبسبب حقيقة أن نص واحد فقط يستخدم لخلقها، والكائن يتلقى "ضمان" أن الجزيئات سوف تتشكل بكميات متساوية. وفي الوقت نفسه، يتم إنشاء فقط 7،000 النيوكليوتيدات لخلق الحمض النووي الريبي مباشرة. بقية النص ينحط في النواة. وفيما يتعلق بمثل هذه المخلفات الكبيرة، هناك رأي مفاده أنه من الضروري للمراحل المبكرة من تكوين الريبوسومات. عدد هذه البلمرة في خلايا المخلوقات العليا يتقلب حول علامة من 40 ألف وحدة.
كيف يتم تنظيمها؟
لذلك، لدينا بالفعل نظرة فاحصة على أول البلمرة الحمض النووي الريبي (بنية بدائية النواة جزيء). في هذه الحالة، وحدات فرعية كبيرة، فضلا عن عدد كبير من بولي ببتيدات الوزن الجزيئي الأخرى، لها مجالات وظيفية وهيكلية متميزة بشكل جيد. خلال استنساخ الجينات وتحديد هيكلها الأساسي، وقد حدد العلماء أقسام المحافظة التطورية من السلاسل. وباستخدام تعبير جيد، قام الباحثون أيضا بتحليل طموح، والذي يسمح لنا بالتحدث عن الأهمية الوظيفية للمجالات الفردية. للقيام بذلك، من خلال توجيه الطفرات في سلاسل ببتيد، تم تغيير الأحماض الأمينية الفردية وتستخدم هذه الوحدات الفرعية المتغيرة في تجميع الإنزيمات تليها تحليل الخصائص التي تم الحصول عليها في هذه الإنشاءات. ولوحظ أنه بسبب تنظيمه، فإن أول بوليميراز الحمض النووي الريبي لوجود ألفا-أماتين (مادة شديدة السمية التي يتم الحصول عليها من الضفدع الشاحب) لا تتفاعل على الإطلاق.
عمل
كل من البلمرة الحمض النووي الريبي الأول والثاني يمكن أن توجد في شكلين. واحد منهم يمكن أن تعمل على بدء النسخ محددة. والثاني هو الحمض النووي رنا تعتمد البوليميراز. وتتجلى هذه النسبة في حجم نشاط الأداء. لا يزال الموضوع قيد التحقيق، ولكن من المعروف بالفعل أن هذا يعتمد على اثنين من عوامل النسخ، والتي يشار إليها باسم SL1 و أوبف. خصوصية هذا الأخير هو أنه يمكن ربط مباشرة إلى المروج، في حين يتطلب SL1 وجود أوبف. على الرغم من أنه قد ثبت تجريبيا أن الحمض النووي رنا تعتمد البوليميراز يمكن أن تشارك في النسخ على مستوى الحد الأدنى وبدون وجود هذا الأخير. ولكن من أجل العمل الطبيعي لهذه الآلية لا يزال هناك حاجة إلى أوبف. لماذا؟ في الوقت الحاضر، لا يمكن تحديد سبب هذا السلوك. واحدة من التفسيرات الأكثر شعبية تشير إلى أن أوبف بمثابة محفز لنسخ ردينا عندما ينمو ويتطور. وعند وصول المرحلة المتبقية، يتم الحفاظ على المستوى الأدنى اللازم من الأداء. وبالنسبة له، فإن مشاركة عوامل النسخ ليست حاسمة. هذه هي الطريقة التي يعمل بوليميراز الحمض النووي الريبي. وظائف هذا الإنزيم تسمح لنا لدعم استنساخ "اللبنات" الصغيرة من الجسم، والتي بفضلها تم تحديثها باستمرار لعقود.
المجموعة الثانية من الإنزيمات
وينظم عملها من قبل تجميع مجمع متعدد البروتين قبل البادئ من المروجين من الدرجة الثانية. في معظم الأحيان يتم التعبير عن هذا في العمل مع البروتينات الخاصة - المنشطات. مثال على ذلك هو تبب. هذه هي العوامل المرتبطة التي تشكل تفييد. هم الهدف ل p53، نف كابا B وهلم جرا. ويتم التأثير في عملية التنظيم من قبل البروتينات تسمى كواكتيفاتورس. على سبيل المثال، يمكنك الاستشهاد GCN5. لماذا نحتاج إلى هذه البروتينات؟ وهي تعمل كمهايئات تقوم بتعديل التفاعل بين المنشطات والعوامل التي تدخل المجمع الأولي. من أجل إجراء النسخ بشكل صحيح، فمن الضروري أن يكون العوامل المبادر اللازمة. على الرغم من أن هناك ستة منهم، واحد فقط يمكن أن تتفاعل مباشرة مع المروج. في حالات أخرى، هناك حاجة إلى مجمع بريفورميد من البلمرة الحمض النووي الريبي الثاني. وعلاوة على ذلك، خلال هذه العمليات، والعناصر القريبة هي قريبة - فقط في 50-200 أزواج من الموقع حيث بدأ النسخ. أنها تحتوي على مؤشر على ملزمة من تفعيل البروتين.
ميزات محددة
هل يؤثر التركيب الفرعي للإنزيمات من أصل مختلف على دورها الوظيفي في النسخ؟ ليس هناك إجابة دقيقة على هذا السؤال، ولكن يعتقد أنه، على الأرجح، إيجابي. كيف يعتمد بوليميراز الحمض النووي الريبي على هذا؟ وظائف الإنزيمات البسيطة هي نسخ مجموعة محدودة من الجينات (أو حتى أجزاءها الصغيرة). وكمثال على ذلك، يمكننا أن نستشهد تركيب الاشعال الحمض النووي الريبي من شظايا أوكوكاس. خصوصية المروج للبكتيريا رنا البلمرة و فاجيس هو أن الأنزيمات تمتلك بنية بسيطة ولا تختلف في التنوع. ويمكن ملاحظة ذلك عن طريق تكرار الحمض النووي في البكتيريا. على الرغم من أننا يمكن أيضا أن تنظر في هذا: عندما تم دراسة بنية معقدة من الجينوم حتى T- فج، خلال تطوير والتي لوحظ نسخ متعددة من النسخ بين مجموعات مختلفة من الجينات، تم الكشف عن أنه تم استخدام بوليميراز رنا معقدة من المضيف لهذا الغرض. وهذا هو، لا يسبب انزيم بسيط في مثل هذه الحالات. وهذا يؤدي إلى عدد من العواقب:
- وينبغي أن يكون بوليميراز الحمض النووي الريبي من حقيقيات النواة والبكتيريا قادرة على التعرف على المروجين مختلفة.
- فمن الضروري أن الإنزيمات لها رد فعل معين للبروتينات التنظيمية المختلفة.
- وينبغي أن يكون بوليميراز الحمض النووي الريبي أيضا قادرة على تغيير خصوصية الاعتراف تسلسل النيوكليوتيدات من الحمض النووي القالب. للقيام بذلك، يتم استخدام مجموعة متنوعة من البروتينات المؤثرات.
وبالتالي الحاجة للكائن الحي لعناصر إضافية "بناء". بروتينات مجمع النسخ تساعد بوليميراز الحمض النووي الريبي لأداء وظائفها بشكل كامل. وينطبق هذا، في المقام الأول، على إنزيمات البنية المعقدة، في قدرات تنفيذ برنامج موسع من أجل تحقيق المعلومات الجينية. بسبب مهام مختلفة، يمكننا أن نلاحظ التسلسل الهرمي غريبة من بنية بوليميراز الحمض النووي الريبي.
كيف تتم عملية النسخ؟
هل هناك جينة مسؤولة عن الارتباط مع بوليميراز الحمض النووي الريبي؟ في البداية، عن النسخ: في حقيقيات النوى، تتم العملية في النواة. في بدائيات النوى، يتدفق داخل الكائنات الحية الدقيقة نفسها. ويستند التفاعل بين البلمرة على المبدأ الهيكلي الأساسي للاقتران التكميلي من الجزيئات الفردية. وفيما يتعلق بقضايا التفاعل، يمكن القول أن الحمض النووي يعمل حصريا كمصفوفة ولا يتغير أثناء النسخ. منذ الحمض النووي هو انزيم لا يتجزأ، فمن المؤكد أن جين معين هو المسؤول عن هذا البوليمر، ولكن سيكون طويلا جدا. لا ينبغي أن ننسى أن الحمض النووي يحتوي على 3.1 مليار بقايا النيوكليوتيدات. ولذلك، فمن الأنسب أن نقول أن كل نوع من الحمض النووي الريبي له الحمض النووي الخاص به. في سياق التفاعل البلمرة، هناك حاجة إلى مصادر الطاقة و ركائز ريبونوكليوتيد ثلاثي الفوسفات. في وجودها، يتم تشكيل 3 '، 5'- فوسفهوديستر السندات بين مونوفوسفهاتس ريبونوكلأوسيد. يبدأ جزيء الحمض النووي الريبي في توليفه في تسلسل الحمض النووي معينة (المروجين). تنتهي هذه العملية في إنهاء الأقسام (الإنهاءات). ويسمى الموقع، الذي يشارك هنا، ترانسكريبتون. في حقيقيات النوى، هناك عادة جين واحد فقط، في حين أن بدائيات النوى قد يكون لها عدة أجزاء من التعليمات البرمجية. كل نص يحتوي على منطقة نونفورماتيف. أنها تحتوي على تسلسل النيوكليوتيدات محددة تتفاعل مع عوامل النسخ التنظيمية المذكورة في وقت سابق.
البلمرة رنا البلمرة
في هذه الكائنات الحية الدقيقة، وانزيم واحد هو المسؤول عن تخليق مرنا، الرنا الريباسي والحمض الريبي النووي النقال. متوسط جزيئات البلمرة لديها حوالي 5 وحدات فرعية. اثنان منهم بمثابة عناصر ملزمة للانزيم. وتشارك وحدة فرعية أخرى في الشروع في التوليف. وهناك أيضا عنصر انزيم ل غير محددة الحمض النووي ملزمة. وتشارك الوحدة الفرعية الأخيرة في جلب بوليميراز الحمض النووي الريبي إلى شكل عمل. وتجدر الإشارة إلى أن جزيئات الإنزيم ليست في السباحة "الحرة" في السيتوبلازم من البكتيريا. عندما لا يتم استخدام بوليمراسيس الحمض النووي الريبي، فإنها ملزمة مناطق الحمض النووي غير محددة، وينتظرون المروج نشط لاكتشافها. قليلا الهاء من هذا الموضوع، ينبغي أن يقال أنه من المريح جدا على البكتيريا لدراسة البروتينات وتأثيرها على البوليمرات الحمض النووي. أنها مريحة خاصة بالنسبة لهم لوضع التجارب على التحفيز أو تثبيط العناصر الفردية. نظرا لارتفاع معدل التكاثر، ويمكن الحصول على النتيجة المرجوة بسرعة نسبيا. للأسف، لا يمكن إجراء البحوث البشرية في مثل هذه السرعة السريعة بفضل تنوعنا الهيكلي.
كيف كان رنا بوليميراز "جذر" في أشكال مختلفة؟
لذا تقترب المقالة من الاستنتاج المنطقي. ووجه الاهتمام الرئيسي إلى حقيقيات النوى. ولكن هناك أركاي والفيروسات. لذلك، أريد أن أعطي القليل من الاهتمام لهذه الأشكال من الحياة. في حياة الأثرياء هناك مجموعة واحدة فقط من البلمرة الحمض النووي الريبي. ولكنها مشابهة جدا في خصائصها للجمعيات الثلاث من حقيقيات النوى. ويتوقع العديد من العلماء أن ما نستطيع أن نلاحظه في الأثرياء هو في الواقع سلف تطوري من البلمرة المتخصصة. هيكل الفيروسات هو أيضا مثيرة للاهتمام . كما ذكرت سابقا، ليس كل هذه الكائنات الحية الدقيقة لها البلمرة. وأين هو، هو وحدة فرعية واحدة. ويعتقد أن الإنزيمات الفيروسية تنشأ من بوليمرات الحمض النووي، بدلا من بناء رنا معقدة. على الرغم من أنه نظرا لتنوع هذه المجموعة من الكائنات الحية الدقيقة، يتم تحقيق إدراك مختلف للآلية البيولوجية قيد النظر.
استنتاج
للأسف، الآن البشرية ليس لديها بعد كل ما يلزم من معلومات ضرورية لفهم الجينوم. وهذا واحد فقط يمكن أن تفعل! تقريبا جميع الأمراض في أساسها لها أساس وراثي - وهذا ينطبق في المقام الأول على الفيروسات، والتي تقدم باستمرار مشاكل لنا، إلى الالتهابات وهلم جرا. أكثر الأمراض تعقيدا وقابل للشفاء - هم أيضا، في الواقع، تعتمد بشكل مباشر أو غير مباشر على الجينوم البشري. عندما نتعلم أن نفهم أنفسنا وسوف تطبق هذه المعرفة لصالح، وعدد كبير من المشاكل والأمراض ببساطة تتوقف عن الوجود. بالفعل العديد من الأمراض الرهيبة، مثل الجدري، الطاعون، أصبحت شيئا من الماضي. الاستعداد للذهاب إلى هناك النكاف والسعال الديكي. ولكن يجب أن لا الاسترخاء، لأنه أمامنا لا يزال هناك الكثير من التحديات المختلفة، التي تحتاج إلى العثور على الجواب. وانه سيتم العثور على، كل شيء يذهب إلى هذا.