Skip to main content
Global

16.4: تنظيم جينات النسخ حقيقية النواة

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196589

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    المهارات اللازمة للتطوير

    • ناقش دور عوامل النسخ في تنظيم الجينات
    • اشرح كيف تنظم المعززات والقمع التعبير الجيني

    مثل الخلايا بدائية النواة، يتطلب نسخ الجينات في حقيقيات النوى إجراءات بوليميراز الحمض النووي الريبي للربط بتسلسل أولي للجين لبدء النسخ. ومع ذلك، على عكس الخلايا بدائية النواة، يتطلب بوليميراز الحمض النووي الريبي حقيقي النواة بروتينات أخرى، أو عوامل النسخ، لتسهيل بدء النسخ. عوامل النسخ هي بروتينات ترتبط بتسلسل المروج والتسلسلات التنظيمية الأخرى للتحكم في نسخ الجين المستهدف. لا يمكن لبوليميراز الحمض النووي الريبي بحد ذاته بدء النسخ في الخلايا حقيقية النواة. يجب أن ترتبط عوامل النسخ بمنطقة المروج أولاً وأن تجند بوليميراز الحمض النووي الريبي في الموقع لإنشاء النسخ.

    رابط إلى التعلم

    شاهد عملية النسخ - صنع الحمض النووي الريبي من قالب DNA - في هذا الموقع.

    المروج وآلات النسخ

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

    داخل منطقة المروج، مباشرة في الجزء العلوي من موقع بدء النسخ، يوجد صندوق TATA. هذا الصندوق هو مجرد تكرار لثيمين ودينوكليوتيدات الأدينين (حرفيًا، تتكرر TATA). يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بمجمع بدء النسخ، مما يسمح بحدوث النسخ. لبدء النسخ، يكون عامل النسخ (TFIID) هو أول من يرتبط بصندوق TATA. تجليد TFIID يجند عوامل النسخ الأخرى، بما في ذلك TFIIB و TFIIE و TFIIF و TFIIH إلى صندوق TATA. بمجرد تجميع هذا المركب، يمكن أن يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بتسلسله الأولي. عند ربطه مع عوامل النسخ، يتم فسفور بوليميراز الحمض النووي الريبي. يؤدي هذا إلى إطلاق جزء من البروتين من الحمض النووي لتنشيط مجمع بدء النسخ ويضع بوليميراز الحمض النووي الريبي في الاتجاه الصحيح لبدء النسخ؛ يجلب بروتين الانحناء للحمض النووي المُحسِّن، الذي يمكن أن يكون بعيدًا جدًا عن الجين، في اتصال مع عوامل النسخ والوسيط البروتينات (الشكل\(\PageIndex{1}\)).

    يتم التحكم في التعبير الجيني حقيقي النواة بواسطة محفز مجاور للجين مباشرة، ومحسّن بعيد في المنبع. يطوي الحمض النووي على نفسه، مما يجعل المُحسِّن بجوار المروج. يتم وضع عوامل النسخ والبروتينات الوسيطة بين المروج والمحسن. تربط تسلسلات الحمض النووي القصيرة داخل المُحسِّن والتي تسمى عناصر التحكم البعيدة المنشطات، والتي بدورها تربط عوامل النسخ والبروتينات الوسيطة المرتبطة بالمروج. يربط بوليميراز الحمض النووي الريبي المركب، مما يسمح ببدء النسخ. تحتوي الجينات المختلفة على معززات بعناصر تحكم بعيدة مختلفة، مما يسمح بالتنظيم التفاضلي للنسخ.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): المحسن هو تسلسل الحمض النووي الذي يعزز النسخ. يتكون كل مُحسِّن من تسلسلات DNA قصيرة تسمى عناصر التحكم البعيدة. تتفاعل المنشطات المرتبطة بعناصر التحكم البعيدة مع البروتينات الوسيطة وعوامل النسخ. قد يكون لجينين مختلفين نفس المحفز ولكن عناصر تحكم بعيدة مختلفة، مما يتيح التعبير الجيني التفاضلي.

    بالإضافة إلى عوامل النسخ العامة، يمكن أن ترتبط عوامل النسخ الأخرى بالمروج لتنظيم النسخ الجيني. ترتبط عوامل النسخ هذه بمروجين مجموعة محددة من الجينات. إنها ليست عوامل نسخ عامة ترتبط بكل مركب محفز، ولكن يتم تجنيدها وفقًا لتسلسل محدد حول المروج لجين معين. هناك المئات من عوامل النسخ في الخلية التي يرتبط كل منها تحديدًا بنموذج تسلسل DNA معين. عندما ترتبط عوامل النسخ بالمروج مباشرة في الجزء العلوي من الجين المشفر، يُشار إليه على أنه عنصر cis -acting، لأنه موجود على نفس الكروموسوم بجوار الجين مباشرةً. تسمى المنطقة التي يرتبط بها عامل نسخ معين بموقع ربط عامل النسخ. تستجيب عوامل النسخ للمحفزات البيئية التي تجعل البروتينات تجد مواقع الارتباط الخاصة بها وتبدأ في نسخ الجين المطلوب.

    المعززات والنسخ

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

    مناطق المُحسِّن هي تسلسلات أو مواقع ملزمة لعوامل النسخ. عندما يرتبط بروتين الانحناء للحمض النووي، يتغير شكل الحمض النووي (الشكل\(\PageIndex{1}\)). يسمح تغيير الشكل هذا بتفاعل المنشطات المرتبطة بالمعززات مع عوامل النسخ المرتبطة بمنطقة المروج وبلمرة الحمض النووي الريبي. في حين يتم تصوير الحمض النووي عمومًا كخط مستقيم في بعدين، إلا أنه في الواقع كائن ثلاثي الأبعاد. لذلك، يمكن لسلسلة النيوكليوتيدات التي تبعد آلاف النيوكليوتيدات أن تنثني وتتفاعل مع مروج معين.

    إيقاف تشغيل الجينات: أدوات قمع النسخ

    مثل الخلايا بدائية النواة، تمتلك الخلايا حقيقية النواة أيضًا آليات لمنع النسخ. يمكن أن ترتبط أدوات قمع النسخ بمناطق المروج أو المحسن وحظر النسخ. مثل المنشطات النسخية، تستجيب أدوات القمع للمحفزات الخارجية لمنع ربط عوامل النسخ النشطة.

    ملخص

    لبدء النسخ، يجب أولاً ربط عوامل النسخ العامة، مثل TFIID و TFIIH وغيرها، بصندوق TATA وتجنيد بوليميراز الحمض النووي الريبي في هذا الموقع. سيؤدي ربط عوامل النسخ التنظيمية الإضافية بالعناصر التي تعمل بنظام cis إلى زيادة النسخ أو منعه. بالإضافة إلى التسلسلات المروجة، تساعد مناطق التحسين على زيادة النسخ. يمكن أن تكون المعززات في المنبع أو المصب أو داخل الجين نفسه أو على كروموسومات أخرى. ترتبط عوامل النسخ بمناطق التحسين لزيادة النسخ أو منعه.

    مسرد المصطلحات

    رابطة الدول المستقلة - عنصر التمثيل
    مواقع ربط عامل النسخ داخل المروج التي تنظم نسخ الجين المجاور له
    محسن
    جزء من الحمض النووي الموجود في المنبع أو المصب أو ربما على بعد آلاف النيوكليوتيدات أو على كروموسوم آخر يؤثر على نسخ جين معين
    عنصر متحول المفعول
    موقع ربط عامل النسخ الموجود خارج المروج أو على كروموسوم آخر يؤثر على نسخ جين معين
    موقع ربط عامل النسخ
    تسلسل الحمض النووي الذي يرتبط به عامل النسخ