معلومة

نمطية عوامل النسخ

نمطية عوامل النسخ



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.

حضرت ندوة حول تكوين الخلايا العصبية التي قدمت نتائج لـ PAX6 باعتباره TF مهمًا يحتوي على 3 مجالات ذات أنماط مميزة جدًا للتعبير النهائي. انتهى المتحدث بالقول أن PAX6 يمكن اعتباره 3 TFs في بروتين واحد ، يعمل بشكل مستقل في مواقف مختلفة:

الأدوار النسبية لمجالات Pax6 المختلفة لتنمية خلايا ألفا البنكرياسية

هل يعرف أي شخص المزيد من الأمثلة مثل هذا؟


عائلة عوامل النسخ NF-κB معيارية للغاية ، مع مجموعات مختلفة لها تأثيرات مختلفة. إن TF النشط (النووي المرتبط بالحمض النووي) عبارة عن ثنائى يتكون بشكل مختلف من وحدات فرعية RelA / p65 و RelB و c-rel و NFKB1 / p50 و / أو NFKB2 / p52. على سبيل المثال ، يتم تنشيط dimer p65 / p50 "الكنسي" استجابةً للمنبهات مثل TNF-α (عامل نخر الورم ألفا ، الذي يتم إطلاقه استجابة للإشارات الالتهابية مثل وجود مسببات الأمراض) و LPS (عديد السكاريد الدهني من جدران الخلايا في غرام- البكتيريا السالبة) ، بينما يلعب الثنائى RelB / p52 دورًا مهمًا في تطوير الخلايا البائية (مكون الجهاز المناعي الذي ينتج الأجسام المضادة). عامل النسخ AP-1 هو أيضًا مغاير ، يحتوي على بروتينات من عائلات Jun و Fos و JDP و ATF ، وهناك العديد من الأمثلة الأخرى لمجمعات عامل النسخ متعدد الوحدات. تُظهر هذه المقالة الأخيرة في Nature Immunology (إخلاء المسؤولية: لم أشارك في هذا البحث ، لكن مختبري القديم قام بعمل مماثل) يظهر ارتباطًا خاصًا بتسلسل الحمض النووي بواسطة ثنائيات NF-κB مختلفة.

تعد البلمرة بشكل عام ، و dimerism على وجه الخصوص ، طرقًا شائعة جدًا لتنشيط النسخ والتنظيم. يسمح العدد الكبير من الطرق التي يمكن من خلالها الجمع بين عدد صغير نسبيًا من عوامل النسخ بالتحكم الرائع في الجينات ، والاستجابة لمجموعة كبيرة من المواقف الخلوية. لسوء الحظ ، هذا يعني أيضًا أن الطفرات في المكونات الرئيسية المشتركة يمكن أن تؤدي إلى التحول ، والنمو غير المقيد ، وتوليد الأورام.


كانت هناك ورقة بحثية نُشرت في Cell العام الماضي أظهرت أن شكل الربط لعامل نسخ Hox سيتغير اعتمادًا على ما إذا كان هناك عامل مشترك مرتبط بـ Hox.

سلاتري وآخرون. (2011) ارتباط العامل المساعد يثير الاختلافات الكامنة في خصوصية ربط الحمض النووي بين بروتينات Hox. زنزانة, 147(6) 1270-1282. دوى: 10.1016 / j.cell.2011.10.053 (pdf)


ديناميات التعبير التنموي ذبابة الفاكهة سوداء البطنعوامل النسخ

عوامل النسخ الخاصة بالموقع (TFs) هي منسق برامج التعبير الجيني التنموي والفسيولوجي. ملزمة لهم رابطة الدول المستقلة- الوحدات التنظيمية للجينات المستهدفة تتوسط في تنشيط الخلية الدقيقة والسياق المحدد وقمع الجينات. يجب أن يعكس التعبير عن TFs برنامج التعبير الأساسي لكل خلية.

نتائج

درسنا ديناميكيات التعبير لنحو 750 TFs باستخدام موارد الجينوم المتاحة في ذبابة الفاكهة سوداء البطن. وجدنا أن 95٪ من هذه الـ TFs يتم التعبير عنها في مرحلة ما أثناء التطور الجنيني ، مع ذروة ما بين 10 و 12 ساعة تقريبًا بعد وضع البيض ، وهي المراحل الأساسية لتكوين الأعضاء. نعالج الاستخدام التفاضلي لمجالات ربط الحمض النووي في برامج تنموية مختلفة بشكل منهجي في سياق مكاني وزماني ، ونظهر أن فئة أصابع الزنك الخاصة بـ TFs يتم التعبير عنها في الغالب مبكرًا ، بينما تُظهر TFs Homeobox تعبيرًا لاحقًا في التطور الجنيني.

الاستنتاجات

عمل سابق تشريح رابطة الدول المستقلة- الوحدات التنظيمية أثناء ذبابة الفاكهة التنمية ، تشير إلى أن الصناديق يتم نشرها في مجموعات تعمل بطريقة تعاونية. على النقيض من ذلك ، نجد أن هناك تبادلًا سريعًا للشركاء الذين تم التعبير عنهم بشكل مشترك بين فرق العمل في الذباب ، بمعدلات مماثلة لديناميكيات الجينوم على مستوى مجموعات التعبير المشترك. يشير هذا إلى أنه قد يكون هناك أيضًا مستوى عالٍ من التعقيد التجميعي لـ TFs في رابطة الدول المستقلة- الوحدات التنظيمية.


مقدمة

تشرح شبكات تنظيم الجينات (GRNs) حالات التعبير الجيني التي توجه الخلية لتحديد مصير معين [1]. في التطوير ، تصف هذه النماذج الآليات التي تأخذ البويضة ومحدداتها الأمومية المحلية إلى كائن حي به أنسجة موضوعة بشكل صحيح وخلايا متمايزة تمامًا. تتكون GRNs في الغالب من جزيئات الإشارة بين الخلايا وبروتينات عامل النسخ و رابطة الدول المستقلة- الوحدة التنظيمية (CRM) DNA ، لكننا سنركز هنا على مكون عامل النسخ. يسمح التفاعل بين عامل النسخ وموقع الربط المحدد داخل CRM بالتأثير الإيجابي أو السلبي على التعبير عن الجين المستهدف. نظرًا لأن هذه الشبكات توجه مواصفات نوع خلية معين أو هيكل معين ، فإن التغييرات التي تطرأ على هذه الشبكات تؤدي إلى تطور مورفولوجيا الحيوانات.

كان هناك الكثير من الجدل حول الآليات التي تتطور من خلالها شبكات GRN. تغيير الى رابطة الدول المستقلة تعتبر الوحدات التنظيمية تاريخياً المصدر المهيمن لتطور GRN ، ولا تزال هذه الفكرة مدعومة ببيانات جديدة في عصر الجينوميات (تمت مراجعتها في [2-4]). في حين أنه من الصعب تحديد وتشريح CRMs وربطها لاحقًا باختلاف وظيفي واضح ، ومع ذلك ، فقد تم اكتشاف العديد من الأمثلة (على سبيل المثال ، [5-8]). في السنوات الأخيرة ، كانت التجارب على مستوى الجينوم ، مثل ChIP-Seq [9] والأساليب الحسابية مفيدة في فهم مساهمة التطور التنظيمي للحمض النووي. على سبيل المثال ، باستخدام مثل هذه الأساليب ، اكتشف شميدت وزملاؤه العديد من حالات المكاسب والخسائر الخاصة بالنسب لأحداث الربط ، مما يشير إلى دوران سريع في رابطة الدول المستقلة التسلسلات التنظيمية [10]. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التسلسلات المحفوظة غير المشفرة ، والتي غالبًا ما يكون لها وظائف تنظيمية ، تنقلب بسرعة [11].

من ناحية أخرى ، تشير عدة سطور من الأدلة إلى أن عوامل النسخ محفوظة جيدًا بشكل لا يصدق على مدار الزمن التطوري. يأتي أول مؤشر على ذلك من الأمثلة الشهيرة الآن من مجموعة عامل النسخ Hox. يتم حفظ عوامل النسخ هذه في كل من التسلسل والوظيفة ، مما يجعل محور الجسم للكائنات متباينة مثل الحشرات والفقاريات [12 ، 13]. في الآونة الأخيرة ، ثبت أن هذا يمتد إلى الكائنات المجوفة [14 ، 15]. أعقب هذه الاكتشافات الأولية دراسات تكافؤ وظيفية عديدة ومقنعة بشكل خاص حيث تبين أن عوامل النسخ من الأصناف المتباينة على نطاق واسع تنقذ أنماطًا ظاهرية غير قابلة للنزع (على سبيل المثال ، [16-18]). في الواقع ، فإن إدراك أن مجموعات متداخلة إلى حد كبير من عوامل النسخ تدفع تطوير جميع metazoans التي شملها الاستطلاع بشكل أساسي يؤدي إلى مفهوم "مجموعة أدوات التنمية" وولادة Evo-Devo كنظام [19 ، 20].

حتى قبل هذا الاتساع من الأدلة التجريبية لدعم تغيير CRM باعتباره المحرك الأساسي لتطور GRN ، افترض البعض أن هذا سيكون هو الحال [21]. منطق هذه الحجة هو كما يلي: عوامل النسخ متعددة الاتجاهات ، مما يعني أنها متعددة الوظائف ، وبالتالي ، فإن الطفرات التي قد تؤدي إلى تغييرات تكيفية في سياق واحد ستكون بالتأكيد ضارة بالكائن الحي في الآخرين. وفي الوقت نفسه ، فإن CRMs معيارية للغاية. غالبًا ما يتم تنظيم جين واحد بواسطة CRM منفصل في كل مجال من مجالات التعبير الزماني والمكاني ، وبالتالي يمكن تغيير سياق واحد بسهولة دون التأثير على الآخرين. حتى CRMs الفردية هي معيارية. تحتوي CRMs عادةً على مواقع ربط متعددة لعدة عوامل نسخ مختلفة ، يمكن تعديل كل منها على حدة. لذلك ، من المقبول عمومًا أن عوامل النسخ تخضع لقيود أكبر بكثير من إدارة علاقات العملاء ، ونتيجة لذلك ، فهي أقل حرية في تطوير التغييرات في التسلسل والوظيفة [4 ، 22].

في الآونة الأخيرة ، قيل أن عوامل النسخ لديها أيضًا القدرة على أن تكون معيارية ، وبالتالي يمكن أن تساهم في تطور GRN التنموي بشكل أكبر مما كان يُنظر إليه في الأصل [23 ، 24]. أكد هؤلاء المؤلفون أن العديد من جوانب تعبير البروتين وهيكله تسمح بتطور البروتين عن طريق الحد من تعدد الأشكال. على سبيل المثال ، استخدام أشكال لصق خاصة بالأنسجة والتغييرات في تفاعلات البروتين والبروتين ، والتي ستكون ذات صلة فقط بالأنسجة حيث يتم التعبير عن كلا البروتينين المتفاعلين ، كلاهما يوفر آليات لتقليل تعدد الأشكال المرتبط بتغيرات عامل النسخ. قدم العمل الأخير المزيد من الدعم لهذه الأفكار بالإضافة إلى الكشف عن مصادر غير متوقعة للنمطية. تمامًا كما سمحت الأساليب الجينومية بزيادة فهم مساهمات طفرات CRM في تطور GRN ، كانت تقنيات المعلومات الحيوية ، على مستوى الجينوم ، وغيرها من التقنيات الجديدة مفيدة أيضًا لاكتساب رؤية أفضل للطرق التي تتطور بها عوامل النسخ. هنا ، نقوم بمسح وتوليف النتائج التجريبية الأخيرة التي تدعم دورًا لا يحظى بالتقدير الكافي لتغيير عامل النسخ في تطور GRN. على وجه الخصوص ، نركز على تغييرات البروتين المعيارية التي يبدو أن التطور يفضلها ، كما هو موضح سابقًا في نموذج CRM ، وبالتالي يمكن أن تحدث في أنظمة أخرى. في حين أن التغييرات المعيارية ستقلل من تعدد الأشكال المرتبط بتطور عامل النسخ ، فإن هذه التغييرات قد لا تزال تؤثر على شبكات GRN المحيطة بطرق مختلفة عن تغييرات CRM. لذلك ، من الضروري فهم كيفية تطور كل من مكونات GRN هذه لفهم كيفية تباعد الأنواع وإنشاء هياكل جديدة.


باسكاليس كراتسيوس ، دكتوراه

يستخدم مختبري نقاط القوة المحددة لنظامين نموذجيين (الربداء الرشيقة والفئران) للكشف عن آليات تنظيم الجينات التي تتحكم في تطور الخلايا العصبية الحركية ووظيفتها. للكشف عن هذه الآليات ، نستخدم منهجية جديدة ، مثل تسلسل الجينوم الكامل ، وتحرير الجينوم CRISPR ، و ATAC-seq ، وتنميط النسخ الخاصة بنوع الخلية. يهدف مختبرنا إلى اختبار منهجي لمعرفة ما إذا كانت وظيفة العوامل التنظيمية للجينات التي نكتشفها في الربداء الرشيقة محفوظة عبر السلالات باستخدام علم الوراثة للفئران والأساليب الجينية الجديدة.

قد يوفر الفهم التفصيلي لكيفية تطور الخلايا العصبية الحركية ووظيفتها نقاط دخول جديدة في المسببات أو التشخيص أو العلاج لاضطرابات الخلايا العصبية الحركية ، مثل ضمور العضلات الشوكي (SMA) والتصلب الجانبي الضموري (ALS). من منظور العلوم الأساسية ، سيكشف بحثنا عن عوامل نسخ جديدة وأهدافها والعناصر التنظيمية (الزخارف) التي تعمل من خلالها هذه العوامل. يعد فك تشفير المعلومات التنظيمية لرابطة الدول المستقلة خطوة حيوية نحو فهم وظيفة الجينوم.

جامعة كولومبيا
تدريب ما بعد الدكتوراه - علم الأعصاب التنموي
2016

المختبر الأوروبي للبيولوجيا الجزيئية (EMBL)
دكتوراه. - علم الأحياء التطوري
2009

إنشاء وصيانة هوية الخلايا العصبية الحركية عبر نمطية زمنية في وظيفة المحدد الطرفي.
Li Y، Osuma A، Correa E، Okebalama MA، Dao P، Gaylord O، Aburas J، Islam P، Brown AE، Kratsios P. إنشاء وصيانة هوية الخلايا العصبية الحركية عبر نمطية زمنية في وظيفة المحدد النهائي. إليفي. 2020 10 01 9.
بميد: 33001031

التنظيم المعياري لمعلومات التحكم التنظيمية لرابطة الدول المستقلة لجينات مسار الناقل العصبي في Caenorhabditis elegans.
Serrano-Saiz E، Gulez B، Pereira L، Gendrel M، Kerk SY، Vidal B، Feng W، Wang C، Kratsios P، Rand JB، Hobert O. . علم الوراثة. 2020 يوليو 215 (3): 665-681.
PMID: 32444379

محدد طرفي يمنع مفتاح النسخ Hox لحماية هوية الخلايا العصبية الحركية طوال الحياة.
Feng W، Li Y، Dao P، Aburas J، Islam P، Elbaz B، Kolarzyk A، Brown AE، Kratsios P. محدد طرفي يمنع مفتاح Hox النسخي لحماية هوية الخلايا العصبية الحركية طوال الحياة. إليفي. 2020 03 يناير 9.
PMID: 31902393

آليات النسخ لتطور الخلايا العصبية الحركية في الفقاريات واللافقاريات.
ج كاتيلا ، ب كراتسيوس ، آليات النسخ لتطور الخلايا العصبية الحركية في الفقاريات واللافقاريات. ديف بيول. 2019 أغسطس 31.
PMID: 31479648

دور قديم لعوامل النسخ من نوع كولير / أولف / إبف (COE) في تطور الخلايا العصبية الحركية المحورية.
Catela C ، Correa E ، Wen K ، Aburas J ، Croci L ، Consalez GG ، Kratsios P. دور قديم لعوامل النسخ من نوع فحام / Olf / Ebf (COE) في تطوير الخلايا العصبية الحركية المحورية. ديف العصبية. 2019 01 18 14 (1): 2.
PMID: 30658714

التحكم في الهوية العصبية بواسطة المحددات الطرفية في الديدان والذباب والحبليات.
Hobert O ، Kratsios P. التحكم في الهوية العصبية بواسطة محددات المحطة الطرفية في الديدان والذباب والحبليات. نيوروبيول بالعملة. 2019 06 56: 97-105.
PMID: 30665084

تطوير الجهاز العصبي: الذباب والديدان تتقارب في السيطرة على هوية الخلايا العصبية.
Kratsios P ​​، Hobert O. تطوير الجهاز العصبي: الذباب والديدان تتقارب على التحكم في هوية الخلايا العصبية. كور بيول. 2018 10 08 28 (19): R1154-R1157.
PMID: 30300603

تحدد إستراتيجية تنظيم الجينات المتقاطعة تنوع الفئة الفرعية للخلايا العصبية الحركية من C. elegans.
Kratsios P، Kerk SY، Catela C، Liang J، Vidal B، Bayer EA، Feng W، De La Cruz ED، Croci L، Consalez GG، Mizumoto K، Hobert O. الخلايا العصبية الحركية. إليفي. 2017 07 05 6.
بميد: 28677525

تنويع الهوية العصبية الحركية C.
Kerk SY و Kratsios P ​​و Hart M و Mourao R و Hobert O. عصبون. 2017 يناير 04 93 (1): 80-98.
بميد: 28056346

خريطة خلوية وتنظيمية للجهاز العصبي الكوليني لـ C. elegans.
Pereira L، Kratsios P، Serrano-Saiz E، Sheftel H، Mayo AE، Hall DH، White JG، LeBoeuf B، Garcia LR، Alon U، Hobert O. خريطة خلوية وتنظيمية للجهاز العصبي الكوليني لـ C. elegans. إليفي. 2015 ديسمبر 25 4.
بميد: 26705699

جائزة البحث الأساسي في علم الأعصاب
مؤسسة وايتهول
2017 - 2019

K99 / R00 Pathway لجائزة الاستقلال
المعهد الوطني للصحة
2013 - 2018


شكر وتقدير

نشكر المراجعين على التعليقات المفيدة. تم دعم العمل الموصوف هنا جزئيًا من قبل وزارة العلوم الإسرائيلية (منحة البنى التحتية ومنحة فرنسا-إسرائيل) ومن البرنامج الداخلي للمعهد الوطني للسكري وأمراض الجهاز الهضمي والكلى ومعهد يونيس كينيدي شرايفر الوطني لصحة الطفل والإنسان التنمية ، المعاهد الوطنية للصحة ، بيثيسدا ، ماريلاند الولايات المتحدة الأمريكية. Revital Bronstein ممتنة لدعم برنامج التبادل TAU-NIH.


الاستنتاجات

في هذه الدراسة ، اكتشفنا الارتباط المادي بين التكيف المفترض مع جوانب مختلفة من المناخ. تعطي هذه النتائج نظرة ثاقبة نادرة لكل من الضغوط البيئية التي تفضل تطور الوحدات عن طريق الانتقاء الطبيعي [19] وفي تنظيم العمارة الجينية نفسها. مع تغير المناخ ، سيتم تحديد الاستجابة التطورية من خلال مدى الارتباط المادي بين هذه المواقع ، بالاقتران مع قوة الانتقاء والأمثل الظاهري عبر التدرجات البيئية ، وحجم ونمط التباين البيئي ، وتفاصيل الهجرة والتقلبات الديموغرافية عبر المناظر الطبيعية. بينما خطت النظرية خطوات واسعة لتوفير إطار للتنبؤ بالعمارة الجينية للتكيف المحلي في ظل الاختلاف مع تدفق الجينات إلى بيئة واحدة [4 ، 30 ، 31 ، 79 ، 80 ، 81 ، 82 ، 83] ، بالإضافة إلى تطور الصفات المترابطة في ظل اتجاهات مختلفة و / أو نقاط قوة في الاختيار عندما يكون لتلك الصفات أساس وراثي مشترك [35 ، 36] ، لم يتم توضيح كيفية تطور البنى الجينية في المناظر الطبيعية المعقدة غير المتجانسة بشكل واضح. علاوة على ذلك ، كان من الصعب اختبار النظرية لأن المجال لا يزال يفتقر إلى أطر لتقييم الملاحظات التجريبية للتكيف في العديد من الأبعاد. هنا ، حاولنا تطوير إطار عمل أولي لفهم التكيف مع العديد من البيئات المعقدة ذات الأنماط المكانية المختلفة ، والتي قد تكون مفيدة أيضًا لفهم الأساس الجيني للأنماط الظاهرية متعددة المتغيرات من دراسات الارتباط على مستوى الجينوم. يضع هذا الإطار الأساس للدراسات المستقبلية لفحص النمطية عبر استمرارية النمط الجيني والنمط الظاهري واللياقة.


على عكس بوليميريز الحمض النووي الريبي بدائية النواة الذي يمكنه الارتباط بقالب الحمض النووي بمفرده ، تتطلب حقيقيات النوى عدة بروتينات أخرى ، تسمى عوامل النسخ ، للارتباط أولاً بمنطقة المروج ومن ثم المساعدة في تجنيد البوليميراز المناسب. يرتبط التجميع المكتمل لعوامل النسخ وبوليميراز الحمض النووي الريبي بالمروج ، ويشكل معقدًا لبدء النسخ (PIC).

عنصر المروج الأساسي الذي تمت دراسته على نطاق واسع في حقيقيات النوى هو تسلسل DNA قصير يعرف باسم صندوق TATA ، تم العثور على 25-30 زوجًا أساسيًا من موقع بدء النسخ. تحتوي حوالي 10-15٪ فقط من جينات الثدييات على صناديق TATA ، بينما تحتوي البقية على عناصر محفز أساسية أخرى ، لكن الآليات التي يتم من خلالها بدء النسخ في المروجين باستخدام صناديق TATA تتميز جيدًا.

صندوق TATA ، كعنصر محفز أساسي ، هو موقع الارتباط لعامل النسخ المعروف باسم بروتين ربط TATA (TBP) ، والذي يعد بحد ذاته وحدة فرعية لعامل نسخ آخر: عامل النسخ II D (TFIID). بعد ربط TFIID بصندوق TATA عبر TBP ، تتحد خمسة عوامل نسخ أخرى وبوليميراز RNA حول صندوق TATA في سلسلة من المراحل لتشكيل مجمع ما قبل البدء. يشترك عامل النسخ ، عامل النسخ II H (TFIIH) ، في فصل الخيوط المتعارضة من الحمض النووي المزدوج الشريطة لتوفير وصول RNA Polymerase إلى قالب DNA أحادي السلسلة. ومع ذلك ، فإن معدل النسخ المنخفض أو الأساسي فقط مدفوع بمركب ما قبل البدء وحده. البروتينات الأخرى المعروفة بالمنشطات والمثبطات ، جنبًا إلى جنب مع أي من المنشطات المرتبطة أو الكابحات ، هي المسؤولة عن تعديل معدل النسخ. تزيد بروتينات المنشط من معدل النسخ ، وتقلل البروتينات المثبطة من معدل النسخ.

الشكل ( PageIndex <1> ): بدء النسخ حقيقية النواة: يظهر مروج معمم لجين تم نسخه بواسطة RNA polymerase II. تتعرف عوامل النسخ على المروج ، RNA polymerase II ثم يربط ويشكل مجمع بدء النسخ.


عوامل النسخ لـ RNA Polymerase II

لا ينتهي تعقيد النسخ حقيقيات النوى بالبوليميراز والمُروّجات. يساعد أيضًا جيش من عوامل النسخ القاعدية والمحسّنات وكواتم الصوت في تنظيم التكرار الذي يتم من خلاله تصنيع ما قبل الرنا المرسال من الجين. تؤثر المعززات وكواتم الصوت على كفاءة النسخ ولكنها ليست ضرورية لمواصلة النسخ. تعتبر عوامل النسخ القاعدية حاسمة في تكوين مركب مسبق على قالب الحمض النووي الذي يجند لاحقًا RNA polymerase II لبدء النسخ.

تبدأ أسماء عوامل النسخ القاعدية بـ “TFII” (هذا هو عامل النسخ لـ RNA polymerase II) ويتم تحديدها بالأحرف A –J. تقع عوامل النسخ بشكل منهجي في مكانها في قالب الحمض النووي ، حيث يعمل كل عامل على زيادة استقرار مجمع ما قبل الإنجاز والمساهمة في توظيف RNA polymerase II.

تتضمن عمليات إحضار بوليميرا RNA الأول والثالث إلى قالب الحمض النووي مجموعات أقل تعقيدًا من عوامل النسخ ، لكن الموضوع العام هو نفسه. النسخ حقيقيات النوى هو عملية منظمة بإحكام تتطلب مجموعة متنوعة من البروتينات للتفاعل مع بعضها البعض ومع حبلا الحمض النووي. على الرغم من أن عملية النسخ في حقيقيات النوى تنطوي على استثمار أيضي أكبر من بدائيات النوى ، إلا أنها تضمن أن تقوم الخلية بنسخ ما قبل mRNAs التي تحتاجها لتخليق البروتين.

اتصال التطور

تطور المروجينقد يكون تطور الجينات مفهومًا مألوفًا. يمكن أن تحدث الطفرات في الجينات أثناء تكرار الحمض النووي ، وقد تكون النتيجة مفيدة للخلية وقد لا تكون كذلك. من خلال تغيير إنزيم أو بروتين هيكلي أو بعض العوامل الأخرى ، يمكن لعملية الطفرة أن تحول الوظائف أو السمات الفيزيائية. ومع ذلك ، قد تتطور أيضًا محفزات حقيقيات النوى والتسلسلات التنظيمية الأخرى للجينات. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك الجين الذي ، على مدى عدة أجيال ، يصبح أكثر قيمة للخلية. ربما يقوم الجين بتشفير البروتين البنيوي الذي تحتاجه الخلية لتكوينه بكثرة لوظيفة معينة. إذا كانت هذه هي الحالة ، فسيكون من المفيد للخلية لمحفز ذلك الجين أن يقوم بتجنيد عوامل النسخ بشكل أكثر كفاءة وزيادة التعبير الجيني.

أبلغ العلماء الذين يفحصون تطور تسلسل المحفز عن نتائج متباينة. يعود ذلك جزئيًا إلى صعوبة استنتاج المكان الذي يبدأ فيه محفز حقيقيات النوى بالضبط وينتهي. تحدث بعض المحفزات داخل الجينات ، بينما يوجد البعض الآخر بعيدًا جدًا عن الجينات التي تنظمها ، أو حتى في اتجاه مجرى النهر. ومع ذلك ، عندما قصر الباحثون فحصهم على متواليات المحفز الأساسية البشرية التي تم تعريفها تجريبياً على أنها متواليات تربط معقد ما قبل البدء ، وجدوا أن المحفزات تتطور بشكل أسرع من الجينات المشفرة للبروتين.

لا يزال من غير الواضح كيف يمكن أن يتوافق تطور المروج مع تطور البشر أو الكائنات الحية الأعلى الأخرى. ومع ذلك ، فإن تطور المروج لإنتاج أكثر أو أقل من منتج جيني معين هو بديل مثير للاهتمام لتطور الجينات نفسها. H Liang et al. ، "التطور السريع للمروجين الأساسيين في جينومات الرئيسيات ،" علم الأحياء الجزيئي والتطور 25 (2008): 1239–44.


النسخ (متقدم)

النسخ هو العملية التي يتم من خلالها نسخ المعلومات الموجودة في الحمض النووي إلى الرنا المرسال (mRNA) لإنتاج البروتين. يبدأ النسخ بحزمة من العوامل تتجمع في تسلسل المحفز على الحمض النووي (باللون الأحمر). هنا ، عاملين للنسخ

المدة: دقيقة و 53 ثانية

العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية: "DNA يجعل الحمض النووي الريبي يصنع البروتين" هنا تبدأ العملية. تتجمع عوامل النسخ في منطقة محفز معينة على طول الحمض النووي. إن طول الحمض النووي الذي يلي المحفز هو جين ويحتوي على وصفة البروتين. يصل مركب البروتين الوسيط حاملاً إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي. يقوم بمناورة بوليميراز الحمض النووي الريبي في مكانه. إدخاله بمساعدة عوامل أخرى بين خيوط اللولب المزدوج للحمض النووي. يشار إلى المجموعة المجمعة لكل هذه العوامل باسم مجمع بدء النسخ. وهو الآن جاهز للتفعيل. يتطلب مجمع البدء الاتصال ببروتينات المنشط ، والتي ترتبط بتسلسلات محددة من الحمض النووي المعروفة باسم مناطق التعزيز. قد تكون هذه المناطق بعيدة آلاف الأزواج الأساسية عن بداية الجين. يؤدي الاتصال بين بروتينات المنشط ومركب البدء إلى إطلاق آلية النسخ. يقوم بوليميراز الحمض النووي الريبي بفك ضغط جزء صغير من حلزون الحمض النووي ، مما يعرض القواعد الموجودة على كل خيط. يتم نسخ واحد فقط من الخيوط. يعمل كقالب لتخليق جزيء RNA الذي يتم تجميعه وحدة فرعية واحدة في كل مرة عن طريق مطابقة رمز حرف DNA على شريط القالب. يمكن رؤية الوحدات الفرعية هنا وهي تدخل الإنزيم من خلال فتحة السحب الخاصة به ويتم ربطها معًا لتشكيل سلسلة RNA طويلة المرسال التي تتسلل من الأعلى.

الحمض النووي الحلزون المزدوج العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية إنزيم rna polymerase rna جزيء dna اللولب النسخ بدء سلسلة rna يجعل rna منشط البروتينات منطقة المروج رسول rna عقيدة من قالب البيولوجيا الجزيئية حبلا فتحة السحب أزواج قاعدة عوامل النسخ جزء صغير سلاسل سلاسل وسيط


الآن بعد أن تعلمت بعض الأساسيات ، تحقق من هذا المثال الذي يطبق ما تعلمته على دراسة حالة معينة.

يصف الفيديو أعلاه بإيجاز الجزء المختبر من هذا البحث. لمعرفة المزيد حول شكل هذا البحث ، تحقق من "مختبر Stickleback Evolution الافتراضي".

إذا كنت لا تزال غير متأكد قليلاً من كيفية عمل المفاتيح ، فتحقق من ذلك تفاعل حيوي HMMI تفاعلي. تعد القدرة على هضم اللاكتوز عند البالغين ظاهرة نادرة في الثدييات. تطورت مرتين في البشر - في أفريقيا وأوروبا.

الآن دعونا نختبر فهمك لتنظيم النسخ!

أجب عن الاختبار أسفل المحاكاة بينما تشق طريقك من خلاله. لاحظ أنه إذا كنت تستخدم الماوس للتمرير لأسفل ، فقد لا يعمل في هذه المرحلة — استخدم شريط التمرير الموجود على الحافة اليمنى لمتصفح الويب بدلاً من ذلك.


شاهد الفيديو: Molariteit (أغسطس 2022).