معلومة

16.6: تنظيم الجينات التعددية حقيقية النواة وما بعد متعدية - علم الأحياء

16.6: تنظيم الجينات التعددية حقيقية النواة وما بعد متعدية - علم الأحياء


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.

مهارات التطوير

  • فهم عملية الترجمة ومناقشة عواملها الرئيسية
  • صف كيف يتحكم مجمع البدء في الترجمة
  • اشرح الطرق المختلفة التي يحدث بها التحكم اللاحق للترجمة في التعبير الجيني

بعد نقل الحمض النووي الريبي إلى السيتوبلازم ، يتم تحويله إلى بروتين. كما تمت مناقشته سابقًا ، سيكون لاستقرار الحمض النووي الريبي تأثير كبير على تحويله إلى بروتين. مع تغير الاستقرار ، يتغير أيضًا مقدار الوقت المتاح للترجمة.

مجمع البدء ومعدل الترجمة

مثل النسخ ، يتم التحكم في الترجمة عن طريق البروتينات التي تربط العملية وتبدأها. في الترجمة ، يُشار إلى المركب الذي يتجمع لبدء العملية باسم مجمع البدء. أول بروتين يرتبط بـ RNA لبدء الترجمة هو عامل بدء حقيقيات النوى -2 (eIF-2). ينشط بروتين eIF-2 عندما يرتبط بجزيء غوانوزين ثلاثي الفوسفات عالي الطاقة (GTP). يوفر GTP الطاقة لبدء التفاعل عن طريق التخلي عن الفوسفات والتحول إلى ثنائي فوسفات الغوانوزين (الناتج المحلي الإجمالي). يرتبط بروتين eIF-2 المرتبط بـ GTP بالوحدة الفرعية الريبوسومية 40S الصغيرة. عند الارتباط ، يرتبط الحمض الريبي النووي النقال البادئ بالميثيونين بمركب الريبوسوم eIF-2 / 40S ، مما يجلب معه mRNA المراد ترجمته. في هذه المرحلة ، عندما يتم تجميع مجمع البادئ ، يتم تحويل GTP إلى إجمالي الناتج المحلي ويتم إطلاق الطاقة. يتم تحرير الفوسفات وبروتين eIF-2 من المركب وتربط الوحدة الفرعية الريبوسومية 60S الكبيرة لترجمة الحمض النووي الريبي. يتم التحكم في ارتباط eIF-2 بالحمض النووي الريبي عن طريق الفسفرة. إذا كانت eIF-2 فسفرة ، فإنها تخضع لتغييرات توافقية ولا يمكنها الارتباط بـ GTP. لذلك ، لا يمكن أن يتشكل مجمع البدء بشكل صحيح ويتم إعاقة الترجمة (الشكل ( PageIndex {1} )). عندما يظل eIF-2 غير فسفري ، فإنه يربط الحمض النووي الريبي (RNA) ويترجم البروتين بنشاط.

اتصال فني

لوحظت زيادة في مستويات الفسفرة لـ eIF-2 في المرضى الذين يعانون من أمراض التنكس العصبي مثل مرض الزهايمر وباركنسون وهنتنغتون. ما هو تأثير ذلك في رأيك على تخليق البروتين؟

التعديلات الكيميائية ونشاط البروتين وطول العمر

يمكن تعديل البروتينات كيميائيًا بإضافة مجموعات تشمل مجموعات الميثيل والفوسفات والأسيتيل واليوبيكويتين. إن إضافة أو إزالة هذه المجموعات من البروتينات ينظم نشاطها أو طول الفترة التي توجد فيها في الخلية. في بعض الأحيان ، يمكن أن تنظم هذه التعديلات مكان وجود البروتين في الخلية - على سبيل المثال ، في النواة ، في السيتوبلازم ، أو متصل بغشاء البلازما.

تحدث التعديلات الكيميائية استجابة للمنبهات الخارجية مثل الإجهاد أو نقص المغذيات أو الحرارة أو التعرض للأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن تغير هذه التغييرات إمكانية الوصول إلى الوراثة اللاجينية ، أو النسخ ، أو استقرار الرنا المرسال ، 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 متورطة 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 ارتباط أو وظيفة عامل النسخ) ، ويمكن أن تغير النقل النووي ( من خلال التأثير على التعديلات على مجمع المسام النووي) ، يمكن أن يغير استقرار الحمض النووي الريبي (عن طريق الارتباط أو عدم الارتباط بـ RNA لتنظيم استقراره) ، أو يمكنه تعديل الترجمة (زيادة أو نقصان) ، أو يمكنه تغيير التعديلات اللاحقة للترجمة (إضافة أو إزالة الفوسفات أو تعديلات كيميائية أخرى).

تؤدي إضافة مجموعة اليوبيكويتين إلى البروتين إلى تحديد هذا البروتين للتحلل. يعمل Ubiquitin كعلم يشير إلى اكتمال عمر البروتين. يتم نقل هذه البروتينات إلى البروتيازوم ، وهي عضية تعمل على إزالة البروتينات ، ليتم تحللها (الشكل ( PageIndex {2} )). لذلك ، فإن إحدى طرق التحكم في التعبير الجيني هي تغيير طول عمر البروتين.

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 أن يتجمع معقد بادئ البروتين على الحمض النووي الريبي. التعديلات (مثل الفسفرة) للبروتينات في هذا المركب يمكن أن تمنع حدوث الترجمة الصحيحة. بمجرد تصنيع البروتين ، يمكن تعديله (فسفرته ، أو أسيتيل ، أو ميثليته ، أو منتشر في كل مكان). يمكن أن تؤثر هذه التعديلات اللاحقة للترجمة بشكل كبير على استقرار البروتين أو تدهوره أو وظيفته.

اتصالات فنية

[رابط] لوحظت زيادة في مستويات الفسفرة لـ eIF-2 في المرضى الذين يعانون من أمراض التنكس العصبي مثل مرض الزهايمر وباركنسون وهنتنغتون. ما هو تأثير ذلك في رأيك على تخليق البروتين؟

[رابط] سوف يتم منع تخليق البروتين.

راجع الأسئلة

يمكن أن تؤثر التعديلات اللاحقة للترجمة على البروتينات في أي مما يلي؟

  1. وظيفة البروتين
  2. تنظيم النسخ
  3. تعديل الكروماتين
  4. كل ما ورداعلاه

أ

إستجابة مجانية

يمكن لتعديل البروتين أن يغير التعبير الجيني بعدة طرق. وصف كيف يمكن لفسفرة البروتينات أن تغير التعبير الجيني.

نظرًا لأن البروتينات متورطة 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 ارتباط أو وظيفة عامل النسخ) ، ويمكن أن تغير النقل النووي ( من خلال التأثير على التعديلات على مجمع المسام النووي) ، يمكن أن يغير استقرار الحمض النووي الريبي (عن طريق الارتباط أو عدم الارتباط بـ RNA لتنظيم استقراره) ، أو يمكنه تعديل الترجمة (زيادة أو نقصان) ، أو يمكنه تغيير التعديلات اللاحقة للترجمة (إضافة أو إزالة الفوسفات أو تعديلات كيميائية أخرى).

يمكن أن تكون الأشكال البديلة للبروتين مفيدة أو ضارة للخلية. ما الذي تعتقد أنه سيحدث إذا ارتبط الكثير من البروتين البديل بـ UTR 3 من RNA وتسبب في تحللها؟

إذا تدهور الحمض النووي الريبي ، فسيتم ترجمة كمية أقل من البروتين الذي يشفره الحمض النووي الريبي. قد يكون لهذا آثار دراماتيكية على الخلية.

التغييرات في التعديلات اللاجينية تغير إمكانية الوصول ونسخ الحمض النووي. صف كيف يمكن للمنبهات البيئية ، مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية ، تعديل التعبير الجيني.

المنبهات البيئية ، مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية ، يمكن أن تغير التعديلات على بروتينات الهيستون أو الحمض النووي. قد تغير هذه المنبهات الجين المنسوخ بنشاط إلى جين صامت عن طريق إزالة مجموعات الأسيتيل من بروتينات هيستون أو عن طريق إضافة مجموعات الميثيل إلى الحمض النووي.

قائمة المصطلحات

عامل بدء حقيقيات النوى -2 (eIF-2)
البروتين الذي يرتبط أولاً بـ mRNA لبدء الترجمة
جوانين ثنائي فوسفات (الناتج المحلي الإجمالي)
الجزيء المتبقي بعد استخدام الطاقة لبدء الترجمة
جوانين ثلاثي الفوسفات (GTP)
جزيء مزود للطاقة يرتبط بـ eIF-2 ومطلوب للترجمة
مجمع البدء
مركب بروتين يحتوي على eIF2-2 الذي يبدأ في الترجمة
وحدة فرعية ريبوسومية كبيرة 60S
ثانيًا ، الوحدة الفرعية الريبوسومية الأكبر التي ترتبط بـ RNA لترجمتها إلى بروتين
معقد بروتيني في الخلية
العضية التي تحط من البروتينات
وحدة فرعية ريبوسومية صغيرة 40S
الوحدة الفرعية الريبوسومية التي ترتبط بـ RNA لترجمتها إلى بروتين

إستجابة مجانية

يمكن لتعديل البروتين أن يغير التعبير الجيني بعدة طرق. وصف كيف يمكن لفسفرة البروتينات أن تغير التعبير الجيني.

نظرًا لأن البروتينات متورطة 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 ارتباط أو وظيفة عامل النسخ) ، ويمكن أن تغير النقل النووي ( من خلال التأثير على تعديلات معقد المسام النووي) ، يمكن أن يغير استقرار الحمض النووي الريبي (عن طريق الارتباط أو عدم الارتباط بـ RNA لتنظيم استقراره) ، أو يمكنه تعديل الترجمة (زيادة أو نقصان) ، أو يمكنه تغيير التعديلات اللاحقة للترجمة (إضافة أو إزالة الفوسفات أو تعديلات كيميائية أخرى).

يمكن أن تكون الأشكال البديلة للبروتين مفيدة أو ضارة للخلية. ما الذي تعتقد أنه سيحدث إذا ارتبط الكثير من البروتين البديل بـ UTR 3 من RNA وتسبب في تحللها؟

إذا تدهور الحمض النووي الريبي ، فسيتم ترجمة كمية أقل من البروتين الذي يشفره الحمض النووي الريبي. يمكن أن يكون لهذا آثار دراماتيكية على الخلية.

التغييرات في التعديلات اللاجينية تغير إمكانية الوصول ونسخ الحمض النووي. صف كيف يمكن للمنبهات البيئية ، مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية ، تعديل التعبير الجيني.

المنبهات البيئية ، مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية ، يمكن أن تغير التعديلات على بروتينات الهيستون أو الحمض النووي. قد تغير هذه المنبهات الجين المنسوخ بنشاط إلى جين صامت عن طريق إزالة مجموعات الأسيتيل من بروتينات هيستون أو عن طريق إضافة مجموعات الميثيل إلى الحمض النووي.

اكتشف عالم فيروسًا يقوم بتشفير البروتين X الذي يحط من وحدة فرعية من مركب eIF4F. بمعرفة أن هذا الفيروس ينسخ mRNAs الخاصة به في سيتوبلازم الخلايا البشرية ، فلماذا يكون البروتين X عامل ضراوة فعال؟

يؤدي تحطيم مجمع eIF4F إلى منع مجمع ما قبل البدء (eIF-2-GTP و tRNAi-Met و 40S الريبوسوم الوحدة الفرعية) من تجنيده إلى الحد الأقصى البالغ 5 بوصات من mRNAs الناضجة في الخلية. يسمح هذا للفيروس باختطاف آلية الترجمة للخلية البشرية لترجمة نسخ mRNA الخاصة بها (غير المقيدة) بدلاً من ذلك.


التعديلات الكيميائية ونشاط البروتين وطول العمر

يمكن تعديل البروتينات كيميائيًا بإضافة مجموعات تشمل مجموعات الميثيل والفوسفات والأسيتيل واليوبيكويتين. إن إضافة أو إزالة هذه المجموعات من البروتينات ينظم نشاطها أو طول الفترة التي توجد فيها في الخلية. في بعض الأحيان ، يمكن أن تنظم هذه التعديلات مكان وجود البروتين في الخلية - على سبيل المثال ، في النواة ، في السيتوبلازم ، أو متصل بغشاء البلازما.

تحدث التعديلات الكيميائية استجابة للمنبهات الخارجية مثل الإجهاد أو نقص المغذيات أو الحرارة أو التعرض للأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن تغير هذه التغييرات إمكانية الوصول إلى الوراثة اللاجينية ، أو النسخ ، أو استقرار الرنا المرسال ، 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 متورطة 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 ارتباط أو وظيفة عامل النسخ) ، ويمكن أن تغير النقل النووي ( من خلال التأثير على تعديلات معقد المسام النووي) ، يمكن أن يغير استقرار الحمض النووي الريبي (عن طريق الارتباط أو عدم الارتباط بـ RNA لتنظيم استقراره) ، أو يمكنه تعديل الترجمة (زيادة أو نقصان) ، أو يمكنه تغيير التعديلات اللاحقة للترجمة (إضافة أو إزالة الفوسفات أو تعديلات كيميائية أخرى).

تؤدي إضافة مجموعة اليوبيكويتين إلى البروتين إلى تحديد هذا البروتين للتحلل. يعمل Ubiquitin كعلم يشير إلى اكتمال عمر البروتين. يتم نقل هذه البروتينات إلى البروتيازوم ، وهي عضية تعمل على إزالة البروتينات ، ليتم تحللها ([الشكل 2]). لذلك ، فإن إحدى طرق التحكم في التعبير الجيني هي تغيير طول عمر البروتين.

الشكل 2: البروتينات ذات العلامات يوبيكويتين معلمة للتحلل داخل البروتيازوم.


ملخص القسم

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 أن يتجمع معقد بادئ البروتين على الحمض النووي الريبي. التعديلات (مثل الفسفرة) للبروتينات في هذا المركب يمكن أن تمنع حدوث الترجمة الصحيحة. بمجرد تصنيع البروتين ، يمكن تعديله (فسفرته ، أو أسيتيل ، أو ميثليته ، أو منتشر في كل مكان). يمكن أن تؤثر هذه التعديلات اللاحقة للترجمة بشكل كبير على استقرار البروتين أو تدهوره أو وظيفته.


يمكن أن تؤثر التعديلات اللاحقة للترجمة على البروتينات في أي مما يلي؟

  1. وظيفة البروتين
  2. تنظيم النسخ
  3. تعديل الكروماتين
  4. كل ما ورداعلاه

يقوم أحد العلماء بتحور eIF-2 للتخلص من قدرته على التحلل المائي GTP. كيف يمكن لهذا الشكل المتحور من eIF-2 أن يغير الترجمة؟

  1. لن تكون عوامل البدء قادرة على الارتباط بـ mRNA.
  2. لن تتمكن الوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة من التفاعل مع نصوص الرنا المرسال.
  3. لن يقوم tRNAi-Met بفحص نسخ mRNA لكودون البدء.
  4. لن يكون eIF-2 قادرًا على التفاعل مع الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة.

PTHGRN: تفكيك شبكات تنظيم الجينات الهرمية بعد الترجمة باستخدام بيانات PPI و ChIP-seq وبيانات التعبير الجيني

يمكن أن تؤثر التفاعلات بين عوامل النسخ (TFs) والعوامل المساعدة والبروتينات أو الإنزيمات الأخرى على القدرات التنظيمية النسخية للكائنات حقيقية النواة. تتعاون تعديلات ما بعد الترجمة (PTMs) مع TFs والتعديلات اللاجينية لتشكيل تعقيد هرمي في تنظيم الجينات النسخية. على الرغم من تورطنا بشكل واضح في العمليات البيولوجية ، إلا أن فهمنا لهذه الآليات التنظيمية المعقدة لا يزال محدودًا وغير مكتمل. تم اقتراح العديد من البرامج عبر الإنترنت للكشف عن شبكات تنظيم النسخ والوراثة اللاجينية ، ومع ذلك ، هناك نقص في البرامج الفعالة القائمة على الويب القادرة على إنشاء منظمات تفاعلية أساسية بين المكونات التنظيمية لما بعد الترجمة والنسخ. هنا ، نقدم خادم ويب مفتوحًا ، وشبكة تنظيم الجينات الهرمية بعد الترجمة (PTHGRN) لكشف العلاقات بين PTMs و TFs والتعديلات اللاجينية والتعبير الجيني. يستخدم PTHGRN نموذجًا رسوميًا غاوسيًا مع منهجية قائمة على الانحدار للمربعات الصغرى الجزئية ، وهو قادر على دمج تفاعلات البروتين والبروتين ، وتسلسل ChIP وبيانات التعبير الجيني والتقاط ميزات التنظيم الأساسية وراء البيانات عالية الإنتاجية. يوفر الخادم منصة تكاملية للمستخدمين لتحليل موارد Omics العامة عالية الإنتاجية الجاهزة للاستخدام أو تحميل بياناتهم الخاصة لدراسة بيولوجيا الأنظمة. يمكن للمستخدمين اختيار معلمات مختلفة في الطريقة ، وبناء طبولوجيا شبكة الاهتمامات وتشريح ارتباطاتهم بالوظائف البيولوجية. يوضح تطبيق البرنامج على الخلايا الجذعية وسرطان الثدي أنه أداة فعالة لفهم الآليات التنظيمية في الأنظمة البيولوجية المعقدة. خادم الويب PTHGRN متاح للجمهور على موقع الويب http://www.byanbioinfo.org/pthgrn.

© المؤلف (المؤلفون) 2014. تم النشر بواسطة مطبعة جامعة أكسفورد بالنيابة عن أبحاث الأحماض النووية.

الأرقام

سير عمل للبيانات المتكاملة ...

سير عمل لتحليل البيانات المتكامل وبناء GRN. PPI و TF ملزم و ...

الجين الهرمي اللاحق للترجمة ...

شبكة تنظيمية هرمية للجينات بعد الترجمة في خلية ES الماوس. تمثل عقد المثلث ...


BIOL 3011: علم الوراثة (Gotesman): الوحدة 12: تنظيم الجينات في حقيقيات النوى

OpenStax ، تنظيم الجينات فوق الجينية حقيقية النواة. OpenStax CNX. 26 مايو 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]

OpenStax ، لائحة وراثية النسخ حقيقية النواة. OpenStax CNX. 26 مايو 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]

OpenStax ، لائحة الجينات ما بعد النسخ حقيقية النواة. OpenStax CNX. 17 يوليو 2017 http://cnx.org/contents/[email protected]

OpenStax ، تنظيم الجينات حقيقية النواة وما بعد الترجمة. OpenStax CNX. 11 أبريل 2013 http://cnx.org/contents/[email protected]

/> ما لم يُذكر خلاف ذلك ، قام البروفيسور مايكل جوتسمان برعاية البروفيسور مايكل جوتسمان لكلية بروكلين في عام 2018 ، BIO 3011 Genetics Open Educational Resource (OER) (محدث 2021)، ومرخص بموجب رخصة المشاع الإبداعي نَسب المُصنَّف - غير تجاري - الترخيص بالمثل 4.0 دولي. [ترخيص مفصل وإقرارات]

تصميم الموقع وتنسيقه بواسطة Amy Wolfe ، مطور OER (كلية Brooklyn) وأمين مكتبة Accessibility (CUNY Office of Library Services).

تتطلب بعض المستندات في هذه الصفحة برنامج Adobe Acrobat Reader. يمكنك تنزيل برنامج Acrobat Reader مجانًا.


16.6: تنظيم الجينات التعددية حقيقية النواة وما بعد متعدية - علم الأحياء

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • فهم عملية الترجمة ومناقشة عواملها الرئيسية
  • صف كيف يتحكم مجمع البدء في الترجمة
  • اشرح الطرق المختلفة التي يحدث بها التحكم اللاحق للترجمة في التعبير الجيني

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

مجمع البدء ومعدل الترجمة

مثل النسخ ، يتم التحكم في الترجمة بواسطة البروتينات التي تربط العملية وتبدأها. في الترجمة ، يُشار إلى المركب الذي يتجمع لبدء العملية باسم مجمع بدء الترجمة. في حقيقيات النوى ، تبدأ الترجمة بربط met-tRNAi البادئ بالريبوسوم 40S. يتم إحضار الحمض النووي الريبي هذا إلى الريبوسوم 40S بواسطة عامل بدء البروتين ، عامل بدء حقيقيات النوى -2 (eIF-2). يرتبط بروتين eIF-2 بجزيء غوانوزين ثلاثي الفوسفات عالي الطاقة (GTP). ثم يرتبط مركب tRNA-eIF2-GTP بالريبوسوم 40S. يتكون المركب الثاني على الرنا المرسال. تتعرف عدة عوامل بدء مختلفة على الغطاء 5 & # 8242 من mRNA والبروتينات المرتبطة بذيل poly-A لنفس الرنا المرسال ، مما يشكل mRNA في حلقة. يجمع بروتين رابط الغطاء eIF4F مركب mRNA مع مركب الريبوسوم 40S. ثم يمسح الريبوسوم على طول الرنا المرسال حتى يجد كودون البداية AUG. عندما تتم محاذاة anticodon الخاص بـ tRNA البادئ وكودون البدء ، يتم تحلل GTP مائيًا ، ويتم تحرير عوامل البدء ، وترتبط الوحدة الفرعية الريبوسومية 60S الكبيرة لتشكيل مجمع الترجمة. يتم التحكم في ارتباط eIF-2 بالحمض النووي الريبي عن طريق الفسفرة. إذا كانت eIF-2 فسفرة ، فإنها تخضع لتغييرات توافقية ولا يمكنها الارتباط بـ GTP. لذلك ، لا يمكن أن يتشكل مجمع البدء بشكل صحيح ويتم إعاقة الترجمة ((الشكل)). عندما يظل eIF-2 غير مبرر ، يمكن أن يتشكل مجمع البدء بشكل طبيعي ويمكن أن تستمر الترجمة.

اتصال فني

شكل 1. يمكن التحكم في التعبير الجيني من خلال العوامل التي تربط مجمع بدء الترجمة.

لوحظت زيادة في مستويات الفسفرة لـ eIF-2 في المرضى الذين يعانون من أمراض التنكس العصبي مثل مرض الزهايمر وباركنسون وهنتنغتون. ما هو تأثير ذلك في رأيك على تخليق البروتين؟

سوف يمنع تخليق البروتين.

التعديلات الكيميائية ونشاط البروتين وطول العمر

يمكن تعديل البروتينات كيميائيًا بإضافة مجموعات تشمل مجموعات الميثيل والفوسفات والأسيتيل واليوبيكويتين. إن إضافة أو إزالة هذه المجموعات من البروتينات ينظم نشاطها أو طول الفترة التي توجد فيها في الخلية. في بعض الأحيان ، يمكن أن تنظم هذه التعديلات مكان وجود البروتين في الخلية - على سبيل المثال ، في النواة ، في السيتوبلازم ، أو متصل بغشاء البلازما.

تحدث التعديلات الكيميائية استجابة للمنبهات الخارجية مثل الإجهاد أو نقص المغذيات أو الحرارة أو التعرض للأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن تغير هذه التغييرات إمكانية الوصول إلى الوراثة اللاجينية ، أو النسخ ، أو استقرار الرنا المرسال ، 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 متورطة 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 ارتباط أو وظيفة عامل النسخ) ، ويمكن أن تغير النقل النووي ( من خلال التأثير على تعديلات معقد المسام النووي) ، يمكن أن يغير استقرار الحمض النووي الريبي (عن طريق الارتباط أو عدم الارتباط بـ RNA لتنظيم استقراره) ، أو يمكنه تعديل الترجمة (زيادة أو نقصان) ، أو يمكنه تغيير التعديلات اللاحقة للترجمة (إضافة أو إزالة الفوسفات أو تعديلات كيميائية أخرى).

تؤدي إضافة مجموعة اليوبيكويتين إلى البروتين إلى تحديد هذا البروتين للتحلل. يعمل Ubiquitin كعلم يشير إلى اكتمال عمر البروتين. يتم نقل هذه البروتينات إلى البروتيازوم ، وهي عضية تعمل على إزالة البروتينات ، ليتم تحللها ((الشكل)). لذلك ، فإن إحدى طرق التحكم في التعبير الجيني هي تغيير طول عمر البروتين.

الشكل 2. يتم تمييز البروتينات التي تحمل علامات يوبيكويتين للتحلل داخل البروتيازوم.

ملخص القسم

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 أن يتجمع معقد بادئ البروتين على الحمض النووي الريبي. التعديلات (مثل الفسفرة) للبروتينات في هذا المركب يمكن أن تمنع حدوث الترجمة الصحيحة. بمجرد تصنيع البروتين ، يمكن تعديله (فسفرته ، أو أسيتيل ، أو ميثليته ، أو منتشر في كل مكان). يمكن أن تؤثر هذه التعديلات اللاحقة للترجمة بشكل كبير على استقرار البروتين أو تدهوره أو وظيفته.

اتصالات فنية

(الشكل) لوحظت زيادة في مستويات الفسفرة لـ eIF-2 في المرضى الذين يعانون من أمراض التنكس العصبي مثل مرض الزهايمر وباركنسون وهنتنغتون. ما هو تأثير ذلك في رأيك على تخليق البروتين؟


يمكن تعديل البروتينات كيميائيًا بإضافة مجموعات تشمل مجموعات الميثيل والفوسفات والأسيتيل واليوبيكويتين. إن إضافة أو إزالة هذه المجموعات من البروتينات ينظم نشاطها أو طول الفترة التي توجد فيها في الخلية. في بعض الأحيان ، يمكن أن تنظم هذه التعديلات مكان وجود البروتين في الخلية - على سبيل المثال ، في النواة ، في السيتوبلازم ، أو متصل بغشاء البلازما.

تحدث التعديلات الكيميائية استجابة للمنبهات الخارجية مثل الإجهاد أو نقص المغذيات أو الحرارة أو التعرض للأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن تغير هذه التغييرات إمكانية الوصول إلى الوراثة اللاجينية ، أو النسخ ، أو استقرار الرنا المرسال ، 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 متورطة 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 ارتباط أو وظيفة عامل النسخ) ، ويمكن أن تغير النقل النووي ( من خلال التأثير على تعديلات معقد المسام النووي) ، يمكن أن يغير استقرار الحمض النووي الريبي (عن طريق الارتباط أو عدم الارتباط بـ RNA لتنظيم استقراره) ، أو يمكنه تعديل الترجمة (زيادة أو نقصان) ، أو يمكنه تغيير التعديلات اللاحقة للترجمة (إضافة أو إزالة الفوسفات أو تعديلات كيميائية أخرى).

تؤدي إضافة مجموعة اليوبيكويتين إلى البروتين إلى تحديد هذا البروتين للتحلل. يعمل Ubiquitin كعلم يشير إلى اكتمال عمر البروتين. يتم نقل هذه البروتينات إلى البروتيازوم ، وهي عضية تعمل على إزالة البروتينات ، ليتم تحللها (الشكل). لذلك ، فإن إحدى طرق التحكم في التعبير الجيني هي تغيير طول عمر البروتين.

يتم تمييز البروتينات التي تحمل علامات يوبيكويتين للتحلل داخل البروتيازوم.


يمكن لتعديل البروتين أن يغير التعبير الجيني بعدة طرق. وصف كيف يمكن لفسفرة البروتينات أن تغير التعبير الجيني.

نظرًا لأن البروتينات متورطة 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 ارتباط أو وظيفة عامل النسخ) ، ويمكن أن تغير النقل النووي ( من خلال التأثير على التعديلات على مجمع المسام النووي) ، يمكن أن يغير استقرار الحمض النووي الريبي (عن طريق الارتباط أو عدم الارتباط بـ RNA لتنظيم استقراره) ، أو يمكنه تعديل الترجمة (زيادة أو نقصان) ، أو يمكنه تغيير التعديلات اللاحقة للترجمة (إضافة أو إزالة الفوسفات أو تعديلات كيميائية أخرى).

يمكن أن تكون الأشكال البديلة للبروتين مفيدة أو ضارة للخلية. ما الذي تعتقد أنه سيحدث إذا ارتبط الكثير من البروتين البديل بـ UTR 3 من RNA وتسبب في تحللها؟

إذا تدهور الحمض النووي الريبي ، فسيتم ترجمة كمية أقل من البروتين الذي يشفره الحمض النووي الريبي. قد يكون لهذا آثار دراماتيكية على الخلية.

التغييرات في التعديلات اللاجينية تغير إمكانية الوصول ونسخ الحمض النووي. صف كيف يمكن للمنبهات البيئية ، مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية ، تعديل التعبير الجيني.

المنبهات البيئية ، مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية ، يمكن أن تغير التعديلات على بروتينات الهيستون أو الحمض النووي. قد تغير هذه المنبهات الجين المنسوخ بنشاط إلى جين صامت عن طريق إزالة مجموعات الأسيتيل من بروتينات هيستون أو عن طريق إضافة مجموعات الميثيل إلى الحمض النووي.


شاهد الفيديو: التنظيم الجيني (قد 2022).