معلومة

كيف تجد منطقة المحسن لجين معين؟

كيف تجد منطقة المحسن لجين معين؟


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.

أنا جديد على هذه المفاهيم في علم الأحياء وأحتاج إلى بعض المساعدة في الفهم. قلقي الرئيسي هو كيفية العثور على مُحسِّن للجين الذي يهمني ، وتحديداً تسلسل المُحسِّن. أنا أعمل على مشروع حيث سأحاول استخدام CRISPR- بوساطة حذف منطقة المروج ومنطقة المحسن في الجين الذي يهمني FOXN2 ، في خلايا سرطان الثدي المقاومة لـ MCF7 تاموكسيفين. لدي بالفعل تسلسل منطقة المروج من GenomeBrowser الخاص بـ UCSC ، لكنني لست متأكدًا مما إذا كان يمكن البحث عن تسلسل منطقة المحسن هناك أو في أي مكان آخر. هل أحتاج إلى عمل بروتوكول للعثور على منطقة المُحسِّن بنفسي؟ لقد رأيت العديد من الأشياء حول ChIP-Seq وقد أحتاج إلى القيام بذلك للحصول على البيانات للعثور على المُحسِّن الخاص بي ولكني لست متأكدًا. أخطط لاستخدام تسلسلات منطقة المُحسِّن والمُحفِّز للجين الذي يهمني لإنشاء جرنا لـ CRISPR. شكرا لك على أي شخص يمكن أن تساعد.


هناك عدة طرق لتحديد المعززات:

(1) تسلسل رقاقة / رقاقة تتعرف على مواقع ربط عامل النسخ ،

(2) يمكن أيضًا استخدام العوامل المحددة للمُحسِّن لتحديد المعززات ، مثل EP300 ، وغالبًا ما تُستخدم مواقع الربط الخاصة بـ EP300 للتنبؤ بالمعززات ؛

(3) يمكن لـ RNA polymerase II ربط آلاف المعززات ، لذلك يمكن أيضًا استخدام POLR2A2a ، أكبر وحدة فرعية من RNA polymerase II ، للبحث عن مواقع المُحسِّن ؛

(4) يمثل الموقع عالي الحساسية لـ deoxyribonuclease I (DHS) منطقة الكروماتين المفتوحة ، وكثير منها مغطى بمعززات ؛

(5) يمكن تحديد عدد كبير من العناصر التنظيمية النشطة ، بما في ذلك المعززات ، بواسطة عناصر تنظيم الفصل بمساعدة الفورمالديهايد (الوجه) جنبًا إلى جنب مع التسلسل ؛

(6) تعكس بعض أنماط تعديل هيستون حالات كروماتين مختلفة ، مثل ربط h3k4me1 و h3k27ac ، والتي تستخدم على نطاق واسع في وضع العلامات على المحسن ؛

(7) يمكن نسخ تسلسل المحسن ، كما أن مُحسِّن النسخ RNA (enrna) هو أيضًا علامة على تنشيط المُحسِّن ؛

(8) يمكن أن توفر طريقة التشكل ثلاثي الأبعاد للكروموسوم (على سبيل المثال 5C و Chia pet ، capture-c) معلومات عن تفاعل محفز المحسن.


محسن فائق

في علم الوراثة ، أ محسن فائق هي منطقة من جينوم الثدييات تشتمل على معززات متعددة مرتبطة بشكل جماعي بمجموعة من بروتينات عامل النسخ لدفع نسخ الجينات المشاركة في هوية الخلية. [1] [2] [3] نظرًا لأن المُحسِّنات الفائقة كثيرًا ما يتم تحديدها بالقرب من الجينات المهمة للتحكم في هوية الخلية وتعريفها ، فيمكن استخدامها بالتالي للتعرف بسرعة على العقد الرئيسية التي تنظم هوية الخلية. [3] [4]

تحتوي المعززات على العديد من السمات القابلة للقياس الكمي والتي لها مجموعة من القيم ، وهذه الصفات ترتفع بشكل عام عند المعززات الفائقة. ترتبط المعززات الفائقة بمستويات أعلى من البروتينات المنظمة للنسخ وترتبط بالجينات التي يتم التعبير عنها بدرجة أكبر. [1] [5] [6] [7] يعتبر التعبير عن الجينات المرتبطة بالمحسّنات الفائقة حساسًا بشكل خاص للاضطرابات ، والتي قد تسهل تحولات حالة الخلية أو تفسر حساسية الجينات المرتبطة بالمحسِّن الفائق للجزيئات الصغيرة التي تستهدف النسخ. [1] [5] [6] [8] [9]


الخلايا الجذعية متعددة القدرات

إميلي إن برايس ، ليونارد آي زون ، في كتيب الخلايا الجذعية (الإصدار الثاني) ، 2013

مستقبل النظام

في إحدى الدراسات ، تم إنشاء سلالات أسماك الزرد المعدلة وراثيًا والتي أدت إلى الإصابة بابيضاض الدم في الخلايا التائية الحادة في الأسماك (Langenau et al. ، 2003). في هذا الاستقصاء ، تم إنشاء الأسماك المعدلة وراثيًا باستخدام مروج RAG2 الخاص بالليمفويد الذي يقود الماوس c-myc ، وهو جين معروف بأنه يعمل في التسبب في الإصابة بسرطان الدم والأورام اللمفاوية. بالإضافة إلى ذلك ، سمح جين متحور خيمري يتكون من myc مدمج في GFP بتصور انتشار الأورام من الغدة الصعترية للأسماك المصابة. تنتشر الأورام في هذه الأسماك المعدلة وراثيا من أصولها في الغدة الصعترية إلى العضلات والهيكل العظمي وأعضاء البطن. يمكن استخدام الأسماك المعدلة وراثيًا لسرطان الدم من هذه الدراسة للشاشات الجينية الكابتة والمعززة لتحديد المكونات التي تقلل أو تؤدي إلى تفاقم تقدم اللوكيميا.

ركزت مجموعة أخرى من الأعمال على تجديد أسماك الزرد (بوس وآخرون ، 2003). يستطيع الزرد تجديد الزعانف ، وهي خاصية فريدة لبعض الفقاريات السفلية. لا يُعرف الكثير عن العمليات الجزيئية والخلوية المتضمنة في التجديد ، وقد تم مؤخرًا استخدام الشاشات الجينية للتحقيق في الآلية الجزيئية. نظرًا لأن العديد من الجينات المشاركة في التجديد ضرورية للتطور الجنيني ، فقد تم فحص المسوخات الحساسة لدرجة الحرارة وتحديدها بنجاح (جونسون وويستون ، 1995). بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام الخطوط المعدلة وراثيًا التي تعبر عن GFP كأداة بصرية وحامل للمساعدة في تنقية مجموعات الخلايا المحددة المشاركة في أحداث التجديد (Poss et al. ، 2003). بالإضافة إلى دراسات تجديد الزعانف ، تم فحص تجديد القلب في أسماك الزرد (بوس وآخرون ، 2002). يتم فحص عمليات عدم التمايز والنمذجة والتكاثر ، بالإضافة إلى وجود الخلايا متعددة القدرات في الأنسجة البالغة ، في أسماك الزرد وتظل مقنعة للغاية في مجال بيولوجيا الخلايا الجذعية. على الرغم من أنه في مرحلة مبكرة جدًا ، قد تتناول دراسات التجديد أيضًا إصلاح الأنسجة البشرية وزرع الخلايا الجذعية وحتى هندسة الأنسجة (Slack ، 2003).

تتوسع تطبيقات استخدام نظام الزرد بسرعة مع التكنولوجيا الجديدة والابتكار. من خلال الشاشات الكيميائية ، يتم اكتشاف التأثيرات المحددة للأدوية الجديدة. تمت دراسة عوامل الكروماتين أيضًا لتأثيرها على تكون الدم. ساعدنا استخدام Chip-seq في استكشاف تفاعلات البروتينات مع الحمض النووي ويؤدي إلى اكتشاف أوجه التشابه عبر الجينوم. تم استخدام تقنية جديدة في الخطوط المعدلة وراثيًا والتصوير والمعلوماتية الحيوية في التحقيقات في تكوين الدم وبيولوجيا الخلايا الجذعية. من المؤكد أن المزيد من تشريح العمليات التنموية وعلاقاتها بالأمراض البشرية ستستفيد من فائدة هذا الكائن الحي النموذجي.


شبكات تنظيم الجينات التي تتحكم في تطور الخلايا العصبية

27.4.7 الأسئلة الحالية المتعلقة بوظيفة المُحسِّن

تعتبر المعززات ضرورية للتحكم القوي في الزمانية المكانية للتعبير الجيني أثناء نمو الدماغ ، وبالتالي من المحتمل أن تشفر تنوع أنماط التعبير. نظرًا للخصوصية الزمانية المكانية للمعززات ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد ملامح الأنسجة المختلفة وأنواع الخلايا واستخدام تقنيات الخلية المفردة الناشئة لتشريح دور المعززات المختلفة أثناء نمو الدماغ في أنواع الخلايا المختلفة. أخيرًا ، من الواضح أن الاضطرابات في وظيفة المحسن يمكن أن تؤدي إلى تغييرات مرضية في تنظيم الجينات ، على الرغم من أنه لا يزال هناك الكثير من العمل لربط النتائج الجينية البشرية بآليات تنظيم الجينات. هناك أمل في أن الجهود المبذولة لتحديد التغييرات في نشاط المعزز المرتبطة بحالات الأمراض العصبية والنمائية العصبية ستحدد آليات تطور المرض وكذلك أهداف العلاج. في نهاية المطاف ، يمكن بناء أطالس شاملة للنشاط المعزز عبر أنواع الخلايا ومناطق الدماغ ومراحل النمو والحالات المرضية لاستخدامها كدليل مرجعي للباحثين الذين يدرسون العناصر التنظيمية في صحة الدماغ وأمراضه.


مناقشة

في هذه الدراسة ، نقدم FOCS ، وهو إطار إحصائي جديد للتنبؤ بتفاعلات E-P بناءً على أنماط النشاط المشتقة من مجموعات بيانات omic واسعة النطاق. بتطبيق FOCS على أربعة مصادر بيانات جينومية مختلفة ، اشتقنا موردًا واسعًا من روابط E-P التي تم التحقق من صحتها إحصائيًا. يسلط مورد خرائط E-P الخاص بنا الضوء على جوانب مختلفة من تنظيم النسخ. أولاً ، هناك ممارسة ساذجة شائعة تتمثل في تعيين المعززات إلى أقرب المروجين لها. في روابط E-P المتوقعة FOCS ،

يتم تعيين 26٪ من المعززات لمحفز ليس الأقرب (ملف إضافي 1: الشكل S10). ثانيًا ، المعززات intronic شائعة جدًا ، 70 ٪ من روابط E-P المتوقعة تتضمن مُحسِّنًا داخليًا (ملف إضافي 1: الجدول S2). ثالثًا ، بينما في النماذج المنكمشة ، تم ربط كل مروج ، في المتوسط ​​،

3 معززات ، تم ربط العديد من المحفزات بمعزز واحد مهيمن وبعضها مرتبط بعدد كبير جدًا من المعززات (8-10).

كخطوة أولية في استكشاف العلاقات بين تكوين تفاعلات E-P ووظيفة الجينات ، قمنا بفحص مجموعة جينات التدبير المنزلي المأخوذة من [24]. يتم التعبير عن هذه الجينات في كل مكان عبر أنواع مختلفة من الخلايا ، مما يشير إلى أنه من المحتمل أن يكون لها منطق تنظيم بسيط. في الواقع ، شارك مروجوا هذه الجينات في عدد أقل بكثير من روابط E-P مقارنة بجميع الجينات الأخرى (ص القيمة & lt 0.001 في جميع أنواع البيانات ، ملف إضافي 1: الشكل S11). لمزيد من استكشاف العلاقة المحتملة بين اتساع نطاق التعبير الجيني عبر الأنسجة وتعقيد تنظيم النسخ ، قمنا بحساب إنتروبيا شانون لكل مروج جيني (يشير الانتروبيا الأعلى إلى اتساع تعبير أكبر). ومن المثير للاهتمام ، أننا لاحظنا وجود علاقة سلبية قوية حيث يرتبط المروجون الذين لديهم ملفات تعريف نشاط أكثر تقييدًا (أي أقل إنتروبيا) بعدد أكبر من المعززات (الشكل 6 ، ملف إضافي 1: الشكل S12). كمجموعة ، تم إثراء الجينات المرتبطة بأعداد أكبر من المعززات لفئات علم الوجود الجيني (GO) المتعلقة بالتصاق الخلية ، ونقل الإشارة ، والتمايز (ملف إضافي 2).

علاقة عكسية بين اتساع نشاط المروج وتعقيد تنظيم النسخ. قمنا بتحديد اتساع نشاط المروج على أنواع مختلفة من الخلايا بواسطة إنتروبيا شانون. تم تقسيم المروجين إلى صناديق وفقًا لعدد المعززات المضمنة في نماذجهم المختصرة على النحو الأمثل وتم حساب توزيع إنتروبيا شانون لكل حاوية (يشار إلى عدد المروجين المعينين لكل حاوية في أقواس). لوحظ وجود علاقة عكسية ملحوظة. تستند النتائج الموضحة هنا إلى بيانات ENCODE DHS (انظر الملف الإضافي 1: الشكل S12 لنفس التحليل المطبق على بيانات FANTOM5 CAGE)

لاحظنا أيضًا أنه في حين أن الغالبية العظمى (

90 ٪) من المعززات في النماذج المشتقة من FOCS كان لها علاقة إيجابية بين بيرسون وسبيرمان مع نمط نشاط المروجين المستهدفين ، كما تضمنت النماذج أيضًا حالات الارتباط السلبي ، مما يشير إلى أن العنصر التنظيمي يعمل كمثبط (ملف إضافي 1: الشكل S13 ). أخيرًا ، يمكن أن يفسر اختبار مستوى النشاط في FOCS ، المحسوب باستخدام ارتباط سبيرمان ، نماذج المروج حيث لا تكون العلاقة بين أنماط نشاط المحسن والمحفز خطية ، وربما يفسر ص قيم 2 & lt 0.5 التي لوحظت في غالبية نماذج FANTOM5 و Roadmap (ملف إضافي 1: الشكل S6B).

أحد الجوانب التي لم نأخذها في الاعتبار في تحليلنا هو القيود المفروضة على تنظيم النسخ من خلال التنظيم ثلاثي الأبعاد للجينوم. تشير النتائج الحديثة إلى أن معظم تفاعلات E-P محدودة بمناطق كروموسومية تسمى المجالات المرتبطة طوبولوجيًا [25 ، 26]. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح هذه العلاقة بشكل أفضل بين التنظيم ثلاثي الأبعاد وروابط E-P ولفهم أفضل إلى أي مدى تُفرض مثل هذه القيود عالميًا أو تفاضليًا في أنواع الخلايا المختلفة.

يفترض التفسير البيولوجي لتحليلنا لبيانات DHS (مجموعات بيانات ENCODE و Roadmap Epigenomics) ضمنيًا أن معدل النسخ عند المروجين يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بإشارة DHS للمروج. لذلك قمنا بفحص ارتباطات تعبير DHS في خطوط الخلايا التي كانت بيانات كل من DHS و RNA-seq متاحة في مشروع ENCODE (إجمالي 17 خطًا خلويًا). في جميع الحالات ، لاحظنا ارتباطات سبيرمان عالية ولكن منخفضة بيرسون (ملف إضافي 1: الشكل S14) ، مما يشير إلى علاقة رتيبة قوية ولكن غير خطية.

يعد مخطط ترك الخلية من النوع الذي يطبقه FOCS متحفظًا ويضمن أن النماذج المستنتجة لها قوة تنبؤية في سياقات خلوية متنوعة. ومع ذلك ، فإنه لن يستنتج نماذج للجينات التي يكون تعبيرها خاصًا بنوع الخلية بشكل صارم. بتحليل أعداد أكبر من أنواع الخلايا المتنوعة التي تحتوي على أنواع الخلايا ذات الصلة ، نتوقع فرصة أقل لفقدان نماذج الجينات الخاصة بنوع الخلية.

بينما كانت مخطوطتنا قيد المراجعة ، تم تقديم طريقة جديدة أخرى لاستدلال تفاعلات E-P ، تسمى JEME ، [27]. على عكس FOCS ، يقوم JEME (و TargetFinder المنشور سابقًا [28]) بعمل تنبؤات خاصة بنوع الخلية ويجمع بين أنواع بيانات omic مختلفة في نفس النموذج.

يمكن لمجموعتنا الواسعة من تفاعلات E-P أن تساعد بشكل كبير في التفسير الوظيفي للمتغيرات الجينية المرتبطة بقابلية المرض ، حيث أن الغالبية (

90٪) من المتغيرات المكتشفة بواسطة دراسات الارتباط على مستوى الجينوم تقع في تسلسلات غير مشفرة [29]. وبالمثل ، يمكن أن يساعد في تفسير الطفرات الجسدية غير المشفرة المتكررة (SMs) في جينومات السرطان. تم اكتشاف النقاط الساخنة SM في المناطق التنظيمية بوتيرة متسارعة مع التراكم السريع لتسلسل الجينوم الكامل (WGS) لعينات الورم [30 ، 31]. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن دمج روابط E-P المتوقعة في خطوط أنابيب المعلوماتية الحيوية وتعزيزها التي تبحث عن أشكال الحمض النووي في العناصر التنظيمية التي تنظم مجموعات الجينات المعبر عنها بشكل مفترض. بشكل عام ، فإن طريقة FOCS والخلاصة التي نقدمها تبشر بتعزيز فهمنا للجينوم التنظيمي غير المشفر.


الانتماءات

معهد سالك للدراسات البيولوجية ، 10010 طريق نورث توري باينز ، لا جولا ، سان دييغو ، 92037 ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

سفين هاينز وأمبير كريستوفر بينر

قسم الطب الخلوي والجزيئي ، جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، 9500 جيلمان درايف ، لا جولا ، سان دييغو ، 92093 ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

كيسي إي.رومانوسكي وأمبير كريستوفر ك.جلاس

قسم الطب ، جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، 9500 جيلمان درايف ، لا جولا ، سان دييغو ، 92093 ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

المؤلف المراسل


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


الخلاصة والاتجاه المستقبلي

المعززات تحمل التعليمات التنظيمية للتعبير الزماني المكاني للجين. يتم توصيل التعليمات المشفرة بالمُحسِّن إلى مروجي الجينات المشابه من خلال تفاعلات البروتين البروتين الديناميكي التي تتضمن العديد من الـ TFs ، والمنظمات ، والبروتينات المعمارية للكروماتين ، والإنزيمات. علاوة على ذلك ، فإن العديد من هذه البروتينات تكتسب أو تلغي التعديلات التساهمية اللازمة لتنظيم النسخ المناسب. بالتنسيق مع النسخ الذي يحركه المروج ، تخضع المعززات نفسها أيضًا للنسخ ، مما ينتج eRNAs ذات وظائف غير مؤكدة. من المحتمل أن تحدث هذه التفاعلات متعددة الأوجه بين متواليات الحمض النووي الأساسية في المحسن والمحفز ، وتجمعات البروتينات ، وجزيئات الحمض النووي الريبي في المكثفات المنفصلة طورًا. ومع ذلك ، لا تزال الديناميكيات العالمية أو الخاصة بالموقع لهذه التفاعلات المتنوعة التي تؤدي إلى النسخ المنتج غير مفهومة جيدًا. تفترض العقيدة الحالية أن التعليمات المشفرة بالمحسِّن تُترجم إلى "رمز TF" عندما تربط مجموعة معينة من TFs المعززات بشكل مباشر وغير مباشر. يُعتقد حاليًا أن تجنيد TF التوافقي إلى المعززات يحدد التنظيم النسخي للجين المستهدف. نحن نعتقد أن شغل TF التوافقي يوفر فقط منصة للتوظيف الديناميكي للمنظمين ، والذي يحكم في النهاية خصوصية النسخ والتجهيزية. من أجل فهم أكثر شمولية وآلية لوظيفة المُحسِّن ، حان الوقت الآن للانتقال من "كود TF" الحالي للنسخ إلى "كود منظم" ، حيث يكون التركيز على تحديد ذخيرة منظم التجميع التوافقية بدرجة دقة زمنية عالية محرك تنشيط النسخ الخاص بالموقع.


المروج وآلة النسخ

يتم تنظيم الجينات لجعل التحكم في التعبير الجيني أسهل. منطقة المروج هي المنبع مباشرة لتسلسل الترميز. يمكن أن تكون هذه المنطقة قصيرة (فقط عدد قليل من النيوكليوتيدات في الطول) أو طويلة جدًا (مئات النيوكليوتيدات طويلة). كلما طالت مدة المحفز ، زادت المساحة المتاحة لربط البروتينات. يضيف هذا أيضًا مزيدًا من التحكم في عملية النسخ. طول المحفز خاص بالجينات ويمكن أن يختلف بشكل كبير بين الجينات. وبالتالي ، يمكن أن يختلف مستوى التحكم في التعبير الجيني أيضًا بشكل كبير بين الجينات. الغرض من المروج هو ربط عوامل النسخ التي تتحكم في بدء النسخ.

داخل منطقة المروج ، فقط المنبع من موقع بدء النسخ ، يوجد صندوق TATA. هذا المربع هو مجرد تكرار لثايمين ودينوكليوتيدات الأدينين (حرفيا ، يكرر TATA). يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بمركب بدء النسخ ، مما يسمح بحدوث النسخ. لبدء النسخ ، فإن عامل النسخ (TFIID) هو أول من يرتبط بصندوق TATA. يؤدي ربط TFIID إلى تجنيد عوامل النسخ الأخرى ، بما في ذلك TFIIB و TFIIE و TFIIF و TFIIH إلى صندوق TATA. بمجرد تجميع معقد بدء النسخ هذا ، يمكن أن يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بتسلسل المنبع. عندما يرتبط مع عوامل النسخ ، فإن بوليميريز الحمض النووي الريبي يتم فسفرته. يحرر هذا جزءًا من البروتين من الحمض النووي لتنشيط مجمع بدء النسخ ويضع بوليميراز الحمض النووي الريبي في الاتجاه الصحيح لبدء النسخ ، يجلب بروتين ثني الحمض النووي المحسن ، الذي يمكن أن يكون بعيدًا تمامًا عن الجين ، على اتصال مع عوامل النسخ و بروتينات وسيطة.

الشكل ( PageIndex <1> ): المروجين: يظهر مروج معمم للجين الذي تم نسخه بواسطة RNA polymerase II. تتعرف عوامل النسخ على المروج. ثم يربط RNA polymerase II ويشكل معقد بدء النسخ.

بالإضافة إلى عوامل النسخ العامة ، يمكن أن ترتبط عوامل النسخ الأخرى بالمحفز لتنظيم نسخ الجينات. ترتبط عوامل النسخ هذه بمحفزات مجموعة معينة من الجينات. إنها ليست عوامل نسخ عامة ترتبط بكل معقد محفز ، ولكن يتم تجنيدها لتسلسل محدد على محفز جين معين. هناك المئات من عوامل النسخ في الخلية التي يرتبط كل منها على وجه التحديد بعنصر معين لتسلسل الحمض النووي. عندما ترتبط عوامل النسخ بالمحفز فقط في بداية الجين المشفر ، يشار إليها على أنها عناصر تعمل في رابطة الدول المستقلة لأنها موجودة على نفس الكروموسوم ، بجوار الجين مباشرة. تسمى المنطقة التي يرتبط بها عامل نسخ معين موقع ارتباط عامل النسخ. تستجيب عوامل النسخ للمنبهات البيئية التي تجعل البروتينات تجد مواقع الارتباط الخاصة بها وتبدأ نسخ الجين المطلوب.


82 لائحة الجينات النسخ حقيقية النواة

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • ناقش دور عوامل النسخ في تنظيم الجينات
  • اشرح كيف تقوم المعززات والمثبطات بتنظيم التعبير الجيني

مثل الخلايا بدائية النواة ، يتطلب نسخ الجينات في حقيقيات النوى عمل بوليميريز الحمض النووي الريبي لربط تسلسل الحمض النووي المنبع من الجين من أجل بدء النسخ. ومع ذلك ، على عكس الخلايا بدائية النواة ، فإن بوليميراز الحمض النووي الريبي حقيقي النواة يتطلب بروتينات أخرى ، أو عوامل نسخ ، لتسهيل بدء النسخ. لا يمكن لبوليميراز الحمض النووي الريبي في حد ذاته بدء النسخ في الخلايا حقيقية النواة. هناك نوعان من عوامل النسخ التي تنظم النسخ حقيقية النواة: عوامل النسخ العامة (أو القاعدية) ترتبط بمنطقة المروج الأساسية للمساعدة في ربط بوليميراز الحمض النووي الريبي. عوامل النسخ المحددة ترتبط بمناطق مختلفة خارج منطقة المروج الأساسي وتتفاعل مع البروتينات في المروج الأساسي لتعزيز أو قمع نشاط البوليميراز.

اعرض عملية النسخ - صنع الحمض النووي الريبي من قالب الحمض النووي.

المروج وآلة النسخ

يتم تنظيم الجينات لجعل التحكم في التعبير الجيني أسهل. منطقة المروج هي المنبع مباشرة لتسلسل الترميز. يمكن أن تكون هذه المنطقة قصيرة (فقط عدد قليل من النيوكليوتيدات في الطول) أو طويلة جدًا (مئات النيوكليوتيدات طويلة). كلما طالت مدة المحفز ، زادت المساحة المتاحة لربط البروتينات. يضيف هذا أيضًا مزيدًا من التحكم في عملية النسخ. طول المحفز خاص بالجينات ويمكن أن يختلف بشكل كبير بين الجينات. وبالتالي ، يمكن أن يختلف مستوى التحكم في التعبير الجيني أيضًا بشكل كبير بين الجينات. الغرض من المروج هو ربط عوامل النسخ التي تتحكم في بدء النسخ.

داخل منطقة المروج الأساسية ، يوجد 25 إلى 35 قاعدة في المنبع من موقع بدء النسخ ، في مربع TATA. يحتوي صندوق TATA على تسلسل إجماعي لـ 5’-TATAAA-3 '. صندوق TATA هو موقع الارتباط لمركب بروتين يسمى TFIID ، والذي يحتوي على بروتين رابط لـ TATA. يؤدي ربط TFIID إلى تجنيد عوامل النسخ الأخرى ، بما في ذلك TFIIB و TFIIE و TFIIF و TFIIH. تساعد بعض عوامل النسخ هذه على ربط بوليميريز الحمض النووي الريبي بالمحفز ، بينما يساعد البعض الآخر في تنشيط مجمع بدء النسخ.

بالإضافة إلى مربع TATA ، توجد مواقع ربط أخرى في بعض المروجين. يفضل بعض علماء الأحياء قصر نطاق محفز حقيقيات النوى على المروج الأساسي ، أو موقع ربط البوليميراز ، والإشارة إلى هذه المواقع الإضافية كعناصر مروج قريبة ، لأنها توجد عادةً ضمن بضع مئات من الأزواج الأساسية في الجزء العلوي من موقع بدء النسخ . أمثلة على هذه العناصر هي مربع CAAT ، مع تسلسل الإجماع 5’-CCAAT-3 "ومربع GC ، مع التسلسل الإجماعي 5’-GGGCGG-3". يمكن لعوامل النسخ المحددة أن ترتبط بهذه العناصر القريبة من المروج لتنظيم نسخ الجينات. قد يكون لجين معين توليفة خاصة به من مواقع ارتباط عامل النسخ المحددة هذه. هناك المئات من عوامل النسخ في الخلية ، كل منها يرتبط على وجه التحديد بعنصر معين لتسلسل الحمض النووي. عندما ترتبط عوامل النسخ بالمحفز في بداية الجين المشفر ، يُشار إليه على أنه عنصر مؤثر في رابطة الدول المستقلة ، لأنه موجود على نفس الكروموسوم بجوار الجين مباشرةً. تستجيب عوامل النسخ للمنبهات البيئية التي تجعل البروتينات تجد مواقع الارتباط الخاصة بها وتبدأ نسخ الجين المطلوب.

المعززات والنسخ

في بعض الجينات حقيقية النواة ، توجد مناطق إضافية تساعد في زيادة أو تحسين النسخ. هذه المناطق ، التي تسمى المعززات ، ليست بالضرورة قريبة من الجينات التي تعززها. يمكن أن توجد في الجزء العلوي من الجين ، داخل منطقة ترميز الجين ، أو في اتجاه مجرى الجين ، أو قد تكون على بعد آلاف النيوكليوتيدات.

مناطق المحسن هي تسلسلات ملزمة ، أو مواقع ، لعوامل نسخ محددة. عندما يرتبط عامل نسخ البروتين بتسلسل المُحسِّن ، يتغير شكل البروتين ، مما يسمح له بالتفاعل مع البروتينات في موقع المُحسِّن. ومع ذلك ، نظرًا لأن منطقة المحسن قد تكون بعيدة عن المحفز ، يجب أن ينحني الحمض النووي للسماح للبروتينات الموجودة في الموقعين بالتلامس. تساعد بروتينات الانحناء في الحمض النووي على ثني الحمض النووي وتجميع مناطق المحسن والمحفز معًا ((الشكل)). يسمح هذا التغيير في الشكل بتفاعل بروتينات المنشط المحددة المرتبطة بالمحسّنات مع عوامل النسخ العامة المرتبطة بمنطقة المروج وبوليميراز الحمض النووي الريبي.


إيقاف تشغيل الجينات: مكابس النسخ

مثل الخلايا بدائية النواة ، تمتلك الخلايا حقيقية النواة أيضًا آليات لمنع النسخ. يمكن لمثبطات النسخ الارتباط بمناطق المحفز أو المحسن ومنع النسخ. مثل المنشطات النسخية ، تستجيب المثبطات للمحفزات الخارجية لمنع ارتباط عوامل النسخ المنشطة.

ملخص القسم

لبدء النسخ ، يجب أن ترتبط عوامل النسخ العامة ، مثل TFIID و TFIIB وغيرها ، أولاً بصندوق TATA وتجنيد بوليميريز RNA في هذا الموقع. قد ترتبط عوامل النسخ الإضافية أيضًا بالعناصر التنظيمية الأخرى في المروج لزيادة أو منع النسخ. بالإضافة إلى تسلسل المحفز ، تساعد مناطق المحسن في زيادة النسخ. يمكن أن تكون المعززات في المنبع ، أو في اتجاه مجرى النهر ، أو داخل الجين نفسه ، أو على كروموسومات أخرى. قد تؤدي عوامل النسخ المحددة المرتبطة بمناطق المحسن إلى زيادة أو منع النسخ.

راجع الأسئلة

يلزم ربط ________ لبدء النسخ.

ماذا سينتج عن ارتباط عامل النسخ بمنطقة مُحسِّن؟

  1. نقص نسخ الجين المجاور
  2. زيادة نسخ الجين البعيد
  3. تغيير ترجمة الجين المجاور
  4. الشروع في توظيف بوليميراز الحمض النووي الريبي

عالم يقارن مناطق المحفز لجينين. يشتمل المروج الأساسي لـ Gene A بالإضافة إلى عناصر المروج القريبة على 70 نقطة أساس. يشتمل المروج الأساسي للجين B بالإضافة إلى عناصر المروج القريبة على 250 نقطة أساس. أي من فرضيات العالم من المرجح أن تكون صحيحة؟

  1. سيتم عمل المزيد من النصوص من جين ب.
  2. يتضمن نسخ الجين أ عددًا أقل من عوامل النسخ.
  3. تتحكم المعززات في نسخ الجين ب.
  4. يتم التحكم في نسخ الجين أ أكثر من نسخ الجين ب.

أسئلة التفكير النقدي

يمكن للطفرة داخل منطقة المروج أن تغير نسخ الجين. صف كيف يمكن أن يحدث هذا.

يمكن لطفرة في منطقة المروج تغيير موقع الربط لعامل النسخ الذي يرتبط عادة بزيادة النسخ. يمكن للطفرة إما أن تقلل من قدرة عامل النسخ على الارتباط ، وبالتالي تقليل النسخ ، أو يمكن أن تزيد من قدرة عامل النسخ على الارتباط ، وبالتالي زيادة النسخ.

ماذا يمكن أن يحدث إذا كانت الخلية تحتوي على الكثير من عامل النسخ المنشط؟

إذا كان هناك الكثير من عامل النسخ المنشط ، فسيتم زيادة النسخ في الخلية. هذا يمكن أن يؤدي إلى تغييرات جذرية في وظيفة الخلية.

يحدد أحد العلماء موقعًا محتملاً لتنظيم النسخ 300 نقطة أساس في اتجاه مجرى الجين ويفترض أنه مثبط. ما التجربة (مع النتائج) التي يمكنه إجراؤها لدعم هذه الفرضية؟

أسهل طريقة لاختبار فرضيته هي تغيير الموقع في الخلية ، ومراقبة مستويات نسخة mRNA المصنوعة من الجين. إذا زادت مستويات النسخ في الخلية المتحورة ، فهذا يعني أن الموقع يمنع النسخ.

قائمة المصطلحات


شاهد الفيديو: : نصائح لتفادي الأخطاء المتكررة في بناء الهوية# (شهر نوفمبر 2022).