Back to chapter

11.1:

إضعاف النسخ فى بدائيات النوى

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
Transcription Attenuation in Prokaryotes

Languages

Share

الإضعاف النسخى هو الإنهاء المبكر للنسخ لمنع حدوث التعبير مع إتجاه الجين. هذا يكون واحد من العديد من الاستراتيجيات التى تستخدمها البكتيريا لتنظيم تخليق الجزيئات الحيوية وفقا لاحتياجاتهم الأيضية. عُرف الإضعاف النسخى لأول مرة في بكتريا الإيه كولاي عند المُشغّل تى آر بى يحتوي المُشغل على مُحفُز وعنصر تشغيل،وكذلك خمسة جينات من تى آر بى أيه إلى تى آر بى إيه،والتى تشفر الإنزيمات اللازمة لتخليق التربتوفان.قبل الجين الأول،تى آر بى إيه المُشغّل تى آر بى له تسلسل قيادي،الذى يقوم بتشفير آر إن أيه الرسول بأربعة قطع مميزة،مرقمة من 1 إلى 4. المضاد لإنهاء النسخ يكوّن قطعة 3 تنطوى فى شكل بُنية دبوس شعر مع القطعة 2. أو بدلاًمن ذلك،المُنهي للنسخ يحدث عندما تشكّل القطعة 3 بُنية دبوس الشعر مع القطعة 4 سامحاًلقطعة 2 بأن تشكّل بُنية دبوس الشعر مع القطعة 1 بدلاًمن ذلك.في البكتيريا،النسخ والترجمة يمكن أن تحدثا في نفس الوقت. بمجرد أن يتم تخليق النهاية 5 فى آر إن أيه الرسول بواسطة آر إن إيه بوليميراز،الريبوسوم ممكن أن يرتبط ويبدأ فى تخليق البروتين. القطعة 1 من مشغّل تى آر بى تحتوي على إثنتان من شفرات التربتوفان عندما يواجه الرايبوسوم هذه الشفرات وتتواجد مستويات عالية من التربتوفان،تريبتوفان آر إن إيه الناقل هو عبارة عن آر إن أيه الناقل محمل بالتربتوفان،سوف يرتبط بسرعة مع الشفرات،مما يسمح للريبوسوم لمتابعة التقدم إلى الأمام.عندما الرايبوسوم يصل إلى القطعة 2،هذه القطعة لن تكون متوفرة لترتبط بالقطعة 3. القطعة 3 ستكوّن حينئذٍأداة الإنهاء بُنية دبوس الشعر مع قطعة 4. هذا المُنهى يتسبب فى أن آر إن أيه بوليميراز ينفصل عن القالب دى إن أيه ويوقف تخليق آر إن أيه المتنامى.وهذا يؤكد إن الجينات اللازمة لتخليق التربتوفان ليست منسوخة عندما التريبتوفان يكون متوفر بالفعل. ومع ذلك،إذا كان مستويات التريبتوفان منخفضة،لن يكون هناك ما يكفي تريبتوفانيل آر إن إيه الناقل ليرتبط بالشفرات في المقطع 1. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى توقف الريبوسوم عند هذه الشفرات.القطعة 2 ستشكل مانع الإنهاء فى شكل دبوس الشعر مع القطعة 3،وأداة الإنهاء فى شكل دبوس الشعر لا يمكنها أن تتكون بين القطعتين 3 و4. عدم وجود أداة الإنهاء تسمح لل آر إن أيه بوليميراز لمتابعة نسخها للمشغل تى آر بى

11.1:

إضعاف النسخ فى بدائيات النوى

يحدث التوهين النسخي عندما يتم إنهاء نسخ الحمض النووي الريبي (RNA) قبل الأوان بسبب تكوين هيكل دبوس الشعر mRNA المنهي. & # 160 ؛ تستخدم البكتيريا دبابيس الشعر هذه لتنظيم عملية النسخ والتحكم في تركيب العديد من الأحماض الأمينية بما في ذلك الهيستيدين ، والليسين ، والثريونين ، والفينيل ألانين. يحدث توهين النسخ في المناطق غير المشفرة من الرنا المرسال.

هناك العديد من الآليات المختلفة المستخدمة لتخفيف عملية النسخ. في التوهين النسخي بوساطة الريبوسوم ، تتوقف حركة الريبوسوم على النسخة أو تتقدم إلى الأمام اعتمادًا على توفر الحمض النووي الريبي المشحون بحمض أميني معين. تسمح التركيزات العالية من الأحماض الأمينية للريبوسوم بالتحرك للأمام مما يؤدي إلى تكوين الهيكل النهائي ؛ نقص الحمض الأميني يوقف الريبوسوم ويسبب تكوين الهيكل المضاد للفصل. الأوبيرون trp E. coli ، التي تمت مناقشتها أدناه ، هي مثال جيد على هذا النوع من الآليات. التوهين النسخي بوساطة الحمض النووي الريبي (tRNA) ، كما لوحظ في عامل trp لـ Lactococcus lactis ، يعتمد على تفاعل RNA-RNA. عندما تكون tRNAs غير المشحونة موجودة بأعداد كافية ، فإنها ترتبط مباشرة بـ mRNA وتثبت البنية المضادة للفاصل. من المعروف أيضًا أن التوهين النسخي يتم توسطه بواسطة البروتينات كما هو موجود في مشغل bgl (بيتا جلوكوزيد) E. القولونية. & # 160 ؛ يتضمن ذلك تفاعل بروتين RNA حيث يرتبط البروتين بالنسخة وينظم تكوين هيكل مضاد للفصل. في الآونة الأخيرة ، تم اكتشاف آلية توهين نسخية أخرى حيث لوحظ أن المستقلبات الصغيرة مثل الثيامين تنظم النسخ عن طريق الارتباط المباشر بمقاطع الرنا المرسال غير المشفرة ، والمعروفة أيضًا باسم المحولات الريبية. يمكن أن تشكل المحولات الريبية مادة فاصلة أو هيكلًا مضادًا للفاصل اعتمادًا على تركيز وطبيعة المستقلب. & # 160 ؛

مشغل Trp

الأوبيرون trp E. coli تحتوي على 140 متوالية من النيوكليوتيدات الرائدة قبل أول جين بنيوي لها. يحتوي تسلسل القائد هذا على أربعة أقسام مميزة & # 8211 ؛ من 1 إلى 4 & # 8211 ؛ وينظم نسخ الجينات الهيكلية المصب. الجزء & # 160 ؛ 1 يمكن أن تشكل هيكل دبوس الشعر مع مقطع & # 160 ؛ 2. تُعرف بنية دبوس الشعر هذه ببنية وقفة ، حيث تقوم أثناء النسخ بإيقاف بوليميراز الحمض النووي الريبي حتى يربط الريبوسوم الحمض النووي الريبي المنسوخ حديثًا. هذا يزامن النسخ والترجمة في البكتيريا. & # 160 ؛ عندما تكون تركيزات التربتوفان منخفضة ، تتشكل بنية دبوس الشعر بين الجزأين 2 و 3 ، والمعروفة باسم الهيكل المضاد للفاصل. يسمح هذا الهيكل المضاد للفصل بالنسخ المستمر للجينات التي تنتج الإنزيمات لتخليق التربتوفان. في المقابل ، عندما تكون تركيزات التربتوفان كافية ، تتشكل بنية دبوس الشعر بين الجزأين 3 و 4 ، تسمى بنية النهاية. جنبا إلى جنب مع & # 160 ؛ سلسلة من قواعد اليوراسيل التي تليها ، يتسبب الهيكل النهائي في فصل بوليميراز RNA عن RNA وخيوط DNA النموذجية ، مما يؤدي إلى إنهاء النسخ.

Suggested Reading

  1. Yanofsky, Charles. "Transcription attenuation." Journal of Biological Chemistry 263, no. 2 (1988): 609-612.
  2. Yanofsky, Charles. "Transcription attenuation: once viewed as a novel regulatory strategy." Journal of Bacteriology 182, no. 1 (2000): 1-8.
  3. Yanofsky, Charles. "RNA-based regulation of genes of tryptophan synthesis and degradation, in bacteria." RNA 13, no. 8 (2007): 1141-1154.