Back to chapter

6.7:

هليكاز ا لحمض النووى الريبوزى منزوع الاكسجين و البروتينات الرابطة بالحمض النووى الريبوزى احادى الخيط

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
DNA Helicases

Languages

Share

الهليكازات المشاركة في تضاعف دى إن إيه تُعرف باسم الهليكاز التضاعفى. وهم يحتوا على ستة وحدات فرعية تحيط بمسام مركزي كبير بما فيه الكفاية ليسمح للدى إن إيه أحادي الشريط ان يمر من خلاله. الهليكاز يخضع لتغيير تشكّلى لكى ينتقل على طول دى إن إيه باستخدام طاقة التحليل المائي لل أيه تى بى كل وحدة من الوحدات الفرعية الستة للهليكاز لديها موقع ربط لل أيه تى بى به نشاط أيه تى بيز موجود فيه بطبيعته, الذى هو القدرة على تفكيك أيه تى بى الى أيه دى بى وفوسفات غير العضوي.أى.أثناء تكسير الهليكاز أيه تى بي, الوحدات الفرعية تتحرك نسبةًلبعضها البعض وتتسبب في نقل دى إن أيه. لبدء عملية فك إلتفاف ال دى إن أيه, الهليكاز يرتبط 00:00:46.200 00:00:50.100 بشريط منفرد من دى إن أيه في منشأ التضاعف،و ينزلق على طول شريط دى إن أيه المختار. بمجرد أن يفك الهليكاز الدى أن أيه،فإن 00:00:56.880 00:00:59.670 جزيئات شريط الدى إن أيه الأحادى الناتج يمكن أن تكوّن حلقات فى شكل دبوس من خلال إقتران متشابك من داخل نفس الأشرطة أو دى إن أيه ثنائى الشريط عن طريق الإقتران بين الشريطين.هذه الخيوط هي أيضا معرضة للهجوم من النوكلياز التى يمكنها هضم او تكسير دى إن أيه. ولمنع هذا بروتينات رابط الدى ان أيه أحادى الشريط أو(اس اس بى)00:01:17.610 00:01:20.640 ترتبط ب دى ان أيه أحادى الشريط على نحو متسلسل بحيث بروتين الشريط الأحادى الوارد يرتبط بالقرب من بروتين الشريط الأحادى الموجود وهذا الربط التعاوني من بروتين يفرد ويحمى شريط دى إن أيه الأصل, مانعا بذلك تكوين حلقات الدبوس 00:01:36.300 00:01:38.880 أو إعادة لف دى إن أيه إلى تركيبه ثنائى الشريط. بروتينات اس إس بى تمسك بإحكام بروتينات البنية الأساسية لفوسفات السكر.فى دى إن أيه،وتترك القواعد النيتروجينية متوفرة لترابط النيكلوتيدات التكميلى متيحا بذلك تكوين الشريط الوليد.

6.7:

هليكاز ا لحمض النووى الريبوزى منزوع الاكسجين و البروتينات الرابطة بالحمض النووى الريبوزى احادى الخيط

هيليكازات إنزيم تفكيك الحمض النووي هي نوع من البروتينات الحركية. يمكن أن تنتقل البروتينات الحركية على طول الخيوط أو البوليمرات باستخدام الطاقة المتولدة من التحلل المائي لـ ATP. وتشارك الهليكازات في جميع العمليات الخلوية المهمة حيث يلزم فك ارتباط الحمض النووي، مثل تكرار الحمض النووي، الإصلاح وإعادة التركيب والنسخ. وهي موجودة في جميع الكائنات الحية، ولكنها تختلف في هيكلها ووظيفتها وآلية عملها. على سبيل المثا ، في بدائيات النوى، ترتبط DnaB هيليكاز وتنتقل على طول قالب الشريط المتأخر في الاتجاه من 5' إلى3' في حقيقيات النوى، يعتبر مجمع بروتين صيانة الكروموسوم الصغير (MCM) عبارة عن هليكاز DNA الذي يربط وينتقل على طول قالب الخيط الرائد في الاتجاه من 3' إلى 5'.

الهيليكاز كأهداف علاجية

نظراً لكونها عنصراً لا غنى عنه في آلية استنساخ الحمض النووي، فقد ظهرت هيليكاز كهدف جديد لتطوير العقاقير ضد العدوى البكتيرية والفيروسية وعلاج السرطان. تتميز الخلايا السرطانية بالانتشار السريع، الأمر الذي يتطلب معدل تكرار مرتفع للحمض النووي وزيادة مقابلة في إنتاج هليكس MCM. وبالتالي، فإن تثبيط أو استنفاد MCM هيليكاز بالعقاقير المناسبة يمكن أن يحد من النمو السريع للخلايا السرطانية.

بروتينات ربط الحمض النووي أحادية السلسلة (SSB) &#8211؛ مثبت وحامي للحمض النووي الأحادي (ssDNA)

من أجل النسخ المتماثل الناجح للحمض النووي، يجب أن يكون فك الحمض النووي مزدوج الشريطة مصحوباً بتثبيت وحماية السلاسل المفردة للحمض النووي. يتم تنفيذ هذه المهمة الحاسمة بواسطة بروتينات ربط الحمض النووي أحادية السلسلة (SSB). ترتبط بالحمض النووي بطريقة مستقلة عن التسلسل، مما يعني أن القواعد النيتروجينية للحمض النووي لا تحتاج إلى أن تكون موجودة في ترتيب معين لربط بروتينات SSB به. يؤدي ارتباط بروتينات SSB إلى تقويم الحمض النووي أحادي السلسلة (ssDNA) ويجعله صلباً. يُعتقد أن هذا يعزز قدرة بوليميريز الحمض النووي على اختيار القواعد بشكل صحيح، وبالتالي زيادة دقة تكرار الحمض النووي.

يتطلب التهديد المتزايد باستمرار للكائنات الدقيقة المقاومة للأدوية تطوير مضادات حيوية بأهداف جديدة. نظراً لمشاركتها في تكرار الحمض النووي وإعادة التركيب والإصلاح، يتم فحص بروتينات SSB لهذا الغرض.

Suggested Reading

  1. Tuteja, Narendra, and Renu Tuteja. "Prokaryotic and eukaryotic DNA helicases: essential molecular motor proteins for cellular machinery." European Journal of Biochemistry 271, no. 10 (2004): 1835-1848. https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/j.1432-1033.2004.04093.x
  2. Seo, Yeon-Soo, and Young-Hoon Kang. "The human replicative helicase, the CMG complex, as a target for anti-cancer therapy." Frontiers in Molecular Biosciences 5 (2018): 26. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmolb.2018.00026/full