معلومة

هل هناك أي نوع (أنواع فرعية؟) يحتوي الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي (RNA) الخاص بهما فقط في هياكل الحلقة الجذعية؟

هل هناك أي نوع (أنواع فرعية؟) يحتوي الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي (RNA) الخاص بهما فقط في هياكل الحلقة الجذعية؟


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 عالم كمبيوتر أعمل في الأحماض النووية من منظور نظرية اللغة الرسمية. أنا أتعامل مع العديد من الأوراق التي تحلل بنية Stem-Loop للحمض النووي.

أود الحصول على مرجع قوي يؤكد (أو ينفي):

1) وجود هذه الهياكل

2) وجود (نوع ، نوع فرعي ، ...) تم التأكد من أن DNA أو RNA الخاص به يحتوي على سلاسل هي بنية حلقة جذعية نقية.


تم توثيق وجود الهياكل الحلقية الجذعية وأهميتها بشكل جيد.

لست متأكدًا مما يعنيه السؤال الثاني بالضبط. إذا كنت تقصد "كائنًا يحتوي على حلقة جذعية واحدة على الأقل ، جرب فيروس نقص المناعة البشرية. نظام MS2 هو أيضًا بروتين ربط حلقة جذعية يستخدم كأداة كثيرًا في علم الأحياء ، أقترح البحث في googling.


يحدد علم الجينوم المقارن آلافًا من الحمض النووي الريبي المرشح المهيكل في الميكروبيوم البشري

تلعب الحمض النووي الريبي المنظم أدوارًا تنظيمية بيولوجية متنوعة داخل الميكروبات. حتى الآن ، تم التنبؤ بالمئات من الحمض النووي الريبي المرشح المهيكل باستخدام مناهج معلوماتية تبحث عن هياكل عزر في بيانات التسلسل الجيني. يحتوي الميكروبيوم البشري على آلاف الأنواع وسلالات الميكروبات. ومع ذلك ، فإن الكثير من البيانات الميتاجينومية من الميكروبيوم البشري لا تزال غير مختصرة لأشكال RNA المنظمة بسبب القيود الحسابية في المقام الأول.

نتائج

سعينا إلى تطبيق نهج الجينوم المقارن على نطاق واسع على هذه الكائنات لتحديد الحمض النووي الريبي المرشح المنظم. من خلال تحليل آلي تم إنشاؤه بعناية ، على الرغم من أنه مكثف حسابيًا ، نحدد 3161 من الحمض النووي الريبي المنظم المرشح المحفوظ في المناطق الجينية ، بالإضافة إلى 2022 من الحمض النووي الريبي المرشح الإضافي المرشح الذي قد يتداخل مع مناطق الترميز. نحن نتحقق من صحة تعبير RNA لـ 177 من هذه الهياكل المرشحة عن طريق تحليل بيانات RNA-seq الصغيرة من أربع عينات براز بشرية.

الاستنتاجات

يحدد هذا النهج مجموعة متنوعة من الحمض النووي الريبي المرشح المهيكل ، بما في ذلك tmRNAs ، ومضادات السموم ، وقادة بروتين الريبوسوم المحتمل ، من مجموعة واسعة من الأصناف. بشكل عام ، يتيح خط الأنابيب لدينا تنبؤات متحفظة لآلاف من الحمض النووي الريبي المرشح الجديد المنظم من الميكروبيوم البشري.


الحمض النووي الريبي الحيوي

3.
يرتبط RNA Ribosomal (rRNA) بمجموعة من البروتينات لتكوين الريبوسومات. هذه الهياكل المعقدة ، التي تتحرك جسديا على طول جزيء mRNA ، تحفز تجميع الأحماض الأمينية في سلاسل البروتين. كما أنها تربط الحمض الريبي النووي النقال (tRNAs) والعديد من الجزيئات الإضافية الضرورية لتخليق البروتين. تتكون الريبوسومات من وحدة فرعية كبيرة وصغيرة ، يحتوي كل منها على جزيء أو جزيئات rRNA الخاصة به.

الترجمة هي العملية الكاملة التي يتم من خلالها استخدام التسلسل الأساسي لـ mRNA لترتيب الأحماض الأمينية وضمها في البروتين. تشارك الأنواع الثلاثة من الحمض النووي الريبي (RNA) في مسار تخليق البروتين الأساسي في جميع الخلايا في الواقع ، وربما كان تطوير الوظائف الثلاثة المميزة للحمض النووي الريبي هو المفتاح الجزيئي لأصل الحياة. تتم مناقشة كيفية تنفيذ كل RNA لمهمته المحددة في هذا القسم ، بينما يتم وصف الأحداث البيوكيميائية في تخليق البروتين وعوامل البروتين المطلوبة في القسم الأخير من الفصل.

اذهب إلى:
يحمل Messenger RNA معلومات من DNA في رمز جيني مكون من ثلاثة أحرف
يحتوي الحمض النووي الريبي على ريبونوكليوتيدات من الأدينين ، والسيتيدين ، والجوانين ، واليوراسيل. نظرًا لأن 4 نيوكليوتيدات ، يتم تناولها بشكل فردي ، يمكن أن تمثل 4 فقط من الأحماض الأمينية العشرين الممكنة في ترميز الترتيب الخطي في البروتينات ، يلزم وجود مجموعة من النيوكليوتيدات لتمثيل كل حمض أميني. يجب أن يكون الرمز المستخدم قادرًا على تحديد 20 كلمة على الأقل (أي الأحماض الأمينية).

إذا تم استخدام اثنين من النيوكليوتيدات لتشفير حمض أميني واحد ، فيمكن فقط تكوين 16 (أو 42) كلمة رمز مختلفة ، وهذا سيكون عددًا غير كافٍ. ومع ذلك ، إذا تم استخدام مجموعة من ثلاثة نيوكليوتيدات لكل كلمة رمز ، فيمكن تكوين 64 (أو 43) كلمة رمز. أي كود يستخدم مجموعات من ثلاثة نيوكليوتيدات أو أكثر سوف يحتوي على أكثر من وحدات كافية لتشفير 20 من الأحماض الأمينية. العديد من أنظمة الترميز هذه ممكنة رياضيًا. ومع ذلك ، فإن الشفرة الجينية الفعلية التي تستخدمها الخلايا هي رمز ثلاثي ، مع اقتباس كل ثلاثة نيوكليوتيدات واقتباسها من نقطة بداية محددة في mRNA. كل ثلاثة توائم يسمى كودون. من بين 64 كودونًا محتملاً في الشفرة الجينية ، يحدد 61 رمزًا أحماض أمينية فردية وثلاثة كودونات توقف. يوضح الجدول 4-2 أن معظم الأحماض الأمينية مشفرة بأكثر من كودون واحد. اثنان فقط - ميثيونين وتريبتوفان - لهما كودون واحد في الطرف الآخر ، يتم تحديد كل من لوسين وسيرين وأرجينين بستة أكواد مختلفة. يقال إن الكودونات المختلفة لحمض أميني معين مترادفة. يُطلق على الكود نفسه اسم منحط ، مما يعني أنه يحتوي على فائض.

الجدول 4-2. الكود الجيني (RNA إلى الأحماض الأمينية) *.
الجدول 4-2
الكود الجيني (RNA إلى الأحماض الأمينية) *.

يبدأ تخليق جميع سلاسل البروتين في الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة بالحمض الأميني ميثيونين. في معظم الرنا المرسال ، يكون كودون البداية (البادئ) الذي يحدد هذا الميثيونين الأمينوتيرمينال هو AUG. في عدد قليل من mRNAs البكتيرية ، يتم استخدام GUG ككودون البادئ ، ويتم استخدام CUG أحيانًا ككودون بادئ للميثيونين في حقيقيات النوى. لا تحدد الكودونات الثلاثة UAA و UGA و UAG الأحماض الأمينية ولكنها تشكل إشارات توقف (فاصل) تحدد نهاية الكربوكسيل لسلاسل البروتين في جميع الخلايا تقريبًا. يسمى تسلسل الكودونات الذي يمتد من موقع بدء محدد إلى كودون إنهاء بإطار قراءة. تحدد هذه المجموعة الخطية الدقيقة من الريبونوكليوتيدات في مجموعات من ثلاثة في mRNA التسلسل الخطي الدقيق للأحماض الأمينية في البروتين وأيضًا إشارات حيث يبدأ تركيب سلسلة البروتين ويتوقف.

نظرًا لأن الشفرة الوراثية عبارة عن رمز ثلاثي متداخل بدون علامة تجارية ، فيمكن نظريًا ترجمة mRNA معين في ثلاثة إطارات قراءة مختلفة. في الواقع ، تم إثبات أن بعض mRNAs تحتوي على معلومات متداخلة يمكن ترجمتها في إطارات قراءة مختلفة ، مما ينتج عنه عديد ببتيدات مختلفة (الشكل 4-21). ومع ذلك ، يمكن قراءة الغالبية العظمى من mRNAs في إطار واحد فقط لأن رموز التوقف التي تمت مواجهتها في إطاري القراءة المحتملين الآخرين تنهي الترجمة قبل إنتاج بروتين وظيفي. يحدث ترتيب ترميز آخر غير عادي بسبب تغيير الإطارات. في هذه الحالة ، قد تقرأ آلية تصنيع البروتين أربعة نيوكليوتيدات على أنها حمض أميني واحد ثم تستمر في قراءة ثلاثة توائم ، أو قد تدعم قاعدة واحدة وتقرأ جميع التوائم الثلاثة التالية في الإطار الجديد حتى يحدث إنهاء السلسلة. هذه التحولات في الإطارات ليست أحداثًا شائعة ، لكن بضع عشرات من هذه الحالات معروفة.

الشكل 4-21. مثال على كيفية قراءة الشفرة الجينية - رمز ثلاثي متداخل وبدون قيود - في إطارين مختلفين.
الشكل 4-21
مثال على كيفية قراءة الشفرة الجينية - رمز ثلاثي متداخل وبدون قيود - في إطارين مختلفين. إذا بدأت ترجمة تسلسل mRNA المعروض في موقعين مختلفين لبدء التشغيل (وليس (أكثر).

معنى كل كودون هو نفسه في معظم الكائنات الحية المعروفة - حجة قوية أن الحياة على الأرض تطورت مرة واحدة فقط. تم العثور مؤخرًا على اختلاف الشفرة الجينية في عدد قليل من الكودونات في العديد من الميتوكوندريا ، في الأوليات الهدبية ، وفي Acetabularia ، وهو نبات وحيد الخلية. كما هو مبين في الجدول 4-3 ، تتضمن معظم هذه التغييرات قراءة أكواد الإيقاف العادية كأحماض أمينية ، وليس تبادل حمض أميني بآخر. يُعتقد الآن أن هذه الاستثناءات من الكود العام هي تطورات تطورية لاحقًا ، أي أنه لم يتم في أي وقت من الأوقات إصلاح الشفرة بشكل ثابت ، على الرغم من أنه لم يتم التسامح مع التغييرات الهائلة بمجرد أن بدأ رمز عام يعمل في وقت مبكر من التطور.

الجدول 4-3. استخدام غير عادي للكودون في الجينات النووية والميتوكوندريا.
الجدول 4-3
استخدام غير عادي للكودون في الجينات النووية والميتوكوندريا.

اذهب إلى:
التجارب مع mRNAs الاصطناعية و Trinucleotides كسرت الشفرة الوراثية
بعد أن وصفنا الشفرة الجينية ، نسرد بإيجاز كيف تم فك شفرتها - أحد الانتصارات العظيمة للكيمياء الحيوية الحديثة. تم إجراء العمل التجريبي الأساسي إلى حد كبير باستخدام مستخلصات بكتيرية خالية من الخلايا تحتوي على جميع المكونات الضرورية لتخليق البروتين باستثناء mRNA (أي الحمض الريبي النووي النقال ، الريبوسومات ، الأحماض الأمينية ، والنيوكليوتيدات الغنية بالطاقة ATP و GTP).

في البداية ، أضاف الباحثون mRNAs الاصطناعية التي تحتوي على نوع واحد من النيوكليوتيدات إلى هذه المستخلصات ثم حددوا الحمض الأميني المدمج في عديد الببتيد الذي تم تكوينه. في أول تجربة ناجحة ، أنتجت mRNA الاصطناعية المكونة فقط من بقايا U [poly (U)] عديد ببتيدات مكونة فقط من فينيل ألانين. وهكذا تم استنتاج أن كودون فينيل ألانين يتكون بالكامل من U's. وبالمثل ، أظهرت التجارب مع بولي (C) وبولي (أ) أن كودون البرولين يحتوي فقط على C وكودون ليسين فقط (الشكل 4-22). لم ينجح [Poly (G) في هذا النوع من التجارب لأنه يفترض وجود بنية مكدسة غير صالحة للاستعمال لم تتم ترجمتها جيدًا.] بعد ذلك ، تم استخدام mRNAs الاصطناعية المكونة من قواعد متناوبة. لم تكشف نتائج هذه التجارب عن المزيد من الكودونات فحسب ، بل أظهرت أيضًا أن الكودونات تتكون من ثلاث قواعد طويلة. أدى مثال هذا النهج الموضح في الشكل 4-23 إلى تحديد ACA باعتباره كودون للثريونين و CAC للحامض الهيستيدين. كشفت تجارب مماثلة مع العديد من عديد النيوكليوتيدات المختلطة عن جزء كبير من الشفرة الجينية.

الشكل 4-22. تعيين الكودونات باستخدام mRNAs الاصطناعية التي تحتوي على ريبونوكليوتيد واحد.
الشكل 4-22
تعيين الكودونات باستخدام mRNAs الاصطناعية التي تحتوي على ريبونوكليوتيد واحد. أدت إضافة مثل هذا الرنا المرسال الاصطناعي إلى مستخلص بكتيري يحتوي على جميع المكونات اللازمة لتخليق البروتين باستثناء الرنا المرسال إلى تخليق عديد الببتيدات المكونة (المزيد).

الشكل 4-23. تعيين الكودونات باستخدام عديد النوكليوتيدات المختلطة.
الشكل 4-23
تعيين الكودونات باستخدام عديد النوكليوتيدات المختلطة. (أ) عندما تمت إضافة مرنا اصطناعي مع بقايا A و C بالتناوب إلى مستخلص بكتيري مركب للبروتين ، احتوى البولي ببتيد الناتج على متبقيات ثريونين وهستيدين بالتناوب. هذا الاكتشاف (المزيد)

تمت صياغة الشفرة الجينية بالكامل أخيرًا من خلال نوع ثانٍ من التجارب التي أجراها مارشال نيرنبرغ ومعاونيه. في هذا النهج ، تم اختبار جميع ثلاثي النوكليوتيدات الممكنة لقدرتها على جذب الحمض الريبي النووي النقال (tRNAs) المرتبطة بـ 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة الموجودة في البروتينات الطبيعية (الشكل 4-24). إجمالاً ، تم العثور على 61 من أصل 64 ثلاثي نيوكليوتيد محتمل لتشفير حمض أميني معين ، لم تقم ثلاثي النوكليوتيدات UAA و UGA و UAG بتشفير الأحماض الأمينية.

الشكل 4-24. كسر الشفرة الوراثية بالكامل باستخدام ثلاثي النوكليوتيدات المركب كيميائيا.
الشكل 4-24
كسر الشفرة الوراثية بالكامل باستخدام ثلاثي النوكليوتيدات المركب كيميائيا. أعد مارشال نيرنبرغ ومعاونوه 20 مستخلصًا بكتيريًا خالٍ من الريبوسوم تحتوي على جميع aminoacyl-tRNAs الممكنة (tRNAs مع حمض أميني مرفق). في كل (أكثر).

على الرغم من أن mRNAs الاصطناعية كانت مفيدة في فك شفرة الشفرة الجينية ، إلا أن تخليق البروتين في المختبر من هذه الرنا المرسال غير فعال للغاية وينتج عديد الببتيدات ذات الحجم المتغير. تم تحقيق تخليق ناجح لبروتين طبيعي في المختبر أولاً عندما تمت إضافة mRNA من العاثية F2 (فيروس) إلى المستخلصات البكتيرية ، مما أدى إلى تكوين الغلاف ، أو القفيصة ، البروتين (& quotpackaging & quot البروتين الذي يغطي جسيم الفيروس). أثبتت الدراسات التي أجريت على mRNAs الطبيعية أن AUG يشفر الميثيونين في بداية جميع البروتينات تقريبًا وهو مطلوب لبدء عملية تخليق البروتين بكفاءة ، في حين أن ثلاثي النوكليوتيدات (UAA و UGA و UAG) التي لا تقوم بتشفير أي حمض أميني تعمل ككودونات توقف ، ضروري لإنهاء التوليف بدقة.

اذهب إلى:
يعزز الهيكل المطوي لـ tRNA وظائف فك التشفير
كانت الخطوة التالية في فهم تدفق المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى البروتين هي تحديد كيفية تحويل تسلسل النوكليوتيدات من الرنا المرسال إلى تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين. تتطلب عملية فك التشفير هذه نوعين من جزيئات المحول: الحمض الريبي النووي النقال (tRNAs) والإنزيمات المسماة aminoacyl-tRNA synthetases. أولاً ، نصف دور الرنا الريباسي في فك ترميز أكواد الرنا المرسال ، ثم نفحص كيف تتعرف التركيبات على الرنا الريباسي.

جميع الحمض النووي الريبي (tRNAs) لها وظيفتان: أن تكون مرتبطة كيميائيًا بحمض أميني معين وزوج قاعدي مع كودون في mRNA بحيث يمكن إضافة الحمض الأميني إلى سلسلة ببتيد متنامية. يتم التعرف على كل جزيء tRNA بواسطة واحد فقط من أصل 20 مركب aminoacyl-tRNA. وبالمثل ، يربط كل من هذه الإنزيمات واحدًا واحدًا فقط من الأحماض الأمينية العشرين بحمض نووي معين ، مكونًا aminoacyl-tRNA. بمجرد إرفاق الحمض الأميني الصحيح ، يتعرف الحمض النووي الريبي (tRNA) على كودون في mRNA ، وبالتالي توصيل حمضه الأميني إلى بولي ببتيد المتنامي (الشكل 4-25).

الشكل 4-25. تتطلب ترجمة تسلسل الحمض النووي في mRNA إلى تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات عملية فك تشفير من خطوتين.
الشكل 4-25
تتطلب ترجمة تسلسل الحمض النووي في mRNA إلى تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات عملية فك تشفير من خطوتين. أولاً ، يقرن المركب aminoacyl-tRNA حمض أميني معين مع الحمض الريبي النووي النقال المقابل. ثانيًا ، تسلسل ثلاثي القواعد في (المزيد).

مع استمرار الدراسات التي أجريت على الحمض الريبي النووي النقال ، تم تحديد 30-40 من الحمض النووي الريبوزي في الخلايا البكتيرية وما يصل إلى 50-100 في الخلايا الحيوانية والنباتية. وبالتالي فإن عدد الحمض الريبي النووي النقال في معظم الخلايا هو أكثر من عدد الأحماض الأمينية الموجودة في البروتينات (20) ويختلف أيضًا عن عدد الكودونات في الكود الجيني (61). ونتيجة لذلك ، تحتوي العديد من الأحماض الأمينية على أكثر من tRNA واحد يمكن أن ترتبط به (موضحًا كيف يمكن أن يكون هناك عدد أكبر من tRNAs من الأحماض الأمينية) بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للعديد من tRNAs الارتباط بأكثر من كودون واحد (موضحًا كيف يمكن أن يكون هناك المزيد من الكودونات أكثر من tRNAs) . كما لوحظ سابقًا ، يتم ترميز معظم الأحماض الأمينية بأكثر من كودون واحد ، مما يتطلب بعض tRNAs للتعرف على أكثر من كودون واحد.

تعتمد وظيفة جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) ، التي يبلغ طولها 70-80 نيوكليوتيدًا ، على هياكلها الدقيقة ثلاثية الأبعاد. في المحلول ، يتم طي جميع جزيئات الحمض النووي الريبي في ترتيب حلقة جذعية مماثلة تشبه ورقة البرسيم عند رسمها في بعدين (الشكل 4-26 أ). السيقان الأربعة عبارة عن حلزون مزدوج قصير مثبت بواسطة قاعدة Watson-Crick ، ​​حيث تحتوي ثلاثة من السيقان الأربعة على حلقات تحتوي على سبع أو ثماني قواعد في نهاياتها ، بينما يحتوي الجذع المتبقي غير الحلقي على طرفي السلسلة الحرة 3 و 5. يمكن لثلاثة نيوكليوتيدات تسمى anticodon ، وتقع في مركز حلقة واحدة ، أن تشكل أزواجًا قاعدية مع النوكليوتيدات التكميلية الثلاثة التي تشكل كودونًا في mRNA. كما تمت مناقشته لاحقًا ، تتعرف مواد تركيبية معينة من aminoacyl-tRNA على بنية السطح لكل حمض أميني tRNA لحمض أميني معين وتربط تساهميًا الحمض الأميني المناسب بجذع متقبل الأحماض الأمينية غير المنفتح. يحتوي الطرف الثالث لجميع الحمض النووي الريبي على تسلسل CCA ، والذي يتم إضافته في معظم الحالات بعد اكتمال توليف ومعالجة الحمض النووي الريبي. بالنظر إلى ثلاثة أبعاد ، يكون لجزيء الحمض الريبي النووي النقال المطوي شكل حرف L مع حلقة anticodon وجذع متقبل يشكلان طرفي الذراعين (الشكل 4-26 ب).

الشكل 4-26. هيكل الحمض الريبي النووي النقال.
الشكل 4-26
هيكل الحمض الريبي النووي النقال. (أ) الهيكل الأساسي لخميرة ألانين الحمض الريبي النووي النقال (tRNAAla) ، تم تحديد أول تسلسل من هذا القبيل. يتم تصنيع هذا الجزيء من النيوكليوتيدات A و C و G و U ، ولكن يتم تعديل بعض النيوكليوتيدات الموضحة باللون الأحمر بعد التوليف: D = ثنائي هيدروريدين ، I = إينوزين ، T = ثايمين ، Ψ = سودوريدين ، (أكثر. )

إلى جانب إضافة CCA عند الطرف 3 بعد تصنيع جزيء tRNA ، يتم عادةً تعديل العديد من قواعد الحمض النووي الخاصة به. على سبيل المثال ، يتم تصنيع معظم الحمض النووي الريبي (tRNA) باستخدام تسلسل من أربع قواعد من UUCG بالقرب من منتصف الجزيء. يتم ميثلة أول يوريديلات ليصبح ثيميديلات ، ويتم إعادة ترتيب الثانية في سوادوريديلات (مختصر Ψ) ، حيث يتم ربط الريبوز بالكربون 5 بدلاً من النيتروجين 1 من اليوراسيل. تنتج هذه التعديلات حلقة TΨCG مميزة في منطقة غير مقترنة في نفس الموضع تقريبًا في جميع tRNAs تقريبًا (انظر الشكل 4-26 أ).

اذهب إلى:
غالبًا ما يحدث الاقتران الأساسي غير القياسي بين Codons و Anticodons
إذا تم طلب اقتران قاعدة Watson-Crick المثالي بين الكودونات ومضادات الكودونات ، فسيتعين على الخلايا أن تحتوي بالضبط على 61 نوعًا مختلفًا من الحمض الريبي النووي النقال ، واحد لكل كودون يحدد الحمض الأميني. ومع ذلك ، كما هو مذكور أعلاه ، تحتوي العديد من الخلايا على أقل من 61 tRNAs. يكمن تفسير العدد الأصغر في قدرة مضاد واحد للـ tRNA على التعرف على أكثر من كودون واحد ، ولكن ليس بالضرورة كل كودون يقابل حمض أميني معين. يمكن أن يحدث هذا الاعتراف الأوسع بسبب الاقتران غير القياسي بين القواعد في ما يسمى بموضع & quotwobble & quot: القاعدة الثالثة في كودون mRNA والقاعدة الأولى المقابلة في tRNA anticodon. على الرغم من أن القاعدتين الأولى والثانية من الكودون تشكل أزواج قاعدة Watson-Crick القياسية مع القاعدتين الثالثة والثانية من anticodon المقابل ، يمكن أن تحدث أربعة تفاعلات غير قياسية بين القواعد في الوضع المتذبذب. يعتبر زوج القاعدة G · U مهمًا بشكل خاص ، والذي يتناسب تقريبًا من الناحية الهيكلية مع زوج G · C القياسي. وبالتالي ، يمكن لمضاد معين في الحمض النووي الريبي (tRNA) مع G في الموضع الأول (تمايل) أن يتزاوج مع الكودونين المقابلين اللذين لهما إما بيريميدين (C أو U) في الموضع الثالث (الشكل 4-27). على سبيل المثال ، يتم التعرف على كل من كودونات فينيل ألانين UUU و UUC (5 ′ → 3 ′) بواسطة الحمض الريبي النووي النقال الذي يحتوي على GAA (5 ′ → 3 ′) باعتباره anticodon. في الواقع ، أي اثنين من الكودونات من النوع NNPyr (N = أي قاعدة Pyr = بيريميدين) ترميز حمض أميني واحد ويتم فك تشفيرها بواسطة tRNA واحد مع G في الموضع الأول (متذبذب) من anticodon.

الشكل 4-27. تشكل القاعدتان الأولى والثانية في كودون mRNA أزواج قاعدة Watson-Crick مع القاعدتين الثالثة والثانية ، على التوالي ، من anticodon الحمض الريبي النووي النقال.
الشكل 4-27
تشكل القاعدتان الأولى والثانية في كودون mRNA أزواج قاعدة Watson-Crick مع القاعدتين الثالثة والثانية ، على التوالي ، من anticodon الحمض الريبي النووي النقال. ومع ذلك ، فإن القاعدة في الموضع الثالث (أو المتذبذب) لكودون mRNA غالبًا ما تشكل زوجًا أساسيًا غير قياسي مع (المزيد).

على الرغم من أن الأدينين نادرًا ما يوجد في وضع تمايل المضاد ، فإن العديد من الحمض النووي الريبي في النباتات والحيوانات تحتوي على إينوزين (I) ، وهو منتج منزوع الأمين من الأدينين ، في هذا الموضع. يمكن أن يشكل الإينوزين أزواجًا أساسية غير قياسية مع A و C و U (الشكل 4-28). وبالتالي ، يمكن أن يتعرف الحمض النووي الريبي الذي يحتوي على إينوزين في وضع التمايل على أكواد mRNA المقابلة مع A أو C أو U في الموضع الثالث (التمايل) (انظر الشكل 4-27). لهذا السبب ، يتم استخدام الحمض الريبي النووي النقال المحتوي على مادة الإينوزين بكثافة في ترجمة الكودونات المترادفة التي تحدد حمض أميني واحد.على سبيل المثال ، أربعة من ستة أكواد ليسين لها 3 A أو C أو U (انظر الجدول 4-2) يتم التعرف على هذه الكودونات الأربعة بواسطة نفس الحمض الريبي النووي النقال (3′-GAI-5 ′) ، الذي يحتوي على إينوزين في وضع التذبذب لـ anticodon (وبالتالي يتعرف على CUA و CUC و CUU) ، ويستخدم زوج G · U في الموضع 1 للتعرف على كودون UUA.

الشكل 4-28. أزواج القواعد غير القياسية المتذبذبة U · G و C · I و A · I و U · I.
الشكل 4-28
أزواج القاعدة غير القياسية المتذبذبة U · G و C · I و A · I و U · I. تشير الخطوط السوداء الثقيلة إلى الروابط التي ترتبط بها القواعد النيتروجينية بـ 1 كربون من الريبوز (C1).

اذهب إلى:
تعمل مركبات Aminoacyl-tRNA Synthetases على تنشيط الأحماض الأمينية عن طريق ربطها بـ tRNAs
إن التعرف على الكودون أو الكودونات التي تحدد حمضًا أمينيًا معينًا بواسطة الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) هو في الواقع الخطوة الثانية في فك تشفير الرسالة الجينية. يتم تحفيز الخطوة الأولى ، وهي إرفاق الحمض الأميني المناسب بـ tRNA ، عن طريق مركب aminoacyl-tRNA معين (انظر الشكل 4-25). يتعرف كل من التركيبات العشرين المختلفة على حمض أميني واحد وجميع الحمض النووي الريبي المتوافق معه أو ما شابه ذلك. تربط إنزيمات الاقتران هذه الحمض الأميني بالحر 2 ′ أو 3 هيدروكسيل من الأدينوزين عند الطرف 3 من جزيئات الحمض الريبي النووي النقال بواسطة تفاعل من خطوتين يتطلب ATP (الشكل 4-29). ينقل حوالي نصف تركيبات aminoacyl-tRNA مجموعة aminoacyl إلى 2 hydroxyl من الأدينوزين الطرفي (الفئة الأولى) ، وحوالي النصف إلى 3 hydroxyl (الفئة الثانية). في هذا التفاعل ، يرتبط الحمض الأميني بـ tRNA بواسطة رابطة عالية الطاقة ، وبالتالي يُقال أنه يتم تنشيطه. تؤدي طاقة هذه الرابطة لاحقًا إلى تكوين روابط ببتيدية بين الأحماض الأمينية المجاورة في سلسلة بولي ببتيد متنامية. يتم دفع توازن تفاعل تفاعل الأمينية بشكل أكبر نحو تنشيط الحمض الأميني عن طريق التحلل المائي لرابطة فسفوانهيدريد عالية الطاقة في بيروفوسفات. رد الفعل العام

الصورة ch4e6.jpg
الشكل 4-29. Aminoacylation من الحمض الريبي النووي النقال. ترتبط الأحماض الأمينية تساهميًا بالـ tRNAs بواسطة مركبات aminoacyl-tRNA.
الشكل 4-29
Aminoacylation من الحمض الريبي النووي النقال. ترتبط الأحماض الأمينية تساهميًا بالـ tRNAs بواسطة مركبات aminoacyl-tRNA. يتعرف كل من هذه الإنزيمات على نوع واحد من الأحماض الأمينية وجميع الحمض النووي الريبوزي المتماثل الذي يتعرف على الكودونات لهذا الحمض الأميني. الأمينية المكونة من خطوتين (أكثر.)

تُعرف الآن تسلسلات الأحماض الأمينية لمركبات aminoacyl-tRNA (ARSs) من العديد من الكائنات الحية ، وقد تم حل الهياكل ثلاثية الأبعاد لأكثر من عشرة إنزيمات من كلا الفئتين. يحتوي كل من هذه الإنزيمات على موقع ربط دقيق إلى حد ما لـ ATP (لم يتم قبول GTP و CTP و UTP صغيران جدًا) وجيوب ربط للأحماض الأمينية الخاصة به. ترتبط إنزيمات الصنف الأول والفئة الثانية بأوجه متقابلة من الحمض النووي الريبي الوارد. تميل أسطح الربط لأنزيمات الصنف الأول إلى أن تكون مكملة إلى حد ما لتلك الموجودة في إنزيمات الصنف الثاني. من المحتمل أن تكون أسطح الربط المختلفة هذه وما يترتب عليها من محاذاة للـ tRNAs المرتبطة جزءًا من الاختلاف في مجموعة الهيدروكسيل التي يتم نقل مجموعة aminoacyl إليها (الشكل 4-30). نظرًا لأن بعض الأحماض الأمينية متشابهة جدًا من الناحية الهيكلية ، فإن تركيبات aminoacyl-tRNA ترتكب أخطاء في بعض الأحيان. ومع ذلك ، يتم تصحيحها بواسطة الإنزيمات نفسها ، والتي تتحقق من الملاءمة في جيوب الربط وتسهل نزع أي جزيئات من الحمض الريبي النووي الريبوزي. تساعد هذه الوظيفة الحاسمة في ضمان قيام الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) بتوصيل الأحماض الأمينية الصحيحة إلى آلية تصنيع البروتين.

الشكل 4-30. التعرف على الحمض النووي الريبي بواسطة مركبات الأمينو أسيل. إنزيم Aspartyl-tRNA synthetase (AspRS) هو إنزيم من الدرجة الثانية ، وإنزيم arginyl-tRNA synthetase (ArgRS) هو إنزيم من الدرجة الأولى.
الشكل 4-30
التعرف على الحمض النووي الريبي بواسطة مركبات الأمينو أسيل. إنزيم Aspartyl-tRNA synthetase (AspRS) هو إنزيم من الدرجة الثانية ، وإنزيم arginyl-tRNA synthetase (ArgRS) هو إنزيم من الدرجة الأولى. تظهر هنا الخطوط العريضة للهياكل ثلاثية الأبعاد للمركبين. الاكثر. )

اذهب إلى:
يتم التعرف على كل جزيء الحمض النووي الريبي (tRNA) بواسطة مركب معين من Aminoacyl-tRNA Synthetase
إن قدرة التركيبات aminoacyl-tRNA على التعرف على الحمض الريبي النووي المشابه الصحيح لا تقل أهمية عن الترجمة الدقيقة للشفرة الجينية مثل الاقتران بين الكودون والمضاد. بمجرد تحميل الحمض النووي الريبي (tRNA) بحمض أميني ، يوجه الاقتران بين الكودون والمضاد للكودون الحمض النووي الريبي إلى موقع الريبوسوم المناسب إذا تم ربط الحمض الأميني الخاطئ بالحمض الأميني ، وهو خطأ في نتائج تخليق البروتين.

كما لوحظ بالفعل ، يمكن لكل مركب aminoacyl-tRNA aminoacylate جميع tRNAs المختلفة التي تتوافق مضادات الكودونات الخاصة بها مع نفس الحمض الأميني. لذلك ، يجب أن يكون لكل هذه الحمض النووي الريبوزي المشابه موقع ربط مشابه ، أو عنصر & quotidentity ، & quot الذي يتعرف عليه المركب المركب. تتمثل إحدى طرق دراسة عناصر الهوية في tRNAs التي تتعرف عليها تركيبات aminoacyl-tRNA في إنتاج جينات اصطناعية تقوم بتشفير الحمض الريبي النووي النقال بتسلسلات طبيعية ومتنوعة من خلال التقنيات التي تمت مناقشتها في الفصل السابع. يتم اختبار قدرتها على ربط التركيبات المنقاة.

من المحتمل جدًا أنه لا توجد بنية أو تسلسل واحد يحدد تمامًا هوية الحمض الريبي النووي الريبي (tRNA) المحددة. ومع ذلك ، فإن بعض السمات الهيكلية الهامة للعديد من الإشريكية القولونية tRNAs التي تسمح لمركباتها التركيبية المتشابهة بالتعرف عليها معروفة. ربما يكون عنصر الهوية الأكثر منطقية في جزيء الحمض النووي الريبي هو المضاد نفسه. أظهرت التجارب التي تم فيها تبادل مضادات الكودونات لـ methionine tRNA (tRNAMet) و valine tRNA (tRNAVal) أن Anticodon له أهمية كبيرة في تحديد هوية هذين الحمض الريبي النووي النقال. بالإضافة إلى ذلك ، أظهر التحليل البلوري بالأشعة السينية للمركب بين مركب الجلوتامين aminoacyl-tRNA synthetase (GlnRS) والجلوتامين tRNA (tRNAGln) أن كل من قواعد anticodon تتلاءم بدقة مع جيب منفصل ومحدد ومثل في الهيكل ثلاثي الأبعاد لـ GlnRS. وهكذا يتعرف هذا المركب على وجه التحديد على أنتيكودون الصحيح.

ومع ذلك ، قد لا يكون anticodon عنصر الهوية الرئيسي في tRNAs الأخرى (انظر الشكل 4-30). يوضح الشكل 4-31 مدى الحفاظ على التسلسل الأساسي في E. coli tRNAs التي أصبحت مرتبطة بنفس الحمض الأميني. تم العثور على عناصر الهوية في عدة مناطق ، ولا سيما نهاية الذراع المستقبل. تم تقديم حالة بسيطة بواسطة tRNAAla: زوج قاعدة G · U واحد (G3 · U70) في جذع المستقبل ضروري وكافٍ للتعرف على هذا الحمض الريبي النووي النقال بواسطة مركب aminoacyl-tRNA المشابه. يجب أن يوفر حل البنية ثلاثية الأبعاد للمجمعات الإضافية بين التركيبات aminoacyl-tRNA و tRNAs الخاصة بهم فهمًا واضحًا للقواعد التي تحكم التعرف على الحمض النووي الريبي بواسطة تركيبات معينة.

الشكل 4-31. عناصر الهوية في الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) تشارك في التعرف بواسطة تركيبات aminoacyl-tRNA ، كما يتضح من كل من الحفظ والتجريب.
الشكل 4-31
عناصر الهوية في الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) تشارك في التعرف بواسطة تركيبات aminoacyl-tRNA ، كما يتضح من كل من الحفظ والتجريب. تمت مقارنة 67 تسلسل الحمض النووي الريبي المعروف في E. coli عن طريق تحليل الكمبيوتر. النيوكليوتيدات المحفوظة في مختلفة (أكثر.)

اذهب إلى:
الريبوسومات هي آلات تصنيع البروتين
إذا كان على العديد من المكونات التي تشارك في ترجمة mRNA أن تتفاعل في محلول حر ، فإن احتمالية حدوث تصادمات متزامنة ستكون منخفضة جدًا بحيث يكون معدل بلمرة الأحماض الأمينية بطيئًا جدًا. يتم زيادة كفاءة الترجمة بشكل كبير عن طريق ربط mRNA و aminoacyl-tRNAs بمركب بروتين RNA الأكثر وفرة في الخلية - الريبوسوم. يوجه هذا الجهاز المكون من جزأين استطالة بولي ببتيد بمعدل ثلاثة إلى خمسة أحماض أمينية مضافة في الثانية. لذلك يتم تصنيع بروتينات صغيرة من 100 - 200 حمض أميني في دقيقة أو أقل. من ناحية أخرى ، يستغرق الأمر من 2 إلى 3 ساعات لصنع أكبر بروتين معروف ، وهو titin ، والذي يوجد في العضلات ويحتوي على 30000 من بقايا الأحماض الأمينية. يجب أن تكون الآلة التي تنجز هذه المهمة دقيقة ومستمرة.

بمساعدة المجهر الإلكتروني ، تم اكتشاف الريبوسومات لأول مرة على أنها هياكل مستديرة منفصلة بارزة في الأنسجة الحيوانية تفرز كميات كبيرة من البروتين في البداية ، ومع ذلك ، لم يكن معروفًا أنها تلعب دورًا في تخليق البروتين. بمجرد الحصول على مستحضرات ريبوسوم نقية بشكل معقول ، أظهرت تجارب الوسم الإشعاعي أن الأحماض الأمينية المشعة قد تم دمجها أولاً في سلاسل متعددة الببتيد المتنامية المرتبطة بالريبوسومات قبل الظهور في سلاسل مكتملة.

يتكون الريبوسوم من عدة جزيئات مختلفة من RNA (rRNA) وأكثر من 50 بروتينًا ، منظمة في وحدة فرعية كبيرة ووحدة فرعية صغيرة. تختلف البروتينات في الوحدتين الفرعيتين ، وكذلك جزيئات الرنا الريباسي. تحتوي الوحدة الفرعية الريبوزومية الصغيرة على جزيء واحد من الرنا الريباسي ، يشار إليه باسم الرنا الريباسي الصغير ، وتحتوي الوحدة الفرعية الكبيرة على جزيء من الرنا الريباسي الكبير وجزيء واحد من رنا ريبوزيين أصغر بكثير في حقيقيات النوى (الشكل 4-32). يتم تحديد الوحدات الفرعية الريبوزومية وجزيئات الرنا الريباسي بشكل شائع في svedbergs (S) ، وهو مقياس لمعدل ترسيب الجسيمات المعلقة التي تم طردها مركزيًا في ظل الظروف القياسية (الفصل 3). تختلف أطوال جزيئات الرنا الريباسي ، وكمية البروتينات في كل وحدة فرعية ، وبالتالي أحجام الوحدات الفرعية في الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة. (الرنا الريباسي الصغير والكبير يبلغ طوله حوالي 1500 و 3000 نيوكليوتيد في البكتيريا ويبلغ طوله حوالي 1800 و 5000 نيوكليوتيد في البشر.) ولعل التشابه الهيكلي والوظيفي الكبير بين الريبوسومات من جميع الأنواع أكثر أهمية من هذه الاختلافات. هذا الاتساق هو انعكاس آخر للأصل التطوري المشترك لأكثر المكونات الأساسية للخلايا الحية.

الشكل 4-32. الهيكل العام للريبوسومات في بدائيات النوى وحقيقيات النوى.
الشكل 4-32
الهيكل العام للريبوسومات في بدائيات النوى وحقيقيات النوى. في جميع الخلايا ، يتكون كل ريبوسوم من وحدة فرعية كبيرة وصغيرة. تحتوي الوحدتان الفرعيتان على الرنا الريباسي بأطوال مختلفة ، بالإضافة إلى مجموعة مختلفة من البروتينات. تحتوي جميع الريبوسومات على اثنين (أكثر).

تُعرف الآن تسلسل الرنا الريباسي الصغير والكبير من عدة آلاف من الكائنات الحية. على الرغم من أن متواليات النوكليوتيدات الأولية لهذه الرنا الريباسي تختلف اختلافًا كبيرًا ، إلا أن الأجزاء نفسها من كل نوع من الرنا الريباسي يمكن نظريًا أن تشكل حلقات جذعية مزدوجة القاعدة ، مما يولد بنية ثلاثية الأبعاد مماثلة لكل رنا في جميع الكائنات الحية. تم الحصول على الدليل على أن مثل هذه الحلقات الجذعية تحدث في الرنا الريباسي عن طريق معالجة الرنا الريباسي بالعوامل الكيميائية التي تتقاطع مع القواعد المزدوجة ، ثم تم هضم العينات باستخدام الإنزيمات التي تدمر الرنا الريباسي أحادي الجديلة ، ولكن ليس أي مناطق متقاطعة (مزدوجة القاعدة). أخيرًا ، تم جمع الرنا الريباسي السليم والمتشابك المترابط الذي بقي متسلسلًا ، وبالتالي تحديد الحلقات الجذعية في الرنا الريباسي الأصلي. حددت التجارب من هذا النوع حوالي 45 حلقة جذعية في مواضع مماثلة في الرنا الريباسي الصغير من العديد من بدائيات النوى وحقيقيات النوى المختلفة (الشكل 4-33). تم إثبات عدد أكبر من الحلقات الجذعية الموضوعة بانتظام في الرنا الريباسي الكبير. تم تحديد جميع بروتينات الريبوسوم وتحديد تسلسلها ، وقد ثبت أن العديد منها يربط مناطق معينة من الرنا الريباسي. يبدو من الواضح أن آلية تصنيع البروتين الأساسية في جميع الخلايا الحالية نشأت مرة واحدة فقط وتم تعديلها حول خطة مشتركة أثناء التطور.

الشكل 4-33. خريطة ثنائية الأبعاد للهيكل الثانوي للرنا الريباسي الصغير (16S) من البكتيريا ، توضح موقع السيقان والحلقات المزدوجة.
الشكل 4-33
خريطة ثنائية الأبعاد للهيكل الثانوي للرنا الريباسي الصغير (16S) من البكتيريا ، توضح موقع السيقان والحلقات المزدوجة. بشكل عام ، طول وموضع حلقات الساق متشابهة جدًا في جميع الأنواع ، على الرغم من التسلسل الدقيق (المزيد).

أثناء تخليق البروتين ، يتحرك الريبوسوم على طول سلسلة mRNA ، ويتفاعل مع عوامل بروتينية مختلفة و tRNA ومن المحتمل جدًا أن يخضع لتغيرات في الشكل. على الرغم من تعقيد الريبوسوم ، فقد تم إحراز تقدم كبير في تحديد كل من البنية العامة للريبوسومات البكتيرية وفي تحديد المواقع التفاعلية التي تربط بروتينات معينة ، و mRNA ، و tRNA والتي تشارك في خطوات مهمة في تخليق البروتين. تم بناء نماذج مفصلة تمامًا للوحدات الريبوسومية الكبيرة والصغيرة من الإشريكية القولونية بناءً على دراسات مجهر الإلكترون وتشتت النيوترونات (الشكل 4-34). لم تحدد هذه الدراسات الأبعاد والشكل العام للوحدات الفرعية الريبوسومية فحسب ، بل حددت أيضًا مواقع tRNAs المرتبطة بالريبوسوم أثناء استطالة سلسلة البروتين. ساعدت التجارب الكيميائية القوية أيضًا في كشف التفاعلات المعقدة بين البروتينات والحمض النووي الريبي. في تقنية تسمى البصمة ، على سبيل المثال ، يتم معالجة الريبوسومات بكواشف كيميائية تعدل الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة غير المحمي عن طريق الارتباط إما بالبروتين أو بـ RNA آخر. إذا كان التسلسل الكلي للحمض النووي الريبي معروفًا ، فيمكن تحديد موقع النيوكليوتيدات المعدلة داخل الجزيء. (هذه التقنية مفيدة أيضًا لتحديد مواقع ربط البروتين في الحمض النووي ، موصوفة في الفصل 10.) وبالتالي فإن الهيكل العام ووظيفة الريبوسومات أثناء تخليق البروتين ، أخيرًا ، بعد 40 عامًا ، تستسلم لتجارب ناجحة. كيف تساعد هذه النتائج في فهم الخطوات المحددة في تخليق البروتين موصوفة في القسم التالي.

الشكل 4-34. الهيكل العام للإشريكية القولونية الريبوسوم بدقة 25 Å المستنتج من المجهر الإلكتروني البارد وإعادة البناء ثلاثي الأبعاد بناءً على تحليل 4300 إسقاط فردي.
الشكل 4-34
الهيكل العام للإشريكية القولونية الريبوسوم بدقة 25 Å المستنتج من المجهر الإلكتروني البارد وإعادة البناء ثلاثي الأبعاد بناءً على تحليل 4300 إسقاط فردي. (أ) يوضح هذا النموذج الأشكال الكبيرة (الزرقاء) و (المزيد).

اذهب إلى:
ملخص
يتم نسخ المعلومات الجينية إلى mRNA في شكل رمز ثلاثي متداخلة ، متداخلة ، متدهورة. يتم ترميز كل حمض أميني بواسطة واحد أو أكثر من التسلسلات ثلاثية القواعد ، أو الكودونات ، في mRNA. يحدد كل كودون حمضًا أمينيًا واحدًا ، ولكن يتم ترميز معظم الأحماض الأمينية بواسطة أكواد متعددة (انظر الجدول 4-2).
كودون AUG للميثيونين هو كودون البدء الأكثر شيوعًا ، حيث يحدد الحمض الأميني عند نهاية NH2 لسلسلة البروتين. تعمل ثلاثة أكواد كإيقاف الكودونات ولا تحدد أي أحماض أمينية.
يُترجم إطار القراءة ، التسلسل غير المنقطع للكودونات في الرنا المرسال من كودون بدء محدد إلى كودون توقف ، إلى التسلسل الخطي للأحماض الأمينية في البروتين.
يعتمد فك تشفير تسلسل النوكليوتيدات في mRNA في تسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات على نقل الحمض النووي الريبي (RNAs) وتركيبات الحمض الريبي النووي النقال amino-acyl (انظر الشكل 4-25).
تحتوي جميع الحمض النووي الريبي (tRNAs) على بنية ثلاثية الأبعاد مماثلة تتضمن ذراعًا قابلاً للربط بحمض أميني محدد وحلقة جذعية مع تسلسل ثلاثي القواعد مضاد في نهاياتها (انظر الشكل 4-26). يمكن أن يتزاوج anticodon مع الكودون أو الكودونات المقابلة في mRNA.
بسبب التفاعلات غير القياسية ، قد يكون الحمض الريبي النووي النقال زوجًا أساسيًا مع أكثر من كودون مرنا واحد ، وعلى العكس من ذلك ، قد يتزاوج كودون معين مع عدة جزيئات من الحمض النووي الريبوزي.
يتعرف كل من 20 مركب aminoacyl-tRNA على حمض أميني واحد ويربطه تساهميًا بـ tRNA مشابه ، مكونًا aminoacyl-tRNA (انظر الشكل 4-29). ينشط هذا التفاعل الحمض الأميني ، لذلك يمكنه المشاركة في تكوين رابطة الببتيد.
يتشابه تكوين الريبوسومات - معقدات البروتينوكليوبروتينات الكبيرة التي يتم تصنيع البروتينات عليها - تمامًا في جميع الكائنات الحية (انظر الشكل 4-32). تتكون جميع الريبوسومات من وحدة فرعية صغيرة وكبيرة. يحتوي كل منها على العديد من البروتينات المختلفة و rRNA واحد (صغير أو كبير). تحتوي الوحدة الفرعية الكبيرة أيضًا على ملحق واحد من الحمض النووي الريبي (5S).
تنقسم الرنا الريباسي المتماثل من العديد من الأنواع المختلفة إلى هياكل ثلاثية الأبعاد متشابهة تمامًا تحتوي على العديد من الحلقات الجذعية ومواقع الربط للبروتينات ، و mRNA ، و tRNAs. عندما يتحرك الريبوسوم على طول mRNA ، تربط منطقة من جزيء الرنا الريباسي الكبير في كل ريبوسوم بالتسلسل نهايات aminoacyl-ated من tRNAs الواردة وربما تحفز تكوين رابطة الببتيد (انظر الشكل 4-34).
بالاتفاق مع الناشر ، يمكن الوصول إلى هذا الكتاب من خلال ميزة البحث ، ولكن لا يمكن تصفحه.


1 المقدمة

يمثل ظهور الأمراض الفيروسية تهديداً خطيراً للصحة العامة العالمية. شهدت العقود القليلة الماضية العديد من الأوبئة الفيروسية التي ظهرت بوتيرة متزايدة ، بما في ذلك فيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (SARS-CoV الذي تم تحديده في 2002/2003) ، إنفلونزا الخنازير (إنفلونزا H1N1 التي تم تحديدها في عام 2009) ولاحقًا الشرق الأوسط التنفسي. متلازمة فيروس كورونا (تم تحديد MERS-CoV في عام 2012). أحدث انتشار لمرض فيروس كورونا الجديد المعروف باسم COVID-19 ، الناجم عن فيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة 2 (SARS-CoV-2) هو عدوى فيروسية شديدة العدوى وممرضة انتشرت في جميع أنحاء العالم. من المعروف أن فيروسات كورونا تسبب المرض للإنسان والثدييات والطيور الأخرى. تم تحديد العديد من أنواع فيروسات كورونا حتى الآن ، منها ستة أنواع فقط معروفة بأنها تسبب المرض للإنسان. تم تسميتها باسم HCoV-229E و HCoV-NL63 و HCoV-OC43 و HCoV-HKU1 و SARS-CoV و MERS-CoV. 1، 2 من أصل ستة أنواع من فيروسات كورونا التي تم تحديدها أعلاه ، فإن الأنواع الأربعة الأولى مستوطنة محليًا وتسبب أعراضًا خفيفة لدى البشر. يمكن أن يسبب الاثنان الآخران مرضًا شديدًا. 3 في أواخر ديسمبر 2019 ، ظهر مرض تنفسي فيروسي جديد وانتشر بسرعة كبيرة في جميع أنحاء العالم وكان محط اهتمام العالم بسبب وباء الالتهاب الرئوي المجهول السبب. في البداية ، تم تسمية الفيروس مبدئيًا باسم فيروس كورونا الجديد 2019 (2019-nCoV). ومع ذلك ، فقد تم تسمية الفيروس الآن SARS-CoV-2 من قبل اللجنة الدولية لتصنيف الفيروسات (ICTV). 4 ينتمي هذا الفيروس الجديد 2019-nCoV إلى جنس فرعي فيروس Sarbeco من جنس فيروس كورونا بيتا من عائلة Coronaviridae. تنتمي الفيروسات إلى عائلة Coronaviridae التي تمتلك خيطًا واحدًا ، وجينوم الحمض النووي الريبي (RNA) ذو الإحساس الإيجابي ، يتراوح طوله من 26 إلى 32 كيلو بايت. يعتبر SARS-Cov-2 أكثر ارتباطًا من الناحية الجينية بفيروس SARS-CoV من MERS-CoV ، ولكن كلاهما من فيروسات بيتا كورونا يعتقد أنها نشأت من الخفافيش. تم الكشف عن تسلسل الجيل التالي (NGS) والتحليل الوراثي للجينوم الذي كشف أن 2019-nCoV مرتبط ارتباطًا وثيقًا (88 ٪ متطابق) مع اثنين من فيروسات كورونا المستمدة من الخفافيش تشبه السارس وأبعد من SARS-CoV (79 ٪) و MERS-CoV (50٪). على مستوى الأحماض الأمينية ، فإن 2019-nCoV مشابه تمامًا لمستوى SARS-CoV ، ولكن هناك بعض الاختلافات الملحوظة. على سبيل المثال ، بروتين 8a الموجود في SARS-CoV غائب في 2019-nCoV ، البروتين 8b هو 84 من الأحماض الأمينية في SARS-CoV ، ولكن لفترة أطول في 2019- nCoV ، مع 121 من الأحماض الأمينية ، والبروتين 3b هو 154 من الأحماض الأمينية في SARS- CoV ، ولكن أقصر في 2019-nCoV ، مع 22 فقط من الأحماض الأمينية. مثل SARS-CoV و MERS-CoV ، يمكن أن يؤدي SARS-CoV-2 إلى التهاب رئوي مميت. كما أن لديها قدرة انتقال أقوى من شخص إلى آخر من SARS-CoV و MERS-CoV. 5 ، 6 ينتشر مرض COVID-19 بشكل أساسي من خلال الاتصال الوثيق بالرذاذ التنفسي الناتج عن الأفراد المصابين. 7 تظهر المظاهر السريرية لـ COVID-19 مجموعة من الأعراض من الأنفلونزا الخفيفة إلى الحالات التي تهدد الحياة.أبلغ معظم المرضى المصابين عن ارتفاع في درجة الحرارة بينما أظهر البعض ضيق في التنفس وآفات غازية في كلا الرئتين باستخدام صور شعاعية للصدر. ومع ذلك ، فإن المرضى ، ومعظمهم من الشباب الذين يشكلون غالبية القوى العاملة ومن المرجح أن يكونوا نشطين اجتماعيًا ، مصابون بفيروس SARS-CoV-2 ويمكن أن يكون لديهم أعراض خفيفة أو حتى بدون أعراض ويمكن أن ينقلوا الفيروس إلى الآخرين. قد يكون هذا حاسمًا في زيادة انتشار المرض. يعد التعرف المبكر على شخص مصاب وقطع طريق انتقاله من النقاط الرئيسية للسيطرة على COVID-19. ومع ذلك ، فإن معظم حالات العدوى غير المصحوبة بأعراض لا تطلب المساعدة الطبية بسبب عدم وجود علامات سريرية واضحة وضعف الوعي بالوقاية ، مما يساهم في الانتشار السريع لـ COVID-19. لذلك ، يعد منع هذا النوع المحدد من المرضى والسيطرة عليه على مستوى العالم تحديًا كبيرًا ، الأمر الذي يتطلب مزيدًا من الاهتمام في جميع أنحاء العالم.

أصبح COVID-19 مصدر قلق عالمي رئيسي للصحة العامة وانتشر بسرعة كبيرة مع ارتفاع معدلات الاعتلال والوفيات في جميع أنحاء العالم. مع انتشار المرض في العديد من البلدان ، أعلنت منظمة الصحة العالمية أن التفشي يمثل حالة طوارئ صحية عامة تثير قلقًا دوليًا في 30 يناير 2020 ، وبعد ذلك في 11 مارس 2020 ، أعلنت تفشي فيروس كورونا سريع الانتشار باعتباره وباءً. وفقًا لمنظمة الصحة العالمية ، تقرير حالة COVID-19 -147 ، عالميًا ، اعتبارًا من 22 أغسطس 2020 ، انتشر المرض في 213 دولة في العالم حيث تم تأكيد 22،812،491 حالة مؤكدة و 795،132 حالة وفاة مسجلة في جميع أنحاء العالم.

يعد الاكتشاف المبكر باستخدام فحوصات سريعة وحساسة والتدخل في الوقت المناسب أمرًا ضروريًا لوقف انتشار فيروس COVID-19 (SARS-CoV-2). 8 في حالة عدم وجود الأدوية أو اللقاحات المناسبة المضادة للفيروسات ، فإن طريقة الكشف الموثوق بها عن عدوى SARS-CoV-2 أمر بالغ الأهمية ليس فقط للوقاية من وباء COVID-19 ومكافحته ، ولكن أيضًا للعلاج السريري. كانت العديد من البلدان في جميع أنحاء العالم تستخدم مجموعات من استراتيجيات الاحتواء والتخفيف ، من أجل التشخيص المبكر لـ COVID-19. يجب تنفيذ استراتيجيات فعالة في الوقت المناسب لمنع انتشار المرض بين السكان. بصرف النظر عن هذا ، يعد التشخيص المبكر ضروريًا للتدخل السريع للمرضى المعرضين لخطر أكبر وهناك إمكانية لتطوير مضاعفات خطيرة أثناء الإصابة بـ COVID-19. في الوقت الحاضر ، تتوفر عدة طرق للتشخيص للكشف المبكر عن الفيروس والمرض مع مزاياها وعيوبها (الجدول 1). ومع ذلك ، فإن الاكتشاف الناجح للمرض يعتمد على عدة عوامل ، مثل وقت الاختبار من بداية المرض ، وتركيز الفيروس في العينة ، ونوعية العينة المأخوذة من الشخص ، وكيفية معالجتها ، والصياغة الدقيقة من الكواشف في مجموعات الاختبار. 28

تكنولوجيا التشخيص كشف نوع العينة اختبار المختبر / نقطة الرعاية مميزات عيب المرجعي
RT-PCR الحمض النووي الريبي الفيروسي مسحة بلعومية أنفية ، بلغم ، براز مقرها المختبر كشف محدد وتوفير الوقت تم الكشف عن نتائج سلبية كاذبة أيضًا في الحمل الفيروسي المنخفض 5, 9-13
ddPCR الحمض النووي الريبي الفيروسي مسحة بلعومية أنفية ، بلغم ، براز مقرها المختبر يمكنه اكتشاف SARS-Cov-2 بدقة في عينات الحمل الفيروسي المنخفض وتقليل النتائج السلبية الكاذبة أكثر تكلفة وعرضة للتلوث الخارجي 14, 15
متداخلة RT-PCR الحمض النووي الريبي الفيروسي مسحة البلعوم الأنفي مقرها المختبر يمكنه اكتشاف SARS-Cov-2 بدقة في عينات الحمل الفيروسي المنخفض وتقليل النتائج السلبية الكاذبة يزيد فتح الغطاء بعد الجولة الأولى من تفاعل البوليميراز المتسلسل المتداخل من خطر انتقال التلوث الذي قد يؤدي إلى نتائج إيجابية خاطئة 16
RT-LAMP الحمض النووي الريبي الفيروسي مسحة بلعومية أنفية ، بلغم ، براز في المختبر / نقطة الرعاية نتائج حساسة ومحددة في وقت أقل ، تتخيل النتيجة في العين ، لا تحتاج إلى جهاز تدوير حراري مرهقة لتحسين ظروف التمهيدي ورد الفعل 87
تقنية Penn-RAMP الحمض النووي الريبي الفيروسي مسحة البلعوم الأنفي على أساس المختبر / نقطة الرعاية حساسية أنبوب Penn-RAMP ذات الأنبوب الواحد أعلى 10 مرات من LAMP و RT-PCR تتطلب الكواشف المكلفة مثل البوليميراز والبادئات عددًا أكبر من المصباح 17
كريسبر الحمض النووي الريبي الفيروسي مسحة البلعوم الأنفي ، سائل غسيل القصبات الهوائية مقرها المختبر سهل الأداء ومنخفض التكلفة. في اختبار STOP COVID ، حتى استخراج الحمض النووي الريبي غير مطلوب يعطي أحيانا نتيجة خاطئة 18
ميكروأري الحمض النووي الريبي الفيروسي مسحة البلعوم الأنفي ، سائل غسيل القصبات الهوائية مقرها المختبر يمكنه تحديد أي طفرات مرتبطة بـ SARS-CoV ويمكنه اكتشاف SNP المرتبط بالارتفاع (س) جين السارس- CoV-2 التكلفة العالية لتجربة واحدة ، والعدد الكبير من تصميمات المسبار بناءً على تسلسل منخفض الدقة ، فضلاً عن الافتقار إلى التحكم في مجموعة النصوص التي تم تحليلها 19
التسلسل الفيروسي الحمض النووي الريبي الفيروسي مسحة البلعوم الأنفي مقرها المختبر مريحة وعالية الحساسية ومناسبة للكشف عن العينات ذات الحمل الفيروسي المنخفض يتطلب أدوات متطورة ، وزيادة التكلفة. شخص مدرب 20
الأمصال جسم مضاد / مستضد دم على أساس المختبر / نقطة الرعاية أقل تعقيدًا من الاختبارات الجزيئية قد تتفاعل اختبارات الكشف عن الأجسام المضادة التي تستهدف COVID-19 أيضًا مع مسببات الأمراض الأخرى ، وقد تأتي النتيجة السلبية الخاطئة أيضًا عند مستوى مستضد منخفض في مرحلة مبكرة من العدوى 21
إليسا الجسم المضاد دم مقرها المختبر تقنية معملية بسيطة ورخيصة ، مهمة لتطوير اللقاح وعلاج البلازما في فترة النقاهة لم يتم إثبات اختبارات ELISA جيدًا حتى الآن لاختبار SARS-CoV-2 COVID-19 22
الاشعة المقطعية رئتين صور صدر نقطة الرعاية تتميز فحوصات التصوير المقطعي المحوسب بحساسية أعلى (86-98٪) ومعدلات سلبية كاذبة محسّنة مقارنةً بـ RT-PCR النوعية منخفضة (25٪) لأن ميزات التصوير تتداخل مع الالتهاب الرئوي الفيروسي الآخر 23
مستشعر حيوي بروتين S من SARS-CoV-2 مسحة بلعومية أنفية ، بلغم ، براز نقطة الرعاية الكشف السريع دون أي معالجة مسبقة للعينة فعاله من حيث التكلفه 24
علامة بيولوجية بروتين سي التفاعلي والخلايا الليمفاوية والحمض النووي الريبي SARS-CoV-2 مسحة أنفية بلعومية ودم مقرها المختبر اختبارات سريعة غير ميكروبيولوجية سهلة نفس المؤشرات الحيوية هي أيضًا غير طبيعية في أمراض أخرى وليست محددة بما يكفي لتحديد تشخيص COVID-19 25
تقنية النانو SARS-CoV-2 RNA مسحة البلعوم الأنفي نقطة الرعاية حساسية عالية ، معتمدة في أنظمة استخراج الحمض النووي الريبي المؤتمتة بالكامل ، أداء ربط RNA ممتاز خطوات المعالجة المسبقة المعقدة ، تتطلب مهارة ومكلفة من qRT-PCR ، مع خطر التبييض الضوئي 26
الثقافة الفيروسية الفيروس الحي في المختبر خطوط الخلايا الظهارية البشرية مقرها المختبر مهم لتحديد واكتشاف الطفرات وتطوير اللقاح حساسية منخفضة لأن العزلة ليست 100٪ 27
  • الاختصارات: COVID-19 ، مرض فيروس الإكليل CRISPR ، متجمعة بشكل منتظم متكرر متناوب قصير متناوب CT ، التصوير المقطعي المحوسب ddPCR ، تفاعل البوليميراز الرقمي المتسلسل ELISA ، مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم LAMP ، تضخيم متساوي الحرارة بوساطة حلقة qRT-PCR ، في الوقت الحقيقي النسخ العكسي PCR RNA ، الحمض النووي الريبي RT-PCR ، PCR في الوقت الحقيقي SARS-CoV-2 ، فيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة 2 SNP ، تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة.

حتى الآن ، يتم تصنيف طرق التشخيص المتاحة لاختبارات COVID-19 على نطاق واسع إلى نوعين من الاختبارات الجزيئية والمصلية. تستخدم الفئة الأولى ، وهي المقايسات الجزيئية للكشف عن الحمض النووي الريبي الفيروسي SARS-CoV-2 ، الطريقة القائمة على النسخ العكسي - تفاعل البوليميراز المتسلسل (RT-PCR). ومع ذلك ، فإن الطرق الأخرى مثل فحوصات تضخيم الحمض النووي متساوي الحرارة ، بما في ذلك التضخيم بوساطة النسخ والتكرار المتناوب القصير المتباعد (CRISPR) ، هي بعض البدائل الواعدة. وفقًا لهيكل SARS-CoV-2 (شكل 1) مختلف الجينات مثل ه, ن, س, ORF، و RdRp تستهدف الكشف الجزيئي. إلى جانب التسلسل الجيني الفيروسي ، أصبحت تقنية معقدة أداة أساسية لتحديد معدل ودرجة التباين الطفري المرتبط بـ SARS-CoV-2. يمكن أيضًا استخدام هذه التقنية لتحديد سلالات الفيروس الناشئة حديثًا لتطوير لقاح أكثر فعالية.

الفئة الثانية من طرق التشخيص تشمل المقايسات المصلية والمناعية. تعتمد هذه الاختبارات المصلية إلى حد كبير على اكتشاف الأجسام المضادة التي ينتجها الأفراد نتيجة التعرض للفيروس بينما تعتمد الطرق المناعية على اكتشاف البروتينات المستضدية في الأفراد المصابين. يمكن الكشف عن الأجسام المضادة استجابةً لعدوى فيروس SARS-CoV-2 من خلال الاختبارات المصلية من خلال مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) والمقايسة المناعية للتدفق الجانبي. من المهم أن تستخدم تقنيات التشخيص هذه لأغراض الكشف عن جائحة COVID-19 وإدارتها. يحدد اختبار الحمض النووي الريبي الفيروسي SARS-CoV-2 بالطرق الجزيئية الأفراد المصابين بـ SARS-CoV-2 خلال المرحلة الحادة من العدوى وكذلك لإجراء تتبع الاتصال لإدارة المرض. من ناحية أخرى ، فإن الاختبارات المصلية المعتمدة على الأجسام المضادة تحدد لاحقًا الأفراد الذين طوروا أجسامًا مضادة للفيروس ويمكن أن يكونوا متبرعين محتملين بالبلازما في فترة النقاهة. إلى جانب ذلك ، يمكن أن يكون اختبار قاعدة الجسم المضاد مفيدًا لمراقبة الحالة المناعية للأفراد والمجموعات المعرضة للفيروس بمرور الوقت. 29

في السيناريو الحالي ، يستمر السباق لتطوير مجموعات اختبار نقطة اتصال فعالة من حيث التكلفة وتقنيات معملية فعالة للتشخيص السريع لعدوى SARS-CoV-2. في هذا الاستعراض ، تمت مناقشة مناقشة موجزة حول تقنيات التشخيص المختلفة مع نطاقها وقيودها. توفر هذه المراجعة أيضًا نظرة عامة على التطور الحالي في تقنيات ومنتجات تشخيص COVID-19 لتسهيل التحسين والابتكار في المستقبل.


علم الفيروسات - منتصف المدة 1

2. أرسى البحث عن تكاثر العاثيات والحمض النووي للفيروسات الحيوانية الأساس لفهم الإنزيمات المشاركة في تكرار الحمض النووي الخلوي.

3. تم اكتشاف تضفير الحمض النووي الريبي في الخلايا حقيقية النواة لأول مرة من خلال دراسة الرنا المرسال لفيروسات الحمض النووي.

تضاف التخفيفات التسلسلية لتعليق الفيروس إلى طبقة أحادية من الخلايا البكتيرية. عندما يتكاثر الفيروس وينتشر ، فإنه يقتل الخلية المضيفة البكتيرية تاركًا لوحة.

وزارة الداخلية = 1 عندما يكون هناك فيريون واحد لكل خلية مضيفة واحدة.

4. تكرار الجينوم الفيروسي.

2. فيروسات النبات تخترق الجرح الناجم عن الحشرات.

3. تدمج الفيروسات الحيوانية المغلفة غلافها الدهني مباشرة مع غشاء البلازما ، وتطلق في الخلية.

يجب على فيروسات الحمض النووي الريبي (باستثناء الفيروسات القهقرية) تصنيع بوليميريز RNA المعتمد على الحمض النووي الريبي لتكرار جينوماتها. هذا الإنزيم غير موجود في الخلية المضيفة. إنه يكرر خيط الإحساس (+) من mRNA.

2. هل الآلات الخلوية المناسبة متاحة لتكاثر الفيروس؟ على سبيل المثال. يمكن لبعض فيروسات الحمض النووي أن تتكاثر فقط في الخلايا المنقسمة التي تحتوي على مستويات عالية من DNTP المتاحة لتخليق الحمض النووي الفيروسي.

يمكن أن تتجمع الكبسيدات تلقائيًا.

تحتوي الكبسولات البسيطة على وحدات فرعية متكررة ذات تفاعلات متطابقة.

بعض القفيصات الفيروسية لها تناظر عشري الوجوه.

تحتوي الكبسولات الأكثر تعقيدًا على وحدات فرعية متكررة تتفاعل بطريقة شبه مكافئة.

يتم تنظيم العديد من قفيصات الفيروس كأنابيب حلزونية لها تناظر حلزوني.

استخدم TEM - & GT انظر الفيروس. ما هو شكله؟

تحديد ما إذا كان الفيروس مغلفًا أم لا.

معظمها لها قفيصة عشرونية الوجوه.

تحتوي جميع فيروسات dsDNA على جينومات غير مجزأة ، أي أن جميع الجينات موجودة في جزيء DNA واحد.

جميع فيروسات RNA لها جينومات خطية.

معظم الجينومات صغيرة والقفيصات غير مغلفة ، ومع ذلك فإن النوكليوكابسيدات الأكبر مغلفة ، ربما للحماية من التدهور.

لها نوكليوكابسيدات حلزونية

مغلف بجينوم خطي.

العديد من الجينومات مجزأة ، وبالتالي لديها جزيئات عالية من فيروسات البودو.

يرمز كل جزء من الجينوم إلى mRNA واحد وبروتين.

يجب أن تحمل بوليميريز الحمض النووي الريبي.

يوفر Capsid بنية تضع كل جزيء بوليميريز RNA ومختلف شرائح الجينوم ، مما يسمح بنسخ كل جزء ونقل اتجاهي لكل mRNA إلى السيتوبلازم.

يصيب ويتكاثر في مجموعة متنوعة من العوائل ، ربما لأنه يجب أن يحمل بوليميريز RNA الخاص به ، وبالتالي فهو أقل اعتمادًا على البيئة الخلوية المحددة.

2. أشباه الفيروسات التي لا ترمز للبروتينات ولكنها تتكاثر بشكل مستقل عن الفيروسات الأخرى - لديها أنشطة إنزيمية تلقائية تدعم الافتراض بأن الحمض النووي الريبي كان في يوم من الأيام قادرًا على تكرار نفسه في غياب البروتينات (يُعتقد أنه ينطوي على عمل الريبوزيمات).

2. فرضية الانحدار (أو الاختزال).

طورت الكائنات المستقلة في البداية علاقة تكافلية ولكنها تحولت إلى طفيلية لأنها أصبحت أكثر اعتمادًا على المضيف بسبب فقدان الجينات الأساسية سابقًا. في النهاية لم يكن قادرًا على التكاثر بشكل مستقل ليصبح طفيليًا داخل الخلايا ملزمًا (فيروس).

يقترح أن الفيروسات ربما كانت أول كيانات مكررة ، موجودة في عالم ما قبل الخلوي كوحدات ذاتية التكاثر مما أدى إلى ظهور الخلايا.

المستقبلات المضيفة لها وظائفها الخاصة ولكن تم استغلالها بواسطة الفيروس.

عادة ما يتم الحفاظ على المستقبلات بشكل كبير وبالتالي من غير المرجح أن تخضع للطفرة (على سبيل المثال. CD4 ، مستقبلات LDL ، مستقبلات CXC (كيموكين).)

ترتبط العديد من الفيروسات بمجموعات الكربوهيدرات الموجودة في البروتينات السكرية / الدهون. (على سبيل المثال ، الإنفلونزا تربط بقايا حمض السياليك بالبروتينات السكرية الموجودة في جميع الخلايا تقريبًا).

تتوسط بعض البروتينات السكرية الارتباط والاندماج (مثل بروتين HA للأنفلونزا يستخدم مجال HA1 لربط حمض السياليك ويعمل مجال HA2 كعامل اندماج غشاء.)

يمكن تشكيل الاختراق الفيروسي في المختبر عن طريق خفض درجة الحموضة بشكل مصطنع.

2. يمكن استيرادها بعد التفكيك الجزئي في السيتوبلازم.

3. يمكن استيرادها بعد التفكيك في المسام النووية.

4. يمكن نقل الفيروسات السليمة من خلال مجمع المسام النووي.
فيروس التهاب الكبد صغير جدًا بحيث يمكن للقفيصة أن تنتقل عبر المسام النووية مباشرة إلى النواة.

2. يمكن أن تغمر الفضاء خارج الخلية بمستقبلات قابلة للذوبان.

3. يمكن منع المستقبل الخلوي.

4. يمكن استخدام عوامل lysomotropic ، وحوامل الأيونات الكربوكسيلية و bafilomycin A1 التي تمنع تحمض الجسيم الداخلي.

5. يمكن أن يمنع الطلاء غير (باستخدام مركبات الأمانتادين أو WIN).

يساعد Neuraminidase فيروس الأنفلونزا على اختراق غشاء الخلية المضيفة.

تاميفلو هو مثبط للنيورامينيداز الإنفلونزا الذي يرتبط بموقع الإنزيمات النشط وبالتالي لا يستطيع الفيروس مغادرة الخلية لإصابة الخلايا الأخرى (وبالتالي يمنع تاميفلو خروج الفيروس).

الأول - ترتبط الألياف بـ LPS. يعرض Phage مدارية مضيفة محددة للغاية. إذا كان هناك أي تغيير في الألياف ، فلن يكون هناك ارتباط.

ثانيًا - يتم إدخال البروتينات الأساسية عبر ذيل الملتهمة في الخلية لتشكيل المسام. تدخل جينات الفئة 1 الخلية أولاً (بوساطة إشارة الخلية).

3rd - gp16 يمكن أن يبدأ في تدهور الببتيدوغليكان.

رابعًا - يدخل DNA في تعريض 3-P الذي يربط E. coli RNA polymerase.

جينات الفئة 1 مطلوبة أولاً للفئتين الثانية والثالثة ، ولإغلاق وظائف المضيف.

الفئة الثانية مطلوبة للنسخ المتماثل. رمز جينات الفئة الثانية للإنزيمات المشاركة في تكرار الحمض النووي المعتمد على T7. يؤدي استخدام العديد من المروجين إلى مجموعة متداخلة من النصوص المتداخلة بنهاية 3 'مشتركة.

هناك حاجة إلى جينات الفئة الثانية للتجميع.

2. تتحكم الفئة الثانية في نشاط بوليميريز T7 RNA بواسطة الليزوزيم المشفر الذي يرتبط بـ T7 RNA polymerase لتقليل نشاطه.

تعبر جينات لاك عن إنزيمات تشارك في انهيار اللاكتوز في وجود اللاكتوز (أو IPTG ، نظير اللاكتوز.) يؤدي ارتباط IPTG إلى نسخ جينات اللاكتوز.

انسخه بأعداد كبيرة باستخدام ناقل PET.

اعزل البروتين الذي تريده باستخدام وسمه الذي قمت بتضمينه في الجين الخاص بك.

2. فهم التطور الفيروسي لتجنب / إصابة أنسجة معينة مهم لفهم طبيعة التكيف الفيروسي داخل العائل والتوازن بين التكيف من أجل الحد الأقصى للانتقال والتكيف داخل المضيف.

ترتبط كل من البكتيريا والعاثية بهذا المخاط.

ترتبط ألياف الذيل ببروتين الغشاء الخارجي LamB (بورين يحفز المالتوز).

ثم يتم حقن الحمض النووي من خلال البلازم المحيط.

يعتمد T1D على التوازن بين الخلايا التائية ذات الاستجابة التلقائية والخلايا التائية التنظيمية. يتأثر هذا التوازن بالخلايا المتغصنة (DC).

- تحتوي قفيصة فيروس بيكورنا على 60 نسخة من كل بروتين (VP1 و VP2 و VP3 و VP4.)

- يرتبط فيروس شلل الأطفال بمستقبلات فيروس شلل الأطفال في الخلية المضيفة.

- بمجرد ارتباطه بالخلية المضيفة ، يمر الحمض النووي الريبي الجيني عبر المسام المتكونة في غشاء الخلية بواسطة بروتينات القفيصة VP4 و VP1.

VPg هو بروتين مرتبط بالنهاية N من ssRNA.

المحدد الرئيسي للشلل هو الحلقة التدريجية V في IRES.

هذا عامل ترجمة خاص بالخلايا العصبية التي لها تفاعل معيب مع الحمض النووي الريبي.

الطفرة النقطية في الحلقة الجذعية V هي المسؤولة عن لقاح سابين الموهن.

- يتم عمل خيط RNA سالب كامل الطول ثم يستخدم كقالب (+) لتركيب الخيوط.

- الترجمة مطلوبة أولاً لتوليد بروتينات النسخ (يتم شق البروتين المتعدد).

- يتم تحضير تخليق الحمض النووي الريبي بواسطة VPg المرتبط تساهميًا ببقايا اليوريدين. تسمح عملية uridylyation لـ VPg بالتهجين إلى ذيل بولي (A) وتكون بمثابة مادة أولية لتخليق الخيوط (-).

- يكتمل تخليق الحمض النووي الريبي بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي الريبي الفيروسي (الذي يتم إحضاره مع الفيروس).

- خمسة من المروجين يتجمعون في البنتاميرات.

- تتجمع Pentamers و RNA في اختبار.

تأتي أعراض العدوى الفيروسية (الألم ، والتعب ، والحمى) من الاستجابة المناعية (وليس الفيروس نفسه).

تسمى الحالة الأولى في الوباء الحالة القياسية.

الاختلاف الوحيد هو أن flavavirus يخضع لترجمة تعتمد على الغطاء.

تتم ترجمة جميع الجينات على أنها بولي بروتين واحد متبوعًا بانقسام بروتيني (مثل فيروس بيكورنا).

المرحلة الأولية - & gt ارتفاع في درجة الحرارة وآلام في العضلات وصداع وقيء شديد.

مرحلة هادئة - وتختفي الحمى والأعراض

المرحلة النهائية - & GT. تكرار الأعراض الأصلية فقط أكثر حدة. يمكن أن يؤدي إلى فشل الجهاز متعدد الأجهزة.

- حمى الضنك
= حمى الضنك النزفية
- متلازمة صدمة حمى الضنك.

يؤدي إلى الوفاة في 5٪ من الحالات.

- تستهدف حمى الضنك المناطق التي ترتفع فيها أعداد خلايا الدم البيضاء (الكبد والطحال والغدد الليمفاوية ونخاع العظام والغدد).

- تدخل حمى الضنك خلايا الدم البيضاء والأنسجة اللمفاوية.

- يغطي بروتين flavavirus E السطح بالكامل ويوجه كلًا من الارتباط بمستقبلات المضيف واندماج الأغشية الفيروسية والخلوية. البروتين E هو مناعي. مستقبل فيروس فافا المضيف غير معروف حاليًا.

بعد التعلق ، يتم التوسط في الدخول إلى الخلية عن طريق الالتقام الخلوي. تندمج الحويصلة مع الجسيمات الداخلية المتأخرة ، مما يؤدي إلى انخفاض الرقم الهيدروجيني. ينتج عن التحمض إعادة ترتيب ثنائيات البروتين E في حالة الانصهار النشطة الثلاثية.

- يتم شق تسلسل الإشارة في تجويف ER ، مما يؤدي إلى إطلاق البروتين المتعدد.

- ينقسم بروتين C الناضج بواسطة NS1 ، ويطلق بروتين القفيصة الناضج.

- تستمر فترة الحضانة من 12 - 23 يوم.

- يحدث تكاثر الفيروس في البلعوم الأنفي والغدد الليمفاوية الإقليمية.

- يحدث فيرميا في غضون 5-7 أيام.

- يصاب كل من المشيمة والجنين أثناء الإصابة بالفيروس.

بمجرد ربط الفيروس ، يخضع بعد ذلك لعملية الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات.

يتسبب الانخفاض في الرقم الهيدروجيني في حدوث تغيير في التكوين في E1 و E2 مما يؤدي إلى اندماج الغشاء ويكشف عن ببتيد الانصهار الكارهة للماء.

تُترجم البروتينات غير الهيكلية مباشرة من الحمض النووي الريبي الجينومي كبولي بروتين مشقوق بواسطة البروتياز الفيروسي.

في المرحلة المبكرة من الإصابة ، تتم معالجة البروتين P1234 بطريقة التحلل البروتيني ويتم قطع P4. رموز P2 للبروتياز ورموز P4 لبوليميراز الحمض النووي الريبي. يرتبط P4 بـ P123 ويشكل معقدًا يسمح بتركيب الحمض النووي الريبي المضاد للجينوم (-).

يعمل مضاد الجينوم كقالب لكل من تخليق الحمض النووي الريبي كامل الطول ودون الجينومي.


سقالات الحمض النووي الريبي السيتوبلازمي

ظهرت مؤخرًا العديد من الأمثلة على سقالات RNA المرنة والشراك الخداعية ، ولا سيما التي تتضمن lncRNAs و mRNAs السيتوبلازمية. تتم الآن مناقشة هذه ، جنبًا إلى جنب مع سقالة RNA المرنة المرتبطة بالريبوسوم (الشكل 2 والجدول 1).

7SL & # x02013 نموذج لسقالات الحمض النووي الريبي السيتوبلازمي. (1) ترتبط ترجمة البروتينات التي تحتوي على ببتيدات إشارة N-terminal (خضراء) بمركب SRP ، مدعومًا بـ 7SL. (2) يؤدي ربط الببتيد الإشارة إلى تغيير تكوين SRP وربط أكثر إحكامًا ، وبالتالي يمنع موقع الريبوسوم A ويوقف استطالة الترجمة. (3) تفاعل SRP مع مستقبلات SRP يضع الببتيد الناشئ للدخول إلى ER translocon. (4) يخفف تفكك SRP من توقف الاستطالة ، ويمتد الببتيد الناشئ إلى تجويف ER ويثني.

جسيم التعرف على إشارة السقالات 7SL

جسيم التعرف على الإشارة (SRP) عبارة عن مجمع RNP مدروس جيدًا يتم دعمه بواسطة RNA مشتق من RNA Polymerase III (7SL الشكل 2). يتعرف SRP على ببتيدات الإشارة الطرفية N الموجودة على البروتينات الموجهة للإفراز أو توطين الغشاء ويرتبط بها عندما تنبثق من الريبوسوم. يتسبب ارتباط SRP بببتيدات الإشارة في توقف استطالة الترجمة ، ويستهدف الريبوسوم إلى مسام transocon في غشاء ER حيث تستأنف الترجمة ، مما يؤدي إلى إدخال الببتيد الناشئ غير المنظم في تجويف ER ، حيث يمكن أن يحدث الطي والتهريب لاحقًا في النهاية (كينان وآخرون ، 2001).

إن 7SL lncRNA البشري هو & # x0223c300 nt RNA منظم طويلًا يتميز بمناطق حلزونية تشكل مجالين مفصولين بواسطة رابط مرن ، ومجال أصغر (Alu) ومجال أكبر (S) ، مع كل جزء يجند بروتينات معينة (6 في المجموع ) التي تشكل SRP (Pool ، 2005). يربط مجال Alu لـ 7SL بشكل تفضيلي مغاير SRP14 / SRP9 الذي تتضمن وظيفته ربط الريبوسوم وتثبيط استطالة الترجمة بعد التعرف على الإشارة عن طريق حجب الوصول إلى موقع الريبوسوم A ، بينما يربط المجال S مغاير المغير SRP68 / SRP72 و SRP19 و SRP54 ، وترتبط بالقرب من نفق الببتيد الناشئ (Siegel and Walter ، 1988 Wild et al. ، 2001). إلى جانب ربط ببتيد الإشارة (عبر SRP54) ، يتوسط المجال S أيضًا تفاعلات SRP مع مستقبلات SRP في غشاء ER (Gowda et al. ، 1997 Pool et al. ، 2002). تشير تحليلات البنية البلورية إلى أن الارتباط غير المتماثل SRP68 / SRP72 لـ 7SL يقود تغييرًا أوليًا في التشكل يتيح التفاعل المناسب لـ SRP مع الريبوسوم (Grotwinkel et al. ، 2014). علاوة على ذلك ، تشير دراسات Cryo-EM إلى أن SRP المرتبط بالريبوسوم المطول موجود في حالتين مختلفتين على الأقل. في حالة & # x0201cscanning & # x0201d ، عينات SRP الببتيدات الوليدة لتسلسل إشارة الببتيد. إذا لم يتم اكتشاف أي شيء ، فإن ارتباط عامل الاستطالة يزيح مجال Alu بسهولة بعيدًا عن موقع الريبوسوم A ، بينما في الحالة & # x0201cengaged ، & # x0201d مع SRP54 المرتبط بالببتيد الناشئ ، يظل مجال Alu مرتبطًا بقوة بالقرب من A- الموقع ، وبالتالي منع الترجمة (Voorhees and Hegde ، 2015). وبالتالي ، تعد المرونة الديناميكية لسقالة 7SL RNA أمرًا بالغ الأهمية لوظيفة SRP.

LncRNAs السيتوبلازمية كسقالات RNA والشراك الخداعية

في حين أن معظم lncRNAs تُظهر تحيزًا كبيرًا نحو التوطين النووي ، فإن العديد منها أيضًا يتم توطينها في السيتوبلازم وبالتالي بشكل غير مفاجئ ، يتم ربطها بشكل متزايد بمجموعة متنوعة من السقالات وأدوار الطعم.

يمكن أن ترتبط lncRNAs بـ mRNA في العابرة، ومجمعات السقالات التي تؤثر على وظيفة mRNA. على سبيل المثال ، تم تحديد العديد من lncRNAs التي تؤوي عناصر Alu (& # x0201c1 / 2-sbsRNAs & # x0201d) والتي تشكل وحدات مزدوجة مكملة جزئيًا في العابرة مع عناصر Alu الموجودة في مختلف mRNA 3 & # x02032UTRs (Gong and Maquat ، 2011 الشكل 3). عند ربط lncRNA-mRNA ، يعمل الحمض النووي الريبي المزدوج الذي تقطعت به السبل كموقع ربط لـ RBP Staufen ، والذي بدوره يقوم بتجنيد RNA helicase Upf1 ، مما يؤدي إلى تدهور العديد من mRNAs المستهدفة من خلال عملية تسمى Staufen بوساطة الاضمحلال (SMD) (Kim et آل ، 2005). يعد تنظيم SMD بواسطة lncRNAs معقدًا ، نظرًا لأن أ) العديد من lncRNAs المختلفة المحتوية على Alu يمكن أن تعزز تحلل نفس الرنا المرسال ب) يمكن أن ينظم lncRNA الذي يحتوي على Alu العديد من mRNAs و c) ليس كل أهداف mRNA مع تكاملية مع Alu- التي تحتوي على lncRNA تخضع بالضرورة للاضمحلال ، ربما بسبب الجوانب الهيكلية الأخرى لمركب بروتين mRNA (mRNP) (Gong and Maquat ، 2011 Gong et al. ، 2012 Park and Maquat ، 2013). في حالة أخرى ، يشكل p21 ، وهو هدف نسخ lncRNA مدروس للغاية من p53 مع العديد من الوظائف النووية ، أشكالًا هجينة مع mRNAs السيتوبلازمية المستهدفة (الشكل 3). على وجه التحديد ، يُظهر p21 تكامل زوج القاعدة الجزئي وتقارب ينقي مع CTNNB1 و JUNB mRNAs ، والتي تشفر البروتينات المسرطنة & # x003b2-catenin و JunB (Yoon et al. ، 2012). بناءً على دراسات الضربة القاضية ، يمارس p21 تأثيرًا مثبطًا على ترجمة mRNAs ، بدلاً من تحلل الرنا المرسال. تمشيا مع هذا ، يتم تنقية التقارب p21 أيضًا مع المثبطات الترجمية RCK و FMRP ، والتجزئة في polysomes ، مما يشير إلى أن p21 أزواج وتجنيد مثبطات الترجمة لأهداف mRNA (يون وآخرون ، 2012).

أمثلة على سقالات وشراك الحمض النووي الريبي السيتوبلازمي. تُصوَّر RNAs السقالة والشرك باللون الوردي (أ) ترجمة mRNA: أزواج قاعدة lncRNA-p21 جزئيًا مع mRNAs المستهدفة مما يؤدي إلى توظيف عوامل قمع الترجمة مثل RCK و FMRP ، وبالتالي تثبيط ترجمة mRNA. (ب) اضمحلال الرنا المرسال: زوج قاعدة 1 / 2sbsRNAs مع mRNAs الهدف ، يقوم dsRNA الناتج بتجنيد Staufen ، مما يؤدي إلى تحلل الرنا المرسال Staufen بوساطة. (ج) عزل ميرنا: يمكن للعديد من الـ lncRNAs (الخطية والدائرية) في أنواع متعددة ، التي يتم تنظيمها في نسيج ، أو بطريقة تطورية أو حساسة بيئيًا ، أن تتزاوج مع miRNAs وتحبسها ، مما يمنع تنظيمها لترجمة mRNA أو تحللها. (د) تدهور البروتين: يرتبط HOTAIR lncRNA باثنين من ligases يوبيكويتين وركائزهما مما يتسبب في انتشارها وتدهورها.

يشتمل المثال الثاني على مجموعة السقالات المتشاركة 3 & # x02032UTR لمجمعات البروتين على جين Baculoviral IAP المحتوي على البروتين 3 (BIRC3). يقوم BIRC3 بترميز ubiquitin ligase ، وينتج الانقسام البديل والبولي أدينيل (BIRC3-SU) والطويل (BIRC3-LU) 3 & # x02032UTR mRNA ، والذي يتم تنظيمه بشكل كبير في خلايا سرطان الدم الليمفاوي المزمن (CLL) (لي وماير) ، 2019). بينما لا يؤثر BIRC3 mRNA أو توطين البروتين أو مستويات البروتين ، فإن BIRC3-LU مرتبط بشكل خاص بـ HuR و Staufen ، والذي بدوره يقوم بتجنيد البروتينات المنظمة للاتجار (حافز الذكاء الذي يحتوي على GTPase IQGAP1 ، و Ras GTPase RALA) (Lee and Mayr ، 2019). تتفاعل هذه مع BIRC3 المترجمة حديثًا مثل تشكيل السقالات 3 & # x02032UTR لمجمع BIRC3-RALA-IQGAP1. يربط هذا المركب بدوره ويعزز إعادة تدوير غشاء البلازما لبروتين مستقبِل يسمى CXCR-4 ، والذي يعزز تقدم CLL من خلال مساعدة انتقال الخلايا البائية الخبيثة والبقاء على قيد الحياة من خلال استهداف منافذ النخاع العظمي الواقية (برجر وآخرون ، 2005). أخيرًا ، فإن BIRC3-LU 3 & # x02032UTR ، المتميز عن الشكل الإسوي BIRC3-SU ، يربط بشكل فريد البروتينات المشاركة في بيولوجيا الميتوكوندريا وإعادة تشكيل الكروماتين ، مما يشير إلى أن مجمعات البروتين المتعددة المتميزة وظيفيًا قد يتم دعمها بواسطة هذا 3 & # x02032UTR (Lee and Mayr ، 2019).

بينما اشتهر بوظيفته النووية ، يوجد HOTAIR أيضًا في السيتوبلازم ، لا سيما في ظل الظروف الخلوية مثل الشيخوخة (Yoon et al. ، 2013). يعمل Cytoplasmic HOTAIR كموقع ربط لاثنين من ليغازات اليوبيكويتين DZIP3 و MEX3B ، وركائزهما Snurportin 1 (SNUPN) و Ataxin-1 (ATXN1) يؤدي هذا الارتباط إلى زيادة انتشار SNUPN و ATXN1 وتدهورهما. يعد تراكم HOTAIR ضروريًا لاستنباط أنماط ظاهرية للشيخوخة الخلوية المناسبة استجابةً للمحفزات المحفزة ، ربما جزئيًا من خلال تحلل SNUPN و ATXN1 (Yoon et al. ، 2013). يتم تنظيم كل من HOTAIR و p21 عن طريق ربط RBP HuR ، والذي يعمل بشكل طبيعي على استقرار mRNAs ، ولكن في حالة هذه lncRNAs ، يحفز تجميع وتوظيف مجمع إسكات miRNA (Let-7 / Ago2) لاستنباط تحللهم (Yoon et al. . ، 2012). وبالتالي ، يمكن أن تنظم lncRNAs السيتوبلازمية أحداث دوران البروتين والترجمة ويمكن أن تخضع للتنظيم بوساطة miRNA لاستقرارها.

على العكس من ذلك ، فإن الأسلوب الذي تم تقديره جيدًا لوظيفة lncRNA في السيتوبلازم هو العمل كشراك خداعية لـ miRNAs (ويعرف أيضًا باسم الإسفنج الشكل 3). تم وصفه لأول مرة في النباتات حيث يقوم lncRNA IPS1 بحبس miR-399 كجزء من تنظيم التوازن الفوسفاتي (Franco-Zorrilla et al. ، 2007) ، العديد من الشراك الخداعية lncRNA miRNA معروفة الآن ، بعضها يؤوي مواقع متعددة لـ miRNAs مميزة ويمكنها موجودة على شكل lncRNAs دائرية مشتقة وسيطة (Hansen et al. ، 2013 Memczak et al. ، 2013). يبدو أن العديد من أفخاخ ميرنا منظمة للغاية ، مع أنسجة متميزة وأنماط تعبير تنموية ومتجاوبة بيئيًا ، ولديها القدرة على إظهار تأثيرات واسعة النطاق على ترجمة الرنا المرسال والانحلال ، بسبب تنوع جزيئات ميرنا التي قد تعيق وظيفتها. نحن نوجه القراء إلى المراجعات التفصيلية الأخرى حول هذه الموضوعات (Ebert and Sharp، 2010a، b Yoon et al.، 2014 Rong et al.، 2017).

جمعية mRNAs سقالة الترجمة المشتركة لمجمعات البروتين

تشير الدلائل المتزايدة إلى أن mRNAs تعمل كمنصات سقالة لتجميع مركب البروتين المشترك (Natan et al. ، 2017). في بدائيات النوى ، غالبًا ما يتم ترميز الوحدات الفرعية لمركب بروتين معين في أوبرا (مجموعة من الجينات ذات الوظيفة المشتركة تحت مروج واحد) ، والتي يتم نسخها إلى mRNAs متعدد الكريات. تعزز ترجمة الرنا المرسال متعدد الكريات بدوره احتمالية تفاعل الوحدات الفرعية المعقدة البروتينية المشفرة. يمكن أن تحدث مثل هذه التفاعلات على الرنا المرسال متعدد الكريات حتى عندما لا تزال البروتينات المصنعة حديثًا مرتبطة بالريبوسومات ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى قربها المكاني القريب عند التوليف (Shieh et al. ، 2015). بهذه الطريقة ، يعمل الرنا المرسال كجزيء سقالة يسهل تفاعلات البروتين الوليدة. علاوة على ذلك ، تميل الجينات المجاورة في الأوبونات إلى إظهار واجهات تفاعل أكبر للبروتين (Koonin and Mushegian ، 1996 Dandekar et al. ، 1998 Shieh et al. ، 2015 Wells et al. ، 2016). تشير هذه النتائج ، جنبًا إلى جنب مع التحليلات الإضافية للمعلومات الحيوية والهيكلية لتجميع معقد البروتين ، إلى أن ترتيب جين الأوبون غالبًا ما يتطابق (وبالتالي قد يساعد في توجيه) الترتيب الذي تتجمع فيه وحدات البروتين الفرعية (Wells et al. ، 2016). إلى جانب القرب المكاني للوحدات الفرعية ، يعد الاختلاف المتكافئ المنخفض في تعبير الوحدة الفرعية المعقدة للبروتين ميزة إضافية لتجميع مركب البروتين على الرنا المرسال متعدد الكتل (Swain ، 2004 Sneppen et al. ، 2010 Shieh et al. ، 2015).

تفتقر حقيقيات النوى إلى عوامل تشغيل ، مما يعني أن أي تفاعلات ترجمة مشتركة يجب أن تتضمن في العابرة حدث مثل توظيف بروتين متفاعل لترجمة mRNP ، أو تجاور ترجمة mRNPs. ومع ذلك ، فقد تم الإبلاغ عن تجميع مشترك لمجمعات البروتين في حقيقيات النوى (Natan et al. ، 2017). والجدير بالذكر أن دراسات تنقية التقارب الحديثة لمجمعات بروتينية جيدة التوصيف في الخميرة (Shiber et al. ، 2018) والخلايا البشرية (Kamenova et al. ، 2019) تُظهر في العديد من الحالات أن البروتينات المترجمة حديثًا تتفاعل بقوة مع البروتينات الموجهة إليها. شكل مجمعات مع. تم تحديد تفاعلات الترجمة المشتركة من خلال رسم خرائط مجال التفاعل الدقيق ، والفحص المجهري للتوطين المشترك لبروتين الرنا المرسال وبشكل حاسم عن طريق الكشف عن كل من تفاعلات البروتين ، وجزيئات قالب الرنا المرسال ، بعد تنقية وحدة فرعية معقدة من البروتين. سمح الجمع بين تنقية الببتيد الناشئ مع التنميط الريبوسوم (طريقة قائمة على تسلسل الحمض النووي الريبي لرسم خرائط آثار أقدام الريبوسوم الرنا المرسال) بتحديد مكان وجود الريبوسومات بدقة على مرنا معين عندما تفاعلت الببتيدات الناشئة مع بروتين مهم (Shiber et al. ، 2018). يمكن أن تكون تفاعلات البروتين المشترك أحادية الاتجاه (بمعنى أن البروتين A و mRNA الخاص به يتم تنقيته بواسطة عزل البروتين B ، ولكن ليس العكس) أو ثنائي الاتجاه. يعتمد هذا إلى حد كبير على مدى قرب مجال تفاعل بروتين معين & # x02019s من الطرف C ، لأن هذا يؤثر على درجة وتوقيت التعرض لمجال التفاعل من داخل الريبوسوم المترجم (Shiber et al. ، 2018). كان التجميع المشترك لمجمعات البروتين مهمًا في منع اختلال البروتين وزيادة كفاءة تجميع مجمع البروتين (Shiber et al. ، 2018 Kamenova et al. ، 2019). وبالتالي ، قد يكون التجميع الترجمي المشترك للبروتينات في حقيقيات النوى ظاهرة شائعة.

يتم افتراض نموذجين أساسيين للتفاعل البروتيني المشترك حقيقيات النوى بشكل عام. تنص الحالة الأولى على أن البروتين المركب بالكامل يتفاعل مع بروتين اصطناعي حديث العهد ، على الرغم من أن ما إذا كان هذا ينطوي ببساطة على انتشار عشوائي أو توطين مشترك أو عملية تجنيد مدفوعة بوصاية نشطة أمر غير واضح. النموذج الثاني هو أنه ، لا سيما في حالة تفاعلات البروتين ثنائية الاتجاه ثنائية الاتجاه ، قد تكون ترجمة mRNPs مرتبطة ببعضها البعض في العابرة بواسطة الببتيدات الناشئة (Natan et al. ، 2017 Schwarz and Beck ، 2019). على الرغم من أن الأمثلة التي تمت مناقشتها أعلاه لا تميز بين هذه النماذج ، إلا أن البيانات الحديثة ، التي تمت مناقشتها أدناه ، تضيف وزناً ورؤية جديدة لكلتا الأفكار وتركز الانتباه على أهمية mRNA كجزيء سقالة.

MRNA 3 & # x02032UTR سقالات من مجمعات البروتين

تمتلك mRNAs ثلاثة مجالات أساسية: 5 & # x02032 UTR ، وإطار قراءة مفتوح و 3 & # x02032UTR. في حين أن جميعهم متورطون في الترجمة ، فإن الريبوسومات عادةً ما تمر فقط عبر 5 & # x02032UTRs و ORFs ، تاركة 3 & # x02032UTRs كمناطق يمكن فيها استمرار تفاعلات أكثر استقرارًا مع البروتينات وجزيئات الحمض النووي الريبي الأخرى. 3 & # x02032UTR متواليات غير مقيدة بالاختيار لتسلسل بروتين معين ، وهي أطول بكثير من 5 & # x02032UTRs ، وتزداد في الطول مع التعقيد العضوي (Pesole ، 2002 Mayr ، 2017). وبالتالي ، فليس من المستغرب أنه في حين أن التفاعلات المترجمة 3 & # x02032UTR تحكم بوضوح وظائف mRNA الفردية ، مثل الترجمة والانحلال والتوطين (Wilkie et al.، 2003 Andreassi and Riccio، 2009) ، يتم الكشف عن وظائف جديدة لـ 3 & # x02032UTRs.

أظهر العمل الرائد الذي قام به مختبر Mayr أن mRNA 3 و # x02032UTRs يمكن أن يقيد تفاعلات البروتين والبروتين التي يتفاعل فيها بروتين (أو بروتينات) مرتبط 3 & # x02032UTR مع البروتين المركب حديثًا المترجم على mRNA نفسه ، مع عواقب فسيولوجية مهمة (الشكل 4) . التقرير الأول لهذه الظاهرة (Berkovits and Mayr ، 2015) يتعلق بجين CD47 ، الذي يشفر بروتينًا قادرًا على تحديد موقع ER وتوطين سطح الخلية في هذا الموقع الأخير ، CD47 يحمي الخلايا من البلعمة بواسطة البلاعم (Oldenborg et al. ، 2000 Jaiswal) وآخرون ، 2009). استخدام الانقسام البديل واستخدام مادة البولي أدينيل ، وهي وسيلة منظمة للغاية يتم من خلالها إنشاء الأشكال الإسوية البديلة 3 & # x02032UTR (Sandberg et al. ، 2008 Mayr and Bartel ، 2009 Lianoglou et al. ، 2013) ، ينتج عنها شكلين أساسيين CD47 3 & # x02032UTR mRNA - شكل إسوي قصير (CD47-SU) وطويل (CD47-LU). ضربة قاضية لـ CD47-LU تمنع توطين سطح خلية بروتين CD47 ، بصرف النظر عن أي تأثيرات توطين mRNA ، مثل مراسلي CD47 mRNA القصير والطويل المترجمين إلى ER. حدد التحليل اللاحق لمواقع الربط 3 & # x02032UTR ، ضربة قاضية للجينات ، ترسيب مناعي RNA وربط بروتين mRNA أن HuR من المحتمل أن يربط CD47-LU 3 & # x02032UTR بالاشتراك مع SET. في المقابل ، يتفاعل SET مع بروتين CD47 المترجم حديثًا ، و GTPase RAC1 الصغير المترجم للغشاء ، والذي يساعد بعد ذلك على انتقال CD47 (و SET) إلى غشاء البلازما (Ten Klooster et al. ، 2007). في ضوء أهمية هذه السقالات 3 & # x02032UTR لمركب توطين البروتين ، أظهرت الخلايا التي أُجبرت على التعبير عن CD47-LU أو CD47-SU بمعزل عن اختلافات كبيرة في قابلية البلعمة (خلايا CD47-LU أكثر مقاومة) وتحريض موت الخلايا المبرمج التالي & # x003b3-تشعيع (فقط خلايا CD47-SU تحفز موت الخلايا المبرمج) (Berkovits and Mayr ، 2015).

mRNAs كسقالات الحمض النووي الريبي السيتوبلازمي. (أ) توطين البروتين: (1) إن CD47-LU تقوم mRNA 3 & # x02032UTR بتجنيد HuR و SET. (2) داخل مقصورات الغشاء TIS11B-ER (حبيبات TIS) ، يتم تسهيل تفاعل CD47 & # x02019 المترجم حديثًا مع SET. (3) يؤدي تجنيد RAC1 بواسطة SET إلى الانتقال اللاحق لـ CD47 إلى غشاء البلازما. (ب) تجميع الحبيبات mRNP: (1) إن RPS28B 3 & # x02032UTR من المفترض أن تقوم بتجنيد Edc3 قبل تفاعلها اللاحق ، (2) مع Rps28 المترجمة حديثًا أو حديثًا. (3) نظرًا لاستبعاد ترجمة mRNAs من حبيبات mRNP ، فمن المحتمل أن يكون جريان الريبوسوم مطلوبًا RPS28B-Edc3-Rps28 RNP مركب للمساعدة في تكوين مجموعة P-body للخميرة.

3 & # x02032UTR من المحتمل أن يحدث التجميع الترجمي المشترك لمجمعات البروتين في جميع حقيقيات النوى. لقد أظهرنا مؤخرًا في الخميرة أن mRNA 3 & # x02032UTR يعمل كسقالة mRNA لتعزيز تجميع الأجسام P (Fernandes and Buchan ، 2020) ، وهي عضيات خالية من الغشاء السيتوبلازمي ومخصبة في mRNPs غير المترجمة. مرنا في السؤال هو RPS28B، واحد من اثنين RPS28 paralogs (التي ترمز للبروتين الريبوزومي S28) التي تحتوي على 3 & # x02032UTR (643 nts) طويلة بشكل غير عادي والتي تحتوي على عنصر هيكلي ذو حلقة جذعية يربط Edc3 (He et al. ، 2014) ، وهو بروتين يشارك في تجميع P-body (ديكر وآخرون ، 2007). باستخدام فحوصات الجينات والفحص المجهري وتفاعل البروتين ، أظهرنا أن Edc3 تم تجنيده بواسطة RPS28B 3 & # x02032UTR يربط Rps28b حديثًا أو مترجمًا حديثًا بطريقة تعتمد على RPS28 ORF و 3 & # x02032UTR في رابطة الدول المستقلة (الشكل 4). يعد تفاعل Edc3-Rps28 الناتج بدوره مفتاحًا لتجميع P-body العادي.

على حد علمنا، RPS28B هي الحالة الأولى لمرنا معين متورط في سقالات حبيبات mRNP ، ومن المحتمل أن جزيئات الحمض النووي الريبي الأخرى (مثل NEAT1 في النمش المظلي) ستمتلك إمكانات سقالة قوية لحبيبات RNP ، بناءً على تكافؤ تفاعلها المرتفع المحتمل (إما مع البروتينات أو جزيئات الحمض النووي الريبي الأخرى (Van Treeck and Parker ، 2018 Van Treeck et al. ، 2018)) والقدرة على الوجود في حالة غير مترجمة. في الواقع ، تشير البيانات الحديثة إلى أن الرناوات الطويلة المترجمة بشكل سيئ تتراكم بشكل تفضيلي داخل حبيبات RNP مثل الأجسام P وحبيبات الإجهاد (Khong et al. ، 2017). RPS28B يفي أيضًا بهذه المعايير (Ingolia ، 2009) ، على الرغم من أن الأسئلة لا تزال قائمة حول طبيعة تفاعل البروتين Rps28-Edc3 ، وما إذا كان تنظيم RPS28B قد تحدث معدلات الترجمة أو الوفرة أيضًا للتأثير على تجميع P-body. أخيرًا ، يوضح عملنا أن mRNAs من نظائر الجينات ، بالإضافة إلى الأشكال الإسوية النسخ من جين واحد ، تمثل وسيلة أخرى للسماح بالتنظيم القائم على mRNA للتجميع المعقد الجزيئي. بالنظر إلى أن 50 & # x0201380 ٪ من جميع الجينات البشرية تولد mRNAs مع البديل 3 & # x02032UTRs (Lianoglou et al. ، 2013) يبدو أن دورًا واسعًا لـ 3 & # x02032UTRs في تجميع مجمع البروتين المشترك متعدد السقالات ممكن (Mayr ، 2019).

يمكن أن يساعد التوطين المشترك لـ mRNA في تفاعلات البروتين المشتركة

في حين أن توطين mRNA يسهل بشكل واضح توطين البروتين (Holt and Bullock ، 2009) ، فإن التوطين المشترك لـ mRNAs في مقصورات خلوية محددة قد يساعد أيضًا في تفاعلات البروتين المشتركة و / أو تجميع معقد البروتين. مثل هذه الآلية هي تفسير جذاب لآليات تجميع بروتين الترجمة المشتركة التي تمت مناقشتها أعلاه. ومن المثير للاهتمام أن بعض الدراسات تشير إلى وجود & # x0201ctranslation و # x0201d حيث تتركز mRNAs ذات الصلة وظيفيًا مكانيًا في المقصورات الخلوية.

في الخلايا البشرية ، تؤوي العديد من mRNAs المشفرة للبروتين الغشائي ، بما في ذلك CD47-LU (ولكن ليس CD47-SU) ، مواقع ربط لـ RBP تسمى TIS11B. تتحد هذه mRNAs ، بالإضافة إلى SET و HuR ، مع TIS11B في بنية شبكية متشابكة ER تسمى حبيبات TIS ، والتي تعتمد على تعبير TIS11B لتجميعها (Ma and Mayr ، 2018). الأهم من ذلك ، أن تعبير TIS11 ، وتشكيل حبيبات TIS يعزز تفاعل SET مع CD47 ، وتوطين CD47 في غشاء البلازما. قد يعكس هذا زيادة الاحتفاظ بـ CD47 mRNA و SET داخل حبيبة TIS استنادًا إلى استعادة التألق بعد بيانات التبييض الضوئي ، مما يزيد من احتمالية تفاعل CD47 الترجمي المشترك مع SET (Ma and Mayr ، 2018).

في الخميرة ، يتم توطين mRNAs محددة حال السكر (Lui et al. ، 2014) وعامل الترجمة المحدد mRNAs (Pizzinga et al. ، 2019) في حبيبات متميزة نشطة متعدية ، على الأقل بعضها يشفر البروتينات التي تشكل مجتمعة مجمعات متعددة الوحدات الفرعية . أخيرًا ، يتم ترجمة العديد من مكونات ترميز mRNAs لمركب Arp2 / Arp3 ، وهو مركب منظم للهيكل الخلوي للأكتين ، ويشترك في التوطين وفي بعض الحالات على الأقل يتم ترجمته عند الحافة الأمامية للخلايا الليفية (Mingle et al. ، 2005 Willett et al. ، 2013) ). ومع ذلك ، فإن الاختبار المباشر لما إذا كان التوطين المشترك لـ mRNA يعمل بشكل فعال بمثابة نظير حقيقي النواة لآلية تجميع معقد بروتين أوبرون بدائي النواة يظل سؤالًا للدراسة المستقبلية.


SRNAs المتوافقة مع قواعد الاقتران المشفرة

على النقيض من sRNA المشفر من قبل رابطة الدول المستقلة ، فإن الرنا الريباسي المترابط الأساسي المشفر غير مرتبط ماديًا بهدف mRNA الخاص بهم ويتم التوسط في تكوين وحدات RNA المزدوجة بواسطة تفاعلات RNA قصيرة غير كاملة (الشكل 1C). تعتمد وظيفة العديد من الرنا الريباسي المترابط الأساسي المشفر على بروتين Hfq المرتبط بال RNA ، والذي يُعتقد أنه يعزز احتمالية التفاعل المثمر بين الرنا الريباسي والهدف منه (ووترز وستورز ، 2009). هذا على عكس sRNA المشفر من قبل رابطة الدول المستقلة والذي لا يتطلب عمومًا مشاركة مرافقة RNA (على سبيل المثال ، Hfq) لربط mRNA المستهدف (برانتل ، 2007).

في مسببات الأمراض البكتيرية ، يتم حذف hfq غالبًا ما يؤدي الجين إلى تقليل الفوعة ، كما لوحظ في الإشريكية القولونية ، السالمونيلا ، الشيغيلا ، يرسينيا، و الليستيريا (تمت المراجعة في Chao and Vogel ، 2010). على سبيل المثال ، في بكتريا قولونية، أظهر Hfq تنظيم موضع إفراز الخلايا المعوية (LEE) الذي يشفر نظام إفراز من النوع الثالث (TTSS Hansen and Kaper ، 2009 Shakhnovich et al. ، 2009). في الممرض داخل الخلايا السالمونيلا المعوية التيفيموريوم المصلي ، Hfq ضروري للنمو الأمثل في الخلايا الظهارية والضامة (Sittka et al. ، 2007). Burkholderia cenocepacia يشفر اثنين من متماثلات Hfq وكلاهما مطلوب للمقاومة المثلى للإجهاد والفوعة (Ramos et al. ، 2011). حذف ملف hfq جين المكورات العنقودية الذهبية ليس له أي تأثير على التمثيل الغذائي ولكنه يقلل الفوعة (Bohn et al. ، 2007 Liu et al. ، 2010). ومع ذلك، في النيسرية البنية، حذف hfq يؤدي فقط إلى تقليل ضعيف للفوعة (ديتريش وآخرون ، 2009). علاوة على ذلك ، في بعض البكتيريا ، يكون Hfq مطلوبًا لوظيفة بعض sRNAs ولكن يمكن الاستغناء عنه في البعض الآخر. على سبيل المثال ، في ضمة الكوليرا، Hfq مطلوب للتحكم في أنظمة استشعار النصاب من خلال sRNAs Qrr1 & # x02013Qrr4 ، ولكن يمكن الاستغناء عنها لقمع ompA بواسطة VrrA (Lenz et al. ، 2004 Song et al. ، 2008). من الجدير بالذكر أن هيليكوباكتر بيلوري لا يقوم بتشفير متماثل Hfq ولكنه لا يزال يعبر عن مئات من الـ sRNAs (شارما وآخرون ، 2010). يشير هذا إلى أنه في بعض الأنواع البكتيرية ، فإن الوظيفة التي يتوسطها Hfq ليست ضرورية لتنظيم الجينات بوساطة الحمض النووي الريبي (sRNA) أو أن بروتينًا غير معروف حتى الآن يمكن أن يؤدي وظيفة مماثلة. بعد تحديد الجينوم على نطاق واسع لـ sRNAs المرتبطة Hfq ، تم افتراض أنه حتى في بكتريا قولونية، قد لا ترتبط بعض الرنا الريباسي المترابط مع Hfq أو تستخدمه (Zhang et al. ، 2003). مراجعة متأنية للأدبيات المتعلقة بـ Hfq يؤدي Jousselin et al. (2009) لافتراض أن الحاجة إلى Hfq في تفاعل mRNA & # x02013sRNA مرتبطة بعدد من العوامل. أولاً ، كلما زاد محتوى GC الإجمالي للجينوم البكتيري ، زادت احتمالية الحاجة إلى Hfq ويبدو أن Hfq يمكن الاستغناء عنه في البكتيريا التي تعرض جينوماتها قيمة GC منخفضة ، مثل بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (32٪ GC). ثانيًا ، يمكن الاستغناء عن Hfq عندما يتم التوسط في تفاعل sRNA & # x02013mRNA عن طريق الاقتران الطويل (& # x0003E30) وعدم انقطاعه. ثالثًا ، لاحظوا وجود علاقة بين مطلب Hfq وطول تمديد الطرف C لـ Hfq ، والذي يشكل سطح تفاعل mRNA. تميل بروتينات Hfq التي لها طرف C قصير إلى العثور عليها في البكتيريا التي يمكن الاستغناء عنها Hfq.

في المستروحة، حذف hfq يؤثر الجين على مدة مرحلة التأخر بعد التلقيح في المرق الطازج (McNealy et al. ، 2005). وعلاوة على ذلك، فإن المستروحة hfq يُظهر متحولة معدل نمو منخفضًا في وسط محدد كيميائيًا يحتوي على تركيزات منخفضة من الحديد وانخفاض في التعبير عن منظم امتصاص الحديديك (الفراء). في بكتريا قولونية، ينظم RyhB sRNA سلبًا التعبير عن الفراء بطريقة تعتمد على Hfq (Vecerek et al. ، 2007). بالإضافة إلى ذلك ، فإن المستروحة hfq يظهر متحولة انخفاضًا طفيفًا في النمو داخل الخلايا (McNealy et al. ، 2005). التأثير المحدود إلى حد ما لحذف ملف hfq على الجين المستروحة تشير الأنماط الظاهرية إلى أن Hfq ليس حرجًا للتفاعلات sRNA & # x02013mRNA في هذا الكائن الحي. محتوى GC الخاص بـ المستروحة الجينوم منخفض (38٪) ومحاذاة تسلسل البروتين Hfq الخاص به مع متماثلات أخرى (الشكل 2) يكشف أن المنطقة الطرفية C قصيرة وقابلة للمقارنة بطول ضمة الكوليرا Hfq ليس ضروريًا لجميع تفاعلات mRNA & # x02013sRNA. وفقًا لمسلمات Jousselin et al. (2009) ، يمكن للمرء أن يفترض أن Hfq لن يكون مطلوبًا لجميع تفاعلات sRNA & # x02013mRNA في المستروحة.

الشكل 2. محاذاة بروتينات Hfq من بكتريا قولونية (سابقة بمعنى البيئة)، ضمة الكوليرا (Vch) ، المستروحة (Lpn) و بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (Sau) تم إجراؤه باستخدام ClustalW2 (Chenna et al. ، 2003).

ومع ذلك ، يمكن للمرء أن يتكهن بذلك في المستروحة، قد تنظم sRNAs الاقتران الأساسي التي تعمل من خلال Hfq اكتساب الحديد والوظائف المرتبطة بالفوعة وربما أنظمة أخرى أيضًا ، على الرغم من أن وظيفة Hfq لن تكون ضرورية لهذه. التنميط التعبير عن أ hfq- ناقص المستروحة ستلقي السلالة الضوء على أهمية Hfq في تنظيم الجينات وستكون ذات فائدة كبيرة في تحديد الأنماط الظاهرية التي يمكن أن تتأثر بها. تم استخدام نهج مماثل لبكتيريا أخرى مثل بكتريا قولونية (زانج وآخرون ، 2003) ، تيفيموريوم (سيتكا وآخرون ، 2008) ، B. cenocepacia (راموس وآخرون ، 2011) ، الزائفة الزنجارية (Sonnleitner وآخرون ، 2006) ، و N. gonorrhoeae (ديتريش وآخرون ، 2009). بالإضافة إلى ذلك ، فإن الترسيب المناعي لـ Hfq مع التحديد اللاحق لـ sRNAs المربوطة عن طريق تسلسل الحمض النووي الريبي الأنزيمي (كريستيانسن وآخرون ، 2006) ، أو تبليط ميكروأري (Zhang et al. ، 2003) ، أو التسلسل العميق (Sittka et al. ، 2008) إلقاء الضوء على أنواع mRNA المتأثرة بـ Hfq وعلى الحمض النووي الريبي المحتمل الذي تعتمد وظائفه جزئيًا على Hfq. Windbichler et al. (2008) إجراء كروماتوغرافيا تقارب لتحديد بروتينات ربط الحمض النووي الريبي في بكتريا قولونية. باختصار ، قاموا بتمييز عدد من الحمض النووي الريبي المعروف بأبتامر RNA المرتبط بالستربتومايسين ، مما سمح لهم بالارتباط بعمود مغطى بالستربتومايسين ، والذي تم استخدامه بعد ذلك لالتقاط بروتينات ربط الحمض النووي الريبي من المستخلصات الخلوية. وجدوا أن ثلاثة بروتينات كانت مرتبطة باستمرار بمجموعة متنوعة من متواليات الحمض الريبي النووي النقال: Hfq و RNAP & # x003B2-subunit والوحدة الريبوسومية الصغيرة S1. علاوة على ذلك ، أظهروا أن بروتينات معينة يمكن أن تتفاعل مع رنا معين ، اعتمادًا على تسلسلها وبنيتها الثانوية. لذلك ، من الضروري البحث عن بروتينات مرتبطة بـ sRNA لإكمال المشهد التنظيمي بوساطة الحمض النووي الريبي (sRNA) وللفهم الكامل لمدى تأثيرها على تنظيم الوظائف الخلوية.

في المستروحة، تم تحديد عدد من مرشحي الحمض الريبي النووي الريبي (sRNA) المشفرة ، ولكن هناك حاجة إلى دراسات ميكانيكية لتقييم طريقة عملهم والتحقق من صحتها باعتبارها sRNAs حقيقية الاقتران الأساسي (الجدول 1). تم تحديد خمسة من الحمض النووي الريبي بين الجينات بناءً على تنبؤات الكمبيوتر باستخدام برنامج توقع الحمض النووي الريبي (Faucher et al. ، 2010). من خلال البحث عن النهايات المستقلة Rho في المناطق الجينية مسبوقة بتسلسل محفوظ في أخرى المستروحة سلالات ، تم التنبؤ 143 جزيء الحمض النووي الريبي. باستخدام ميكروأري مصنوع خصيصًا ، تمت مراقبة التعبير عن 101 من هذه الحمض النووي الريبي المتنبأ به أثناء النمو في مجموعة متنوعة من الظروف. أدى هذا النهج المكون من خطوتين إلى تحديد 12 جزيءًا من جزيئات الحمض النووي الريبي التي تم التعبير عنها بشكل فعال ، بما في ذلك 6S RNA وستة 3 & # x02032UTR وخمسة جزيئات رنا sRNA تم نسخها بشكل مستقل (Faucher et al. ، 2010 الجدول 1). في هذه المرحلة ، فإن وظائف الحمض النووي الريبي (sRNAs) الخمسة المحددة غير واضحة. ومن المثير للاهتمام أن التعبير عن LprA أثناء النمو الأسي يعتمد على OxyR ولكنه يعتمد على RpoS خلال المرحلة اللاحقة الأسية (الشكل 3). نظرًا لأن RpoS هو منظم مهم للفوعة ، فمن المغري التكهن بأن LprA يمكن أن يكون جزءًا من سلسلته التنظيمية ويلعب دورًا في التعبير عن عوامل الفوعة. بغض النظر عن مرحلة النمو ، فإن وجود H.2ا2 يحث على التعبير ، مما يشير إلى أن LprA يستجيب للإجهاد التأكسدي. هذا مشابه لـ بكتريا قولونية sRNA OxyS ، وهو جزء من استجابة الإجهاد التأكسدي ويقلل من آثاره المطفرة (Altuvia et al. ، 1997).

الشكل 3. نموذج للشبكات التنظيمية التي تنطوي على sRNAs في المستروحة. تظهر الخطوط التفاعل بين اللاعبين: السهم ، شريط التنشيط T ، قمع الخط المنقط ، التفاعل المفترض أو المتوقع. انظر النص للحصول على التفاصيل.

حدد تسلسل الحمض النووي الريبي 38 جزيءًا من جزيئات الحمض النووي الريبي المشفرة في المناطق الجينية التي يمكن اعتبارها رنا sRNAs محتمل ترميزها (Weissenmayer et al. ، 2011 الجدول 1). من بين هؤلاء ، تم توقع تسعة منها وظيفية بناءً على استقرار هياكلها الثانوية المتوقعة عند 37 & # x000B0C. كان الهيكل المتوقع لـ sRNA واحد (Lpr0010) أقل استقرارًا من 1000 تسلسل متناوب عشوائيًا من نفس الطول والتركيب الأساسي عند 20 أو 37 & # x000B0C ، مما يشير إلى أنه تحت ضغط تطوري لتشكيل بنية ثانوية غير مستقرة. لم يتم استكشاف الصلة البيولوجية لهذا الأمر بشكل أكبر ، ولكن يمكن للمرء أن يفترض أن الهيكل مستقر فقط في درجات حرارة منخفضة (أقل من 20 & # x000B0C) وأنه يمكن أن يكون جزءًا من استجابة خلوية لدرجة الحرارة المنخفضة. ومن المثير للاهتمام أنه تم تحديد خمسة أزواج من الحمض الريبي النووي الريبي ، حيث تم نسخ اثنين من الرنا الريباسي المتميز إلى بعضهما البعض (Weissenmayer et al. ، 2011). في بكتريا قولونية، يتم تشفير sRNAs RyeB و SraC مقابل بعضهما البعض و RyeB مكمل تمامًا لقطاع SraC الأطول (Vogel et al. ، 2003). حجم SraC هو & # x02248270 nt ، ولكن عندما يكون RyeB موجودًا ، يتم أيضًا اكتشاف نطاق أقصر (& # x02248150 nt). يبدو أن هذا الانخفاض في الحجم يعتمد على RNase III ، مما يشير إلى أن RyeB يتوسط في تدهور SraC. لأزواج الحمض النووي الريبي المحددة في الليجيونيلا، يمكن أن يعمل أحد الرنا الريباسي كمنظم سلبي للآخر ، ويعزله بكفاءة عن طريق الاقتران الأساسي الممتد ويحتمل أن يستهدفه للتدهور. علاوة على ذلك ، يمكن أن ينظم mRNA أيضًا الحمض النووي الريبي. تم وصف هذه الآلية ، المسماة trap-RNA ، لـ MicM sRNA التي تحفز تدهور YbfM porin mRNA. ال chb يحتوي مرنا متعدد الكواكب على تسلسل مكمل لـ MicM والتعبير عن chb يؤدي عامل التشغيل إلى تهجين وتدهور MicM ، مما يؤدي إلى استقرار ybfM مرنا (فيغيروا بوسي وآخرون ، 2009 أوفرجارد وآخرون ، 2009). مرة أخرى ، هناك حاجة إلى عمل إضافي لفهم الوظائف التنظيمية الليجيونيلا ترميز أساس الاقتران sRNA.

هناك عدد من الرنا الريباسي المتزاوج الأساسي المشفرة في جينومات بكتيرية أخرى معروفة بتأثيرها على الفوعة. يتم توفير بعض الأمثلة أدناه التي قد تكون ذات صلة في سياق المستروحة النمو داخل الخلايا. أحد العوامل الممرضة داخل الخلايا التي تم تحديدها وتوصيفها على نطاق واسع لـ sRNA هو السالمونيلا. في هذا النوع ، يتم تنظيم التعبير عن بروتين الغشاء الخارجي (OMP) بواسطة شبكة من الحمض الريبي النووي النقال. واحد منهم ، InvR ، تم ترميزه على ملف السالمونيلا جزيرة الإمراض 1 ، المكتسبة عن طريق نقل الجينات الأفقي (HGT) وتشفير TTSS المسؤولة عن غزو الخلايا المعوية (Pfeiffer et al. ، 2007). يعتمد التعبير عن هذا sRNA على HilD ، وهو منظم رئيسي لتعبير TTSS. عندما يتم التعبير عن TTSS ، يعمل InvR كمنظم سلبي لتوليف OmpD ، وهو أحد أكثر OMP وفرة في Typhimurium. تشير الأدلة غير المباشرة إلى أن قمع OmpD يمكن أن يثبت الغشاء في سياق تعبير TTSS ، مما يسمح بالانتقال الناجح للمؤثرات البكتيرية (Vogel ، 2009). لذلك ، يُعتقد أن InvR ساعد في إنشاء تسلسلات TTSS بعد HGT عن طريق قمع التعبير عن OMP الذي كان غير متوافق مع ميزة الفوعة التي يوفرها TTSS (Vogel ، 2009). لذلك ، من المغري التكهن بوجود آليات مماثلة في المستروحة لقمع OMPs أثناء التعبير عن نظام Icm / Dot ، نظام إفراز النوع IVA (lvr / lvh) أو نظام اقتران Tra. ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يتم تحديد أي جزيئات رنا sRNA مشفرة في المنطقة المجاورة لهذه الأنظمة ، ولكن ، كما هو موضح أعلاه ، فإن أحد أنواع الحمض النووي الريبي المشفر بواسطة رابطة الدول المستقلة يعتبر مضادًا lvrA (lpg1259).

إن sRNA VrrA لـ ضمة الكوليرا هو جزء من مسار استجابة الإجهاد الغشائي بوساطة & # x003C3 E والأهداف ompA مرنا ، يفترض للحد من تخليق OMPs (Song et al. ، 2008). حذف vrrA يؤدي إلى زيادة في تخليق حويصلات الغشاء الخارجي المعروف عنها أنها تشارك في توصيل عوامل الضراوة إلى الخلايا المضيفة (Mashburn-Warren and Whiteley ، 2006). علاوة على ذلك ، يبدو أن VrrA ينظم بشكل سلبي التعبير عن جزيء الالتصاق Tcp وبالتالي يؤثر على الاستعمار المعوي (Song et al. ، 2008). يوجد تشابه بنيوي بين VrrA و LprD لـ المستروحة ومن المغري التكهن بدور LprD في تنظيم تخليق OMP. ومع ذلك ، فإن المقارنات الهيكلية للـ sRNAs التي تم ترميزها كانت ذات فائدة محدودة للتنبؤ بالوظيفة أو الأهداف ، وينبغي اتخاذ استراتيجية تجريبية لتحديد ما إذا كان LprD ينظم تخليق OMP.

نظام النصاب القانوني ضمة الكوليرا يتألف من أربعة sRNAs زائدة عن الحاجة تسمى Qrr1 & # x02013Qrr4 واثنين من جزيئات الإشارة ، وهما فورانوسيل بورات دايستر (AI-2) و & # x003B1-hydroxyketone Cqs (Lenz et al. ، 2004). عند كثافة الخلايا المنخفضة ، ينظم النظام بشكل إيجابي التعبير عن Qrr1 & # x02013Qrr4 ، مما يؤدي إلى زعزعة استقرار mRNA لـ هابر، وهو منظم سلبي للفوعة. لذلك ، عند كثافة الخلايا المنخفضة ، هابر متدهورة مما يسمح بالتعبير عن سمات الفوعة. المستروحة تمتلك أيضًا نظام نصاب قانوني ، يعتمد فقط على وجود & # x003B1-hydroxyketone Lqs ونظام LqsR / LqsS المكون من عنصرين (TCS) (Tiaden et al. ، 2007 Spirig et al. ، 2008). إلى جانب عدم وجود إشارات AI-2 في المستروحة بنية نظام النصاب لـ المستروحة و ضمة الكوليرا متشابهة تمامًا (Tiaden et al. ، 2010). ومع ذلك، في المستروحة لم يتورط أي من الحمض النووي الريبي في هذا النظام التنظيمي حتى الآن. بعد تسلسل الحمض النووي الريبي ، وجد أن رنا sRNAs (Lpr0001 و Lpr0069) لهما تماثل جوهري في كل من التسلسل ومستويات البنية الثانوية ، والتي تذكرنا بـ Qrr1 & # x02013Qrr4 sRNAs (Weissenmayer et al. ، 2011). كشف البحث عن التسلسلات المتماثلة في جميع أنحاء الجينوم عن 20 نسخة أخرى من هذه الرناوات ، أحدها (Lpr0049) كان مضادًا جزئيًا للحساسية غاز البترول المسال 2142، والذي يشفر ORF المفترض. هيكل الإجماع لهذه الحمض النووي الريبي عبارة عن جذع طويل & # x02013loop مع انتفاخات مركزية تتكون من & # x0223C25 nt واثنين من دبابيس الشعر الصغيرة التي تنبثق من أي من جانبي الجذع المركزي قبل الحلقة (Weissenmayer et al. ، 2011). تم العثور على العديد من هذه التسلسلات في أخرى الليجيونيلا السلالات أيضًا ، غالبًا في نفس التكوين ، مما يشير إلى أنها محفوظة تطوريًا ومن المحتمل أن تلعب دورًا مفيدًا. علاوة على ذلك ، فإن كلا من نظام Lqs وتسلسل الحمض النووي الريبي المتماثل غير موجود في L. longbeachae. هذه الملاحظات موحية فقط وهناك حاجة إلى أدلة تجريبية لربط نظام استشعار نصاب Lqs مع هذه المجموعة من متواليات الحمض النووي الريبي المتماثل. من الجدير بالذكر أن حذف جميع الـ Qrr sRNAs الأربعة كان ضروريًا لرؤية النمط الظاهري في نظام استشعار النصاب (Lenz et al. ، 2004). نظرًا لأنه يبدو أنه يتم التعبير عن Lpr0001 و Lpr0069 بمستوى جيد ، فقد يكون من المفيد إنشاء ضعف lpr0001 / lpr0069 متحولة ومراقبة تأثيرها على النمط الظاهري المرتبط بالكثافة السكانية.

على الرغم من أن الغالبية العظمى من sRNAs التي تقترن قاعدية لا تقوم بتشفير البروتينات ، إلا أن هناك مثالين على الأقل حيث تفعل ذلك. في بكتريا قولونية ال sgrS يقوم الجين بتشفير sRNA و SgrS وبروتين صغير ، SgrT ، ينظمان معًا امتصاص الجلوكوز من خلال استراتيجيات مختلفة (Wadler and Vanderpool ، 2007). في بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، فإن الحمض النووي الريبي sRNA III يستهدف عوامل الفوعة ويعمل كمنظم رئيسي للفوعة ، ولكنه يشفر أيضًا 26 هيمولايسين طويل من الأحماض الأمينية (Boisset et al. ، 2007). لذلك ، يجب على المرء أن يضع في اعتباره أن الحمض النووي الريبي ليس بالضرورة غير مشفر. حددنا مؤخرًا جزيئين صغيرين من الحمض النووي الريبي ، LstA و LstB اللذين من المتوقع أن يشفروا بروتينات صغيرة بزخارف غشائية (Faucher et al. ، 2010). نظرًا لصعوبة التنبؤ بالبروتينات الصغيرة بدقة من التسلسل الجينومي ، فإن البحث عن جزيئات RNA الصغيرة له أيضًا فائدة محتملة تتمثل في سد فجوات التعليق التوضيحي الجيني عن طريق تحديد البروتينات الصغيرة المفترضة وتصحيح الأخطاء في شرح الجينوم.


توصيف جينوم الميتوكوندريا لـ Diphyllobothrium latum (Cestoda: Pseudophyllidea) - الآثار المترتبة على تطور نسالة Eucestodes

تم تحديد تسلسل النوكليوتيدات الكامل لجينوم الميتوكوندريا للديدان الشريطية للأسماك Diphyllobothrium latum. يبلغ طول هذا الجينوم 13608 نقطة أساس ويشفر 12 جينًا لترميز البروتين (لكنه يفتقر إلى atp8) ، و 22 جينًا لنقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) و 2 جينات من الحمض النووي الريبوزي (الرنا الريباسي) ، تتوافق مع تكملة الجينات الموجودة حتى الآن في ميتوكوندريا الدودة المسطحة الأخرى ( طن متري) الحمض النووي. الترتيب الجيني لهذا cestode pseudophyllidean هو نفسه 6 cestodes cyclophyllidean المميزة حتى الآن ، مع اختلاف طفيف فقط في البنية بين هذه الجينومات الأخرى ، يتم تبديل الموضع النسبي لـ trnS2 و trnL1 في Hymenolepis diminuta. أكدت التحليلات التطورية لتسلسل الأحماض الأمينية المتسلسلة لـ 12 جينًا لترميز البروتين لجميع mtDNAs الديدانية الكاملة التقييمات التصنيفية والتطور السابقة ، مع كون D. يشير الدعم العقدي العالي والتطابق التطوري بين الطرق المختلفة إلى أن جينومات mt قد تكون مفيدة في حل العلاقات الترتيبية داخل الديدان الشريطية. تصيب جميع أنواع Diphyllobothrium الفقاريات الآكلة للأسماك ، وعادة ما تصيب D. يوفر الجينوم الكامل للميتوكوندريا ثروة من الواسمات الجينية التي يمكن أن تكون مفيدة لتحديد مراحل دورة الحياة المختلفة وللتحقق من علم الوراثة السكانية والبيئة وعلم الأوبئة.


C. الحمض النووي الريبي الصغير: ميرنا وسيرنا في حقيقيات النوى

تم العثور على Micro RNAs (miRNAs) و RNAs صغيرة متداخلة (siRNAs) في C. ايليجانس، دودة خيطية صغيرة (دودة مستديرة) سرعان ما أصبحت نموذجًا لدراسات علم الأحياء الجزيئية والخلوية وتطورها. عوامل الجذب الخاصة C. ايليجانس هل هذا (أ) يحتوي على جينومه

21700 جين ، يمكن مقارنتها بـ

25000 جين في جينوم بشري! (ب) تستخدم منتجات هذه الجينات لإنتاج دودة بالغة تتكون من 1031 خلية فقط منظمة في جميع الأعضاء الرئيسية الموجودة في الكائنات الحية الأعلى (ج) من الممكن تتبع الأصول الجنينية لكل خلية في جسمها! C. ايليجانس هو موضح أدناه.

1. الرنا الصغير المتداخل (سيرنا)

سيرنا تم العثور عليه لأول مرة في النباتات وكذلك في C. ايليجانس. ومع ذلك ، فإن siRNAs (و miRNAs) شائعة في العديد من الكائنات الحية الأعلى. تم تسمية siRNAs بهذا الاسم لأنها تدخل مع وظيفة رنا أخرى غريبة على الخلية أو الكائن الحي. كان يطلق عليها اسم عملهم تدخل الحمض النووي الريبي (رني). لاكتشافهم لـ siRNAs ، شارك A.Z. Fire و C.C.Mello في جائزة نوبل لعام 2006 في علم وظائف الأعضاء أو الطب. يتم توضيح عمل siRNA الذي يستهدف الحمض النووي الأجنبي أدناه.

عندما تتعرف الخلايا على الحمض النووي الريبي الأجنبي مزدوج الشريطة (على سبيل المثال ، بعض جينومات الحمض النووي الريبي الفيروسي) على أنها غريبة ، فإن مقامر أ نوكلياز تسمى تحلل لهم. تنتج منتجات التحلل المائي القصيرة المزدوجة الشريطة ( siRNAs) تتحد مع صNAi أناnduced سألم جomplex أو RISC البروتينات. ال مضاد المعنى سترنا سيرنا في الناتج سيرنا- RISC معقدة ترتبط بالمناطق التكميلية من الحمض النووي الريبي الأجنبية ، واستهدافها للتدهور. قد يكون الاستخدام الخلوي لـ RISC للتحكم في التعبير الجيني بهذه الطريقة مستمدًا من استخدام بروتينات RISC بواسطة miRNAs كجزء من آلية الدفاع الخلوي ، والتي ستتم مناقشتها لاحقًا.

تم استخدام siRNAs المصممة خصيصًا لتعطيل التعبير عن جينات معينة لدراسة وظيفتها في الجسم الحي و في المختبر. يتم التحقيق في كل من siRNAs و miRNAs كأدوات علاجية محتملة للتدخل في RNAs التي يؤدي تعبيرها إلى السرطان أو أمراض أخرى.

للحصول على مثال ، تحقق من مقطع فيديو Youtube لنتائج غير متوقعة لتجربة RNAi على هذا الرابط. في التجربة الموصوفة ، تم استخدام RNAi لمنع التعبير الجنيني عن تقويم العظام (odt) الجين المطلوب عادة لنمو القرون في خنفساء الروث. تأثير هذا طفرة قاضية كان ، كما هو متوقع ، لمنع نمو القرن. لكن ما كان غير متوقع هو تطور عين في منتصف رأس الخنفساء و rsquos (& lsquothird eye & rsquo في الصورة المجهرية).

العين الثالثة لا تشبه العين فحسب ، بل هي عين وظيفية. تم إثبات ذلك من خلال منع النمو الطبيعي للعين في odt-ضربة قاضية المسوخ. ظهرت العين الثالثة وهي مستجيبة للضوء! ضع في اعتبارك أن هذه كانت خنفساء ذات عين ثالثة ، لا ذبابة الفاكهة! على حد تعبير جاستن كومار من جامعة إنديانا ، والذي على الرغم من عدم مشاركته في البحث ، ذكر أن & ldquo & helliplessons تعلمت من ذبابة الفاكهة قد لا تكون قابلة للتطبيق بشكل عام مثل أنا أو غيره من علماء الذبابة ، أود أن أصدق & hellip إن القدرة على استخدام RNAi في أنظمة النماذج غير التقليدية هي تقدم كبير من المحتمل أن يؤدي إلى رؤية أكثر توازناً للتطور. & rdquo

2. Micro RNAs (ميرنا)

تستهدف miRNAs غير المرغوب فيه ذاتية النمو الحمض النووي الريبي الخلوي للتدهور. يتم نسخها من الجينات المعروفة الآن بأنها منتشرة على نطاق واسع في حقيقيات النوى. يتم توضيح المسار من نسخ ما قبل ميرنا من خلال المعالجة وتدهور الرنا المرسال المستهدف في الصفحة التالية.

أثناء نسخها ، يتم طي الـ pre-miRNAs في بنية حلقة جذعية تُفقد أثناء المعالجة السيتوبلازمية. مثل SiRNAs ، تتحد miRNAs الناضجة مع بروتينات RISC. ال RISC يستهدف مجمع البروتين-ميرنا القديم أو الذي لم تعد هناك حاجة إليه أو mRNAs التالفة أثناء النسخ.

قد يكون ما يقدر بـ 250 miRNAs في البشر كافياً لرابطة H إلى أهداف RNA متنوعة مستهدفة فقط مع تكامل قوي لمركب RISC protein-miRNA.


أساليب

للبحث عن التسلسلات الجينية المحفوظة ، جينومات NCBI / BLAST BLAST المجمعة http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi[56] و BLAST مع الجينومات الميكروبية http: //www.ncbi.nlm.nih. تم استخدام gov / sutils / genom_table.cgi [57]. استخدم الانفجار باستخدام الجينوم الميكروبي قيمة 10 للتوقع والمرشح الافتراضي. تم تحسين عمليات البحث عن انفجار النيوكليوتيدات لكل من التسلسلات المتشابهة للغاية والبث الضخم غير المتجاور. تم استخدام المعلمات الافتراضية. بالنسبة للتسلسل الضخم المتشابه ، كانت المعلمات هي: الحد الأقصى للتسلسل المستهدف ، 100 تم ضبطه تلقائيًا للتسلسلات القصيرة المتوقعة ، حجم 10 كلمات ، 28. درجات المطابقة / عدم التطابق غير المستمرة ، 1 ، -2 تكاليف فجوة ، مرشح خطي ، مناطق منخفضة التعقيد. megablast متقطع: نفس المعلمات مثل تلك الخاصة بالتسلسل الضخم المتشابه مع استثناء حجم الكلمة ، 11 نتيجة مطابقة / عدم تطابق ، 2 ، -3 تكاليف فجوة ، الوجود: 5 امتداد: 2.

تم استخدام خادم SIB ExPASy Blast للمعهد السويسري للمعلوماتية الحيوية [46] للعثور على تماثلات البروتين. كان برنامج التفجير وقاعدة البيانات المستخدمة: blastp - تم استخدام الاستعلام مقابل UniProt Knowledgebase (Swiss-Prot + TrEMBL) والمعلمات الافتراضية كما هو موضح ضمن "الخيارات". كانت قاعدة البيانات هي قاعدة البيانات الكاملة.

تم إجراء عمليات البحث الأولية لتسلسلات التكرار وأشكال الحمض النووي الريبي عن طريق "المشي" المتواليات الجينية من البلازميد lp28 من B. afzelii Pko. بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من المناطق التي تحتوي على تسلسلات كبيرة نسبيًا بين الجينات من B. burgdorferi B31 و Borrelia garinii PB تم فحص البلازميدات أيضًا.

تم مسح المناطق الجينية عند 200 نقطة أساس في كل مرة للتسلسلات المحفوظة أو الجزئية. تم بعد ذلك نمذجة هذه التسلسلات من أجل حلقات جذعية محفوظة من الحمض النووي الريبي. تم إجراء عمليات قطع في المنطقتين 5 'و 3' من حلقة (حلقات) جذعية محددة عندما فشلت التسلسلات الإضافية في توفير حلقات جذعية محفوظة. تم أيضًا تصميم تسلسل النسخ العكسي بالإضافة إلى التسلسلات المتداخلة عند التقاطعات 200 نقطة أساس. تم العثور على تسلسلات متكررة تعرض هياكل حلقة جذعية ، ولكن لم يتم العثور على هذه الهياكل محفوظة في تسلسلات متماثلة في أخرى بوريليا أو أن هوية تسلسل nt كانت عالية جدًا وبالتالي لم تظهر الهياكل تغييرات في زوج القاعدة. تم التخلص من هذه. كانت معايير تحديد الحمض النووي الريبي المحتمل على النحو التالي: 1) وجود التسلسل في ثلاثة أو أكثر من مناطق البلازميد المختلفة و / أو اثنين أو أكثر بوريليا ، 2) وجود حلقة جذعية محفوظة مع ما لا يقل عن 9 أزواج من القواعد المتجاورة ، 3) اثنين أو أكثر من تغييرات القاعدة التعويضية التي تحافظ على الجذع ، 4) في بعض الحالات ، وجود مواضع ملتوية أو منتفخة.

تم إجراء نمذجة بنية ثانوية لـ RNA لتسلسلات nt المتكررة باستخدام Zuker و Turner mfold ، الإصدار 3.2 [28 ، 29]. كانت المعلمات المستخدمة هي: معلمة النافذة الافتراضية ، الحد الأقصى لحجم حلقة الانتفاخ الداخلية / الداخلية = 30 ، الحد الأقصى لعدم التناسق لحلقة داخلية / انتفاخ = 30 ، ولا يوجد حد أقصى للمسافة بين القواعد المزدوجة.


شاهد الفيديو: عراقية أجرت تحليل الحمض النووي لمعرفة تاريخ عائلتها والنتيجة مفاجأة - DNA test? - HIND DEER (شهر فبراير 2023).