Skip to main content
Global

16.6: تنظيم الجينات المترجمة حقيقية النواة وما بعد الترجمة

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196602

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

    المهارات اللازمة للتطوير

    • فهم عملية الترجمة ومناقشة العوامل الرئيسية
    • وصف كيفية تحكم مجمع البدء في الترجمة
    • اشرح الطرق المختلفة التي يتم بها التحكم في التعبير الجيني بعد الترجمة

    بعد نقل الحمض النووي الريبي إلى السيتوبلازم، يتم ترجمته إلى بروتين. يعتمد التحكم في هذه العملية إلى حد كبير على جزيء RNA. كما تمت مناقشته سابقًا، سيكون لاستقرار الحمض النووي الريبي تأثير كبير على ترجمته إلى بروتين. ومع تغير الاستقرار، يتغير مقدار الوقت المتاح للترجمة أيضًا.

    مجمع البدء ومعدل الترجمة

    مثل النسخ، يتم التحكم في الترجمة بواسطة البروتينات التي تربط وتبدأ العملية. في الترجمة، يُشار إلى المجمع الذي يتم تجميعه لبدء العملية باسم مجمع البدء. أول بروتين يرتبط بالحمض النووي الريبي لبدء الترجمة هو عامل البدء حقيقي النواة -2 (eIF-2). ينشط بروتين EIF-2 عندما يرتبط بجزيء غوانوسين ثلاثي الفوسفات عالي الطاقة (GTP). يوفر GTP الطاقة لبدء التفاعل عن طريق التخلي عن الفوسفات والتحول إلى ثنائي فوسفات غوانوزين (GDP). يرتبط بروتين eIF-2 المرتبط بـ GTP بالوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة لـ 40S. عند الارتباط، يرتبط البادئ بالميثيونين trNA بمركب الريبوسوم EIF-2/40s، حاملاً معه mRNA المراد ترجمته. عند هذه النقطة، عندما يتم تجميع مجمع البادئ، يتم تحويل GTP إلى الناتج المحلي الإجمالي ويتم تحرير الطاقة. يتم إطلاق الفوسفات وبروتين eIF-2 من المجمع وترتبط الوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة 60S لترجمة الحمض النووي الريبي. يتم التحكم في ربط eIF-2 بالحمض النووي الريبي عن طريق الفسفرة. إذا كان eIF-2 مفسورًا، فإنه يخضع لتغيير توافقي ولا يمكنه الارتباط بـ GTP. لذلك، لا يمكن أن يتشكل مجمع البدء بشكل صحيح ويتم إعاقة الترجمة (الشكل\(\PageIndex{1}\)). عندما يظل eIF-2 غير مفسفور، فإنه يربط الحمض النووي الريبي ويترجم البروتين بنشاط.

    آرت كونيكشن

    بروتين eIF2 هو عامل ترجمة يرتبط بالوحدة الفرعية الصغيرة لريبوسوم 40S. عندما تتم معالجة eIf2 بالفوسفور، يتم حظر الترجمة.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): يمكن التحكم في التعبير الجيني من خلال العوامل التي تربط مجمع بدء الترجمة.

    وقد لوحظت زيادة في مستويات الفسفرة لـ eIF-2 في المرضى الذين يعانون من أمراض التنكسية العصبية مثل الزهايمر وباركنسون وهنتنغتون. ما هو تأثير ذلك في اعتقادك على تخليق البروتين؟

    التعديلات الكيميائية ونشاط البروتين وطول العمر

    يمكن تعديل البروتينات كيميائيًا بإضافة مجموعات بما في ذلك مجموعات الميثيل والفوسفات والأسيتيل والبيكويتين. تؤدي إضافة أو إزالة هذه المجموعات من البروتينات إلى تنظيم نشاطها أو طول فترة وجودها في الخلية. في بعض الأحيان يمكن أن تنظم هذه التعديلات مكان وجود البروتين في الخلية - على سبيل المثال، في النواة أو السيتوبلازم أو توصيله بغشاء البلازما.

    تحدث التعديلات الكيميائية استجابة للمنبهات الخارجية مثل الإجهاد أو نقص العناصر الغذائية أو الحرارة أو التعرض للأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن تؤدي هذه التغييرات إلى تغيير إمكانية الوصول اللاجيني أو النسخ أو استقرار mRNA أو الترجمة - كل ذلك يؤدي إلى تغييرات في التعبير عن الجينات المختلفة. هذه طريقة فعالة للخلية لتغيير مستويات بروتينات معينة بسرعة استجابة للبيئة. نظرًا لأن البروتينات تشارك في كل مرحلة من مراحل تنظيم الجينات، فإن فسفرة البروتين (اعتمادًا على البروتين المعدل) يمكن أن تغير إمكانية الوصول إلى الكروموسوم، ويمكن أن تغير الترجمة (عن طريق تغيير عامل النسخ أو الارتباط أو الوظيفة)، ويمكن أن تغير النقل النووي (من خلال التأثير تعديلات على مجمع المسام النووية)، يمكن أن تغير استقرار الحمض النووي الريبي (عن طريق الارتباط أو عدم الارتباط بالحمض النووي الريبي لتنظيم استقراره)، أو يمكن تعديل الترجمة (زيادة أو نقصان)، أو يمكن تغيير التعديلات اللاحقة للترجمة (إضافة أو إزالة الفوسفات أو التعديلات الكيميائية الأخرى).

    إن إضافة مجموعة يوبيكويتين إلى البروتين تشير إلى تحلل البروتين. يعمل Ubiquitin كعلامة تشير إلى أن عمر البروتين قد اكتمل. يتم نقل هذه البروتينات إلى البروتياز، وهو عضية تعمل على إزالة البروتينات، ليتم تحللها (الشكل\(\PageIndex{2}\)). لذلك، تتمثل إحدى طرق التحكم في التعبير الجيني في تغيير طول عمر البروتين.

    ترتبط مجموعات اليوبيكويتين المتعددة بالبروتين. ثم يتم إدخال البروتين الموسوم في الأنبوب المجوف للبروتياز. يؤدي البروتياز إلى تدهور البروتين.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): يتم تمييز البروتينات التي تحمل علامات يوبيكويتين للتحلل داخل البروتياز.

    ملخص

    يمكن أن يؤثر تغيير حالة الحمض النووي الريبي أو البروتين نفسه على كمية البروتين أو وظيفة البروتين أو مدة وجوده في الخلية. لترجمة البروتين، يجب تجميع مركب البادئ بالبروتين على الحمض النووي الريبي. يمكن أن تمنع التعديلات (مثل الفسفرة) للبروتينات في هذا المركب حدوث الترجمة الصحيحة. بمجرد تصنيع البروتين، يمكن تعديله (مفسفور أو أسيتيل أو ميثيل أو في كل مكان). يمكن أن تؤثر تعديلات ما بعد الترجمة هذه بشكل كبير على استقرار البروتين أو تدهوره أو وظيفته.

    اتصالات فنية

    الشكل\(\PageIndex{1}\): لوحظت زيادة في مستويات الفسفرة لـ eIF-2 في المرضى الذين يعانون من أمراض التنكسية العصبية مثل الزهايمر وباركنسون وهنتنغتون، ما هو التأثير الذي تعتقد أن هذا قد يكون له على تخليق البروتين؟

    إجابة

    سيتم منع تخليق البروتين.

    مسرد المصطلحات

    عامل بدء حقيقيات النواة -2 (eIF-2)
    البروتين الذي يرتبط أولاً بـ mRNA لبدء الترجمة
    ثنائي فسفات الجانين (الناتج المحلي الإجمالي)
    الجزيء المتبقي بعد استخدام الطاقة لبدء الترجمة
    جوانين ثلاثي الفوسفات (GTP)
    جزيء يوفر الطاقة يرتبط بـ eIF-2 وهو ضروري للترجمة
    مجمع البدء
    مركب البروتين الذي يحتوي على eIF2-2 الذي يبدأ الترجمة
    وحدة فرعية ريبوسومية كبيرة مقاس 60S
    ثانيًا، وحدة فرعية ريبوسومية أكبر ترتبط بالحمض النووي الريبي لترجمته إلى بروتين
    بروتياز
    العضية التي تحط من البروتينات
    وحدة فرعية ريبوسومية صغيرة 40S
    وحدة فرعية ريبوسومية ترتبط بالحمض النووي الريبي لترجمته إلى بروتين