معلومة

13.2: تنظيم الجينات الوراثية الوراثية حقيقية النواة - علم الأحياء

13.2: تنظيم الجينات الوراثية الوراثية حقيقية النواة - 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.

يشفر الجينوم البشري أكثر من 20000 جين ؛ كل زوج من 23 زوجًا من الكروموسومات البشرية يشفر آلاف الجينات. يتم تنظيمه أيضًا بحيث يمكن الوصول إلى مقاطع محددة حسب الحاجة بواسطة نوع خلية معين.

المستوى الأول من التنظيم ، أو التعبئة ، هو لف خيوط الحمض النووي حول بروتينات هيستون. تقوم الهيستونات بتجميع وترتيب الحمض النووي في وحدات هيكلية تسمى مجمعات النيوكليوسوم ، والتي يمكنها التحكم في وصول البروتينات إلى مناطق الحمض النووي (الشكل 1 أ). تحت المجهر الإلكتروني ، فإن هذا اللف للحمض النووي حول بروتينات الهيستون لتشكيل النيوكليوسومات يشبه حبات صغيرة على سلسلة (الشكل 1 ب). يمكن لهذه الحبيبات (بروتينات هيستون) أن تتحرك على طول السلسلة (DNA) وتغير بنية الجزيء.

إذا كان من المقرر نسخ جين معين من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي ، فإن النيوكليوسومات المحيطة بتلك المنطقة من الحمض النووي يمكن أن تنزلق أسفل الحمض النووي لفتح تلك المنطقة الصبغية المحددة والسماح لآلية النسخ (بوليميراز الحمض النووي الريبي) لبدء النسخ (الشكل 2). يمكن للنيوكليوسومات أن تتحرك لفتح بنية الكروموسوم لفضح جزء من الحمض النووي ، ولكن تفعل ذلك بطريقة محكمة للغاية.

سؤال الممارسة

في الإناث ، يتم تعطيل أحد الكروموسومين X أثناء التطور الجنيني بسبب التغيرات اللاجينية في الكروماتين. ما هو التأثير الذي تعتقد أن هذه التغييرات سيكون له على التعبئة النووية؟

[صفوف منطقة الممارسة = "2 ″] [/ منطقة الممارسة]
[تكشف-إجابة q = ”670204 ″] إظهار الإجابة [/ تكشف-إجابة]
[hidden-answer a = ”670204 ″] سوف تتراكم النيوكليوزومات معًا بشكل أكثر إحكامًا. [/ hidden-answer]

تعتمد كيفية تحرك بروتينات الهيستون على الإشارات الموجودة في كل من بروتينات الهيستون وعلى الحمض النووي. هذه الإشارات هي علامات تضاف إلى بروتينات الهيستون والحمض النووي التي تخبر الهيستونات ما إذا كانت منطقة الكروموسومات يجب أن تكون مفتوحة أو مغلقة (الشكل 3 يصور التعديلات على بروتينات هيستون والحمض النووي). هذه العلامات ليست دائمة ، ولكن يمكن إضافتها أو إزالتها حسب الحاجة. وهي عبارة عن تعديلات كيميائية (مجموعات فوسفات أو ميثيل أو أسيتيل) مرتبطة بأحماض أمينية معينة في البروتين أو بالنيوكليوتيدات الموجودة في الحمض النووي. لا تغير العلامات تسلسل قاعدة الحمض النووي ، لكنها تغير مدى إحكام جرح الحمض النووي حول بروتينات هيستون. الحمض النووي جزيء سالب الشحنة ؛ لذلك ، فإن التغييرات في شحنة الهيستون ستغير مدى إحكام جرح جزيء الحمض النووي. عند عدم تعديلها ، يكون لبروتينات الهيستون شحنة موجبة كبيرة ؛ بإضافة تعديلات كيميائية مثل مجموعات الأسيتيل ، تصبح الشحنة أقل إيجابية.

يمكن أيضًا تعديل جزيء الحمض النووي نفسه. يحدث هذا في مناطق محددة جدًا تسمى جزر CpG. هذه تمتد مع تردد عالٍ من أزواج الحمض النووي السيتوزين والغوانين ثنائي النوكليوتيد (CG) الموجودة في مناطق المروج للجينات. عند وجود هذا التكوين ، يمكن ميثلة عضو السيتوزين في الزوج (تتم إضافة مجموعة ميثيل). يغير هذا التعديل كيفية تفاعل الحمض النووي مع البروتينات ، بما في ذلك بروتينات الهيستون التي تتحكم في الوصول إلى المنطقة. يتم لف مناطق الحمض النووي عالية الميثيل (شديدة الميثيل) ذات الهيستونات المنزوعة الأسيتيل بإحكام وغير نشطة نسبيًا.

يسمى هذا النوع من التنظيم الجيني بالتنظيم اللاجيني. الوراثة اللاجينية تعني "حول علم الوراثة". التغييرات التي تحدث لبروتينات الهيستون والحمض النووي لا تغير تسلسل النوكليوتيدات وليست دائمة. بدلاً من ذلك ، تكون هذه التغييرات مؤقتة (على الرغم من أنها غالبًا ما تستمر من خلال جولات متعددة من الانقسام الخلوي) وتغير بنية الكروموسومات (مفتوحة أو مغلقة) حسب الحاجة. يمكن تشغيل الجين أو إيقاف تشغيله اعتمادًا على الموقع والتعديلات على بروتينات الهيستون والحمض النووي. إذا تم نسخ الجين ، يتم تعديل بروتينات الهيستون والحمض النووي المحيط بالمنطقة الصبغية التي تشفر ذلك الجين. يؤدي هذا إلى فتح منطقة الكروموسومات للسماح بالوصول إلى بوليميراز الحمض النووي الريبي والبروتينات الأخرى ، التي تسمى عوامل النسخ ، للارتباط بمنطقة المروج ، الموجودة في الجزء العلوي من الجين ، وبدء النسخ. إذا كان الجين سيظل مغلقًا أو صامتًا ، فإن بروتينات الهيستون والحمض النووي لها تعديلات مختلفة تشير إلى تكوين كروموسومي مغلق. في هذا التكوين المغلق ، لا يمكن لعوامل النسخ والبوليميراز RNA الوصول إلى الحمض النووي ولا يمكن أن يحدث النسخ (الشكل 2).

شاهد هذا الفيديو الذي يصف كيف يتحكم التنظيم اللاجيني في التعبير الجيني.

يمكن العثور على رابط لعناصر تفاعلية في أسفل هذه الصفحة.

باختصار: تنظيم الجينات الوراثية الوراثية حقيقية النواة

في الخلايا حقيقية النواة ، تحدث المرحلة الأولى من التحكم في التعبير الجيني على المستوى اللاجيني. تتحكم الآليات اللاجينية في الوصول إلى منطقة الكروموسومات للسماح بتشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها. تتحكم هذه الآليات في كيفية تكدس الحمض النووي في النواة من خلال تنظيم مدى إحكام الالتفاف حول بروتينات الهيستون. إضافة أو إزالة التعديلات الكيميائية (أو الأعلام) لبروتينات الهيستون أو إشارات الحمض النووي للخلية لفتح أو إغلاق منطقة صبغية. لذلك ، يمكن للخلايا حقيقية النواة التحكم في ما إذا كان يتم التعبير عن الجين عن طريق التحكم في إمكانية الوصول إلى عوامل النسخ وربط بوليميريز الحمض النووي الريبي لبدء النسخ.


13.2: تنظيم الجينات الوراثية الوراثية حقيقية النواة - علم الأحياء

يقوم الجينوم البشري بترميز أكثر من 20000 جين لكل زوج من 23 زوجًا من الكروموسومات البشرية يشفر آلاف الجينات. يتم جرح الحمض النووي في النواة بدقة ولفه وضغطه في الكروموسومات بحيث يتلاءم مع النواة. يتم تنظيمها أيضًا بحيث يمكن الوصول إلى مقاطع محددة حسب الحاجة بواسطة نوع خلية معين.

المستوى الأول من التنظيم ، أو التعبئة ، هو لف خيوط الحمض النووي حول بروتينات هيستون. تقوم الهيستونات بتجميع وترتيب الحمض النووي في وحدات هيكلية تسمى المجمعات النووية ، والتي يمكنها التحكم في وصول البروتينات إلى مناطق الحمض النووي (الشكل 1 أ). تحت المجهر الإلكتروني ، فإن هذا اللف للحمض النووي حول بروتينات الهيستون لتشكيل النيوكليوسومات يشبه حبات صغيرة على سلسلة (الشكل 1 ب). يمكن لهذه الحبيبات (بروتينات هيستون) أن تتحرك على طول السلسلة (DNA) وتغير بنية الجزيء.

الشكل 1. يتم طي الحمض النووي حول بروتينات هيستون لإنشاء مجمعات نيوكليوسوم (أ). تتحكم هذه النيوكليوسومات في وصول البروتينات إلى الحمض النووي الأساسي. عند النظر إليها من خلال المجهر الإلكتروني (ب) ، تبدو النيوكليوسومات مثل خرز على خيط. (الائتمان "صورة مجهرية": تعديل العمل بواسطة كريس وودكوك)

إذا كان من المقرر نسخ ترميز الحمض النووي لجين معين إلى RNA ، فإن النيوكليوسومات المحيطة بتلك المنطقة من الحمض النووي يمكن أن تنزلق أسفل الحمض النووي لفتح تلك المنطقة الصبغية المحددة والسماح لآلية النسخ (RNA polymerase) لبدء النسخ (الشكل 2). يمكن أن تتحرك النيوكليوسومات لفتح بنية الكروموسوم لفضح جزء من الحمض النووي ، ولكن تفعل ذلك بطريقة محكمة للغاية.

سؤال الممارسة

الشكل 2. يمكن أن تنزلق النيوكليوسومات على طول الحمض النووي. عندما تكون النيوكليوسومات متقاربة عن بعضها البعض (أعلى) ، لا يمكن لعوامل النسخ أن تترابط ويتوقف التعبير الجيني. عندما تكون النيوكليوسومات متباعدة (أسفل) ، ينكشف الحمض النووي. يمكن أن ترتبط عوامل النسخ ، مما يسمح بالتعبير الجيني. تؤثر التعديلات على الهيستونات والحمض النووي على التباعد بين الجسيمات النووية.

في الإناث ، يتم تعطيل أحد الكروموسومين X أثناء التطور الجنيني بسبب التغيرات اللاجينية في الكروماتين. ما هو التأثير الذي تعتقد أن هذه التغييرات سيكون له على التعبئة nucleosome؟

يسمى هذا النوع من التنظيم الجيني بالتنظيم اللاجيني. الوراثة اللاجينية تعني "حول علم الوراثة". التغييرات التي تحدث لبروتينات الهيستون والحمض النووي لا تغير تسلسل النوكليوتيدات وليست دائمة. بدلاً من ذلك ، تكون هذه التغييرات مؤقتة (على الرغم من أنها غالبًا ما تستمر من خلال جولات متعددة من الانقسام الخلوي) وتغير بنية الكروموسومات (مفتوحة أو مغلقة) حسب الحاجة. يمكن تشغيل الجين أو إيقاف تشغيله اعتمادًا على الموقع والتعديلات على بروتينات الهيستون والحمض النووي.

شاهد هذا الفيديو الذي يصف كيف يتحكم التنظيم اللاجيني في التعبير الجيني.

باختصار: تنظيم الجينات الوراثية الوراثية حقيقية النواة

في الخلايا حقيقية النواة ، تحدث المرحلة الأولى من التحكم في التعبير الجيني على المستوى اللاجيني. تتحكم الآليات اللاجينية في الوصول إلى منطقة الكروموسومات للسماح بتشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها. تتحكم هذه الآليات في كيفية تكدس الحمض النووي في النواة من خلال تنظيم مدى إحكام الالتفاف حول بروتينات الهيستون. إضافة أو إزالة التعديلات الكيميائية (أو الأعلام) لبروتينات الهيستون أو إشارات الحمض النووي للخلية لفتح أو إغلاق منطقة صبغية. لذلك ، يمكن للخلايا حقيقية النواة التحكم في ما إذا كان يتم التعبير عن الجين عن طريق التحكم في إمكانية الوصول إلى عوامل النسخ وربط بوليميريز الحمض النووي الريبي لبدء النسخ.


إستجابة مجانية

في الخلايا السرطانية ، يؤدي التغيير في التعديلات اللاجينية إلى إيقاف تشغيل الجينات التي يتم التعبير عنها بشكل طبيعي. افتراضيًا ، كيف يمكنك عكس هذه العملية لإعادة تشغيل هذه الجينات؟

يمكنك إنشاء الأدوية التي تعكس عمليات الوراثة اللاجينية (لإضافة علامات أستلة هيستون أو لإزالة مثيلة الحمض النووي) وإنشاء تكوين كروموسومي مفتوح.

أظهرت دراسة علمية أن سلوك الأمومة عند الفئران يؤثر على استجابة صغارها للضغط. أظهرت الفئران التي ولدت ونشأت مع أمهات يقظات نشاطًا منخفضًا لجينات الاستجابة للتوتر في وقت لاحق من الحياة ، في حين أن الفئران التي لديها أمهات غافلات كانت تتمتع بتنشيط عالٍ لجينات الاستجابة للضغط في نفس الموقف. أظهرت دراسة إضافية قامت بتبديل الجراء عند الولادة (أي أن الفئران التي ولدت لأمهات غير مهتمات نشأت مع أمهات يقظات والعكس صحيح) أظهرت نفس التأثير الإيجابي للأمومة اليقظة. كيف تفسر الوراثة و / أو علم التخلق نتائج هذه الدراسة؟

تشير مبادلة الجراء عند الولادة إلى أن الجينات الموروثة من الأمهات اليقظات أو غير المنتبهات لا تفسر استجابات الفئران للتوتر في وقت لاحق من الحياة. وبدلاً من ذلك ، وجد الباحثون أن الأمومة اليقظة تسببت في مثيلة الجينات التي تتحكم في التعبير عن مستقبلات التوتر في الدماغ. وهكذا ، فإن الفئران التي تلقت رعاية الأم اليقظة أظهرت تغيرات جينية حدت من التعبير عن جينات الاستجابة للتوتر ، وكان التأثير دائمًا على مدى حياتها.

تظهر بعض أمراض المناعة الذاتية ارتباطًا إيجابيًا مع انخفاض التعبير بشكل كبير عن هيستون ديستيلاز 9 (HDAC9 ، إنزيم يزيل مجموعات الأسيتيل من الهستونات). لماذا يتسبب انخفاض التعبير عن HDAC9 في إنتاج الخلايا المناعية لجينات التهابية في أوقات غير مناسبة؟

يقلل أستيل الهيستون من الشحنة الإيجابية لبروتينات الهيستون ، مما يؤدي إلى إرخاء الحمض النووي الملتف حول الهستونات. يمكن لهذا الحمض النووي الخفيف أن يتفاعل بعد ذلك مع عوامل النسخ للتعبير عن الجينات الموجودة في تلك المنطقة. عادة ، بمجرد عدم الحاجة إلى الجين ، تقوم إنزيمات هيستون ديستيلاز بإزالة مجموعات الأسيتيل من الهستونات بحيث يصبح الحمض النووي جرحًا بإحكام ولا يمكن الوصول إليه مرة أخرى. ومع ذلك ، عندما يكون هناك عيب في HDAC9 ، فقد لا يحدث نزع الأسيتيل. في الخلية المناعية ، قد يعني هذا أن الجينات الالتهابية التي تم توفيرها أثناء الإصابة لا يتم لفها بإحكام حول الهستونات.


CH450 و CH451: الكيمياء الحيوية - تحديد الحياة على المستوى الجزيئي

13.1 لائحة الجينات بدائية النواة

13.2 لائحة الجينات حقيقية النواة

13.3 تفاعلات البروتين والحمض النووي

13.4 علم التخلق والوراثة عبر الأجيال

13.5 المراجع

تحتوي كل خلية نواة في كائن متعدد الخلايا على نسخ من نفس الحمض النووي. وبالمثل ، تحتوي جميع الخلايا في ثقافتين بكتيريتين نقيتين تم تلقيحهما من نفس مستعمرة البداية على نفس الحمض النووي ، باستثناء التغييرات التي تنشأ من الطفرات التلقائية. إذا كانت كل خلية في كائن متعدد الخلايا لها نفس الحمض النووي ، فكيف تظهر هذه الخلايا في أجزاء مختلفة من جسم الكائن الحي خصائص مختلفة؟ وبالمثل ، كيف يمكن للخلايا البكتيرية نفسها داخل ثقافتين نقيتين معرضتين لظروف بيئية مختلفة أن تظهر أنماطًا ظاهرية مختلفة؟ في كلتا الحالتين ، لا تقوم كل خلية متطابقة وراثيا بتشغيل أو التعبير عن نفس مجموعة الجينات. يتم التعبير فقط عن مجموعة فرعية من البروتينات في الخلية في وقت معين.

يحتوي الحمض النووي الجينومي على كليهما الجينات الهيكلية، الذي يشفر المنتجات التي تعمل كتراكيب خلوية أو إنزيمات ، و الجينات التنظيمية، الذي يشفر المنتجات التي تنظم التعبير الجيني. إن التعبير عن الجين هو عملية شديدة التنظيم. في حين أن تنظيم التعبير الجيني في الكائنات متعددة الخلايا يسمح بالتمايز الخلوي ، في الكائنات أحادية الخلية مثل بدائيات النوى ، فإنه يضمن بشكل أساسي عدم إهدار موارد الخلية في صنع البروتينات التي لا تحتاجها الخلية في ذلك الوقت.

إن توضيح الآليات التي تتحكم في التعبير الجيني مهم لفهم صحة الإنسان. تؤدي الأعطال في هذه العملية لدى الإنسان إلى الإصابة بالسرطان وأمراض أخرى. إن فهم التفاعل بين التعبير الجيني لمُمْرض وتلك الخاصة بمضيفه البشري مهم لفهم مرض مُعدٍ معين. يتضمن تنظيم الجينات شبكة معقدة من التفاعلات داخل خلية معينة بين الإشارات من بيئة الخلية ، وإشارات الجزيئات داخل الخلية ، والحمض النووي للخلية. تؤدي هذه التفاعلات إلى التعبير عن بعض الجينات وقمع البعض الآخر حسب الظروف.

تشترك بدائيات النوى وحقيقيات النوى في بعض أوجه التشابه في آلياتها لتنظيم التعبير الجيني ، ومع ذلك ، فإن التعبير الجيني في حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا بسبب الفصل الزمني والمكاني بين عمليات النسخ والترجمة. وهكذا ، على الرغم من أن معظم تنظيم التعبير الجيني يحدث من خلال التحكم النسخي في بدائيات النوى ، فإن تنظيم التعبير الجيني في حقيقيات النوى يحدث على مستوى النسخ وبعد النسخ (بعد إجراء النسخة الأولية).

13.1 لائحة الجينات بدائية النواة

في البكتيريا والعتائق ، عادةً ما يتم ترميز البروتينات الهيكلية ذات الوظائف ذات الصلة معًا داخل الجينوم في كتلة تسمى an أوبرون ويتم نسخها معًا تحت سيطرة شخص واحد المروجين, مما أدى إلى تشكيل أ نسخة متعددة السلاسل(الشكل 13.1). بهذه الطريقة ، يمكن التحكم في تنظيم نسخ جميع الجينات الهيكلية التي تشفر الإنزيمات التي تحفز العديد من الخطوات في مسار كيميائي حيوي واحد في وقت واحد ، لأنها إما ستكون مطلوبة جميعًا في نفس الوقت ، أو لن تكون هناك حاجة إلى أي منها. على سبيل المثال ، في بكتريا قولونية، جميع الجينات الهيكلية التي تشفر الإنزيمات اللازمة لاستخدام اللاكتوز كمصدر للطاقة يتم ترميزها بجانب بعضها البعض في اللاكتوز (أو لاك) مشغل تحت سيطرة مروج واحد ، و لاك المروجين. كان العالمان الفرنسيان فرانسوا جاكوب (1920-2013) وجاك مونود من معهد باستير أول من أظهر تنظيم الجينات البكتيرية في أوبرا من خلال دراساتهما حول لاك مشغل بكتريا قولونية. لهذا العمل ، حصلوا على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب في عام 1965.

الشكل 13.1 تمثيل تخطيطي لمشغل. في بدائيات النوى ، غالبًا ما يتم تنظيم الجينات الهيكلية للوظيفة ذات الصلة معًا على الجينوم ونسخها معًا تحت سيطرة مروج واحد. تشمل المنطقة التنظيمية للمشغل كلاً من المروج والمشغل. إذا ارتبط القامع بالمشغل ، فلن يتم نسخ الجينات الهيكلية. بدلاً من ذلك ، قد ترتبط المنشطات بالمنطقة التنظيمية ، مما يعزز النسخ.

يتضمن كل مشغل تسلسلات DNA التي تؤثر على النسخ الخاص بها ، وتقع هذه في منطقة تسمى المنطقة التنظيمية. تشمل المنطقة التنظيمية المروج والمنطقة المحيطة بالمروج الذي عوامل النسخيمكن للبروتينات المشفرة بواسطة جينات تنظيمية الارتباط. تؤثر عوامل النسخ على ارتباط ملفات بوليميراز الحمض النووي الريبي المروج والسماح لتقدمها لنسخ الجينات الهيكلية. أ كاظمة هو عامل نسخ يمنع نسخ الجين استجابة لمحفز خارجي من خلال الارتباط بتسلسل DNA داخل المنطقة التنظيمية التي تسمى المشغل أو العامل, الذي يقع بين موقع ربط RNA polymerase للمروج وموقع البدء النسخي للجين الهيكلي الأول. يمنع ربط القامع فعليًا بوليميراز الحمض النووي الريبي من نسخ الجينات الهيكلية. على العكس من ذلك ، فإن ملف المنشط هو عامل نسخ يزيد من نسخ الجين استجابة لمحفز خارجي عن طريق تسهيل ارتباط بوليميراز الحمض النووي الريبي بالمحفز. ان محفزهو نوع ثالث من الجزيئات التنظيمية ، وهو جزيء صغير ينشط النسخ أو يثبطه من خلال التفاعل مع مثبط أو منشط.

في بدائيات النوى ، هناك أمثلة على العوامل التي تتطلب منتجاتها الجينية بشكل متسق إلى حد ما ، وبالتالي ، فإن تعبيرها غير منظم. هذه الأوبرا هي معبر عنها بشكل جوهري، مما يعني أنه يتم نسخها وترجمتها بشكل مستمر لتزويد الخلية بمستويات وسيطة ثابتة من منتجات البروتين. تقوم هذه الجينات بترميز الإنزيمات المشاركة في وظائف التدبير المنزلي المطلوبة للصيانة الخلوية ، بما في ذلك تكرار الحمض النووي ، والإصلاح ، والتعبير ، وكذلك الإنزيمات المشاركة في التمثيل الغذائي الأساسي. على النقيض من ذلك ، هناك عوامل أخرى بدائية النواة يتم التعبير عنها فقط عند الحاجة ويتم تنظيمها بواسطة الكابتات والمنشطات والمحفزات.

عادة ما يتم التحكم في عوامل التشغيل بدائية النواة عن طريق ربط المكثفات بمناطق المشغل ، وبالتالي منع نسخ الجينات الهيكلية. يتم تصنيف هذه الأوبرا على أنها إما العوامل القابلة للقمعأو الأوبرا المحرضة. العوامل القابلة للقمع ، مثل التربتوفان (trp) أوبراون ، عادةً ما يحتوي على جينات ترميز الإنزيمات اللازمة لمسار التخليق الحيوي. طالما أن منتج المسار ، مثل التربتوفان ، لا يزال مطلوبًا من قبل الخلية ، سيستمر التعبير عن مشغل قابل للقمع. ومع ذلك ، عندما يبدأ ناتج مسار التخليق الحيوي في التراكم في الخلية ، مما يلغي الحاجة إلى استمرار الخلية في إنتاج المزيد ، يتم قمع تعبير الأوبون. بالمقابل الأوبرا المحرضة, مثل ال لاك أوبرون من بكتريا قولونية، غالبًا ما تحتوي على جينات ترميز الإنزيمات في مسار يشارك في عملية التمثيل الغذائي لركيزة معينة مثل اللاكتوز. هذه الإنزيمات مطلوبة فقط عندما تكون هذه الركيزة متاحة ، وبالتالي فإن التعبير عن الأوبرونات عادة ما يتم تحفيزها فقط في وجود الركيزة.

مشغل trp: مشغل قابل للقمع

بكتريا قولونية يمكن توليف التربتوفان باستخدام الإنزيمات المشفرة بواسطة خمسة جينات هيكلية موجودة بجانب بعضها البعض في trp أوبرون (الشكل 13.2).عندما يكون التربتوفان البيئي منخفضًا ، يتم تشغيل الأوبرا. هذا يعني أن النسخ يبدأ ، ويتم التعبير عن الجينات ، ويتم تصنيع التربتوفان. ومع ذلك ، إذا كان التربتوفان موجودًا في البيئة ، فإن trp تم إيقاف تشغيل operon. لا يحدث النسخ ولا يتم تصنيع التربتوفان.

عندما لا يكون التربتوفان موجودًا في الخلية ، لا يرتبط القامع في حد ذاته بالمشغل ، لذلك يكون العامل نشطًا ويتم تصنيع التربتوفان. ومع ذلك ، عندما يتراكم التربتوفان في الخلية ، يرتبط جزيئين من التربتوفان بـ trp مثبط الجزيء ، الذي يغير شكله ، مما يسمح له بالارتباط بـ trp المشغل أو العامل. هذا الربط للشكل النشط لملف trp مانع الضغط للمشغل يمنع بوليميراز الحمض النووي الريبي من نسخ الجينات الهيكلية ، ويوقف التعبير عن الأوبون. وبالتالي ، فإن المنتج الفعلي لمسار التخليق الحيوي الذي يتحكم فيه الأوبرا ينظم تعبير الأوبون.

الشكل 13.2 مشغل Trp. الجينات الهيكلية الخمسة اللازمة لتصنيع التربتوفان في بكتريا قولونية تقع بجوار بعضها البعض في trp أوبرون. عندما يكون التربتوفان غائبًا ، لا يرتبط بروتين الكابح بالمشغل ، ويتم نسخ الجينات. عندما يكون التربتوفان وفيرًا ، يربط التربتوفان بروتين الكابح في تسلسل المشغل. هذا يمنع فعليًا بوليميريز الحمض النووي الريبي من نسخ جينات التخليق الحيوي للتربتوفان.

أوبيرون لاك: أوبيرون محرض

ال لاك أوبرون هو مثال على الأوبرا المحرض هذا أيضًا قابل للتنشيط في حالة عدم وجود الجلوكوز. ال لاك أوبرون يشفر ثلاثة جينات هيكلية ، لاكز ، لاسي ، و لاكا ضروري للحصول على اللاكتوز ثنائي السكاريد ومعالجته من البيئة (الشكل 13.3 أ).

الشكل 13.3 النشاط البيولوجي لأوبيرون لاك. (أ) تمثيل تخطيطي لـ لاك أوبرون في بكتريا قولونية. يحتوي lac operon على ثلاثة جينات هيكلية ، lacZ ، lacY ، و lacA التي تشفر β-galactosidase ، permease ، و galactoside acetyltransferase ، على التوالي. المروج (ع) والمشغل (س) يتم عرض التسلسلات التي تتحكم في التعبير عن المعامل. المنبع من لاك أوبرون هو لاك الجين الكابح ، لاسييسيطر عليها لاسي المروجين (ص). (ب) يظهر تثبيط مثبط اللاكتوز للتعبير الجيني لأوبيرون اللاكتوز في غياب اللاكتوز. ال لاك يرتبط المانع بتسلسل المشغل للأوبون ويمنع إنزيم بوليميريز الحمض النووي الريبي المرتبط بالمحفز (ع) من بدء النسخ. (ج) في وجود اللاكتوز ، يتم تحويل بعض اللاكتوز إلى ألولاكتوز ، الذي يربط ويثبط نشاط لاك كاظمة. ال لاك لا يمكن لمركب مثبط الأولاكتوز الارتباط بمنطقة المشغل في المشغل ، مما يؤدي إلى تحرير بوليميريز الحمض النووي الريبي والتسبب في بدء النسخ. التعبير عن لاك تمكن جينات الأوبون من تفتيت اللاكتوز واستخدامه كمصدر غذائي داخل الكائن الحي.

ال لاكز الجين يشفر إنزيم β-galactosidase (β-gal) المسؤول عن التحلل المائي للاكتوز إلى سكريات بسيطة مثل الجلوكوز والجالاكتوز (الشكل 13.4 أ). يمكن أن يتوسط إنزيم β-gal أيضًا في انهيار الركيزة البديلة 5-برومو-4-كلورو -3-إندوليل- β-D-galactopyranoside (Xgal) (الشكل 13.4 ب). منتج التكسير ، 5-برومو-4-كلورو -3-هيدروكسي إندول & # 8211 1, يتقلص تلقائيًا لتشكيل المنتج الأزرق بشكل مكثف ، 5،5 & # 8242-dibromo-4،4 & # 8242-dichloro-indigo & # 8211 2. وبالتالي ، كان Xgal أداة بحث قيمة ، ليس فقط في دراسة النشاط الأنزيمي لـ β-gal ، ولكن أيضًا في تطوير نظام استنساخ الحمض النووي الأزرق والأبيض الشائع الاستخدام والذي يستخدم إنزيم β-gal كعلامة في تجارب الاستنساخ الجزيئي.

يحتوي lac operon على جينات أخرى ، بالإضافة إلى لاكز (الشكل 13.3 أ). ال لاسي الجين يشفر النفاذية التي تزيد من امتصاص اللاكتوز في الخلية و لاكا يشفر إنزيم galactoside acetyltransferase (GAT). لم يتم توضيح الوظيفة الدقيقة لـ GAT أثناء استقلاب اللاكتوز بشكل قاطع ولكن يُعتقد أن الأسيتيل يلعب دورًا في نقل السكريات المعدلة.

الشكل 13.4 التفاعلات التي يتحكم فيها تعبير لاك أوبيرون. (أ) يُمكِّن التعبير عن إنزيم β-galactosidase من تكسير اللاكتوز إلى السكريات البسيطة والجلوكوز والجالاكتوز من أجل بكتريا قولونية لاستخدامه كمورد غذائي. (ب) يتوسط إنزيم β-galactosidase أيضًا في انهيار الركيزة غير الأصلية 5-برومو-4-كلورو-3-إندوليل- β-D-galactopyranoside (Xgal). منتج الانهيار (1) 5-برومو-4-كلورو-3-هيدروكسي إندول يتحول بسرعة إلى منتج أزرق مكثف (2) 5،5 & # 8242-ديبرومو-4،4 & # 8242-ثنائي كلورو-نيلي مما يجعله أداة مفيدة للجزيئات مادة الاحياء. (ج) β-ديمكن أن يعمل -1-ثيوجالاكتوبيرانوسيد (IPTG) كمحفز غير أصلي لأوبيرون اللاكتوز. يحاكي تركيبة اللاكتوز ويرتبط مع لاك ريبريسور.

بالنسبة إلى لاك يجب التعبير عن الأوبرا ، يجب أن يكون اللاكتوز موجودًا. هذا منطقي بالنسبة للخلية لأنه سيكون من الإسراف في إنتاج الإنزيمات لمعالجة اللاكتوز إذا لم يكن اللاكتوز متاحًا.

في حالة عدم وجود اللاكتوز ، فإن لاسي يتم التعبير عن الجين بشكل أساسي ، معربًا عن لاك بروتين مثبط (الشكل 13.3 ب). يرتبط ضاغط lac بمنطقة المشغل في لاك الأوبرا يمنع جسديا بوليميراز الحمض النووي الريبي من نسخ الجينات الهيكلية (الشكل 13.3 ب). ومع ذلك ، عند وجود اللاكتوز ، يتم تحويل اللاكتوز داخل الخلية إلى الأولاكتوز. يعمل Allolactose بمثابة محفز جزيء ملزم بـ كاظمة وتغيير شكله بحيث لا يعود قادراً على الارتباط بـ DNA المشغل (الشكل 13.3 ج). إزالة القامع في وجود اللاكتوز يسمح بوليميراز الحمض النووي الريبي للتنقل عبر منطقة المشغل وبدء نسخ ملف لاك الجينات الهيكلية. بالإضافة إلى اللاكتوز ، كشفت التجارب المعملية أن المركب غير الطبيعي Isopropyl β-ديمكن أيضًا ربط -1-thiogalactopyranoside (IPTG) بـ لاك القامع وتسبب التعبير لاك أوبرون (الشكل 13.4 ج). على غرار Xgal ، تم استخدام هذا المركب أيضًا كأداة بحث للاستنساخ الجزيئي.

أوبيرون لاك: التنشيط بواسطة بروتين كاتابوليت المنشط

تمتلك البكتيريا عادةً القدرة على استخدام مجموعة متنوعة من الركائز كمصادر للكربون. ومع ذلك ، نظرًا لأن الجلوكوز يُفضل عادةً على الركائز الأخرى ، فإن البكتيريا لديها آليات لضمان استخدام ركائز بديلة فقط عند استنفاد الجلوكوز. بالإضافة إلى ذلك ، تمتلك البكتيريا آليات لضمان أن الجينات التي تشفر الإنزيمات لاستخدام ركائز بديلة يتم التعبير عنها فقط عندما تكون الركيزة البديلة متاحة. في الأربعينيات من القرن الماضي ، كان جاك مونود أول من أظهر تفضيل بعض الركائز على غيرها من خلال دراسته لـ بكتريا قولونيةنموه عند تربيته في وجود ركيزتين مختلفتين في وقت واحد. ولدت مثل هذه الدراسات منحنيات نمو ثنائية الأكسجين ، مثل تلك الموضحة في الشكل 13.5. على الرغم من استخدام الجلوكوز الركيزة المفضل أولاً ، بكتريا قولونية ينمو بسرعة ولا توجد إنزيمات أيض اللاكتوز. ومع ذلك ، بمجرد استنفاد مستويات الجلوكوز ، تتباطأ معدلات النمو ، مما يؤدي إلى التعبير عن الإنزيمات اللازمة لعملية التمثيل الغذائي للركيزة الثانية ، اللاكتوز. لاحظ كيف يكون معدل النمو في اللاكتوز أبطأ ، كما يتضح من الانحدار المنخفض لمنحنى النمو.

الشكل 13.5. استخدام الجلوكوز في بكتريا قولونية.عندما نمت في وجود ركيزتين ، بكتريا قولونية يستخدم الركيزة المفضلة (في هذه الحالة الجلوكوز) حتى يتم استنفادها. بعد ذلك ، يتم التعبير عن الإنزيمات اللازمة لعملية التمثيل الغذائي للركيزة الثانية واستئناف النمو ، وإن كان بمعدل أبطأ.

إن القدرة على التحول من استخدام الجلوكوز إلى ركيزة أخرى مثل اللاكتوز هي نتيجة نشاط إنزيم يسمى إنزيم IIA (EIIA). عندما تنخفض مستويات الجلوكوز ، تنتج الخلايا أقل من ATP من الهدم ويصبح EIIA فسفرته. يقوم EIIA الفسفوري بتنشيط adenylyl cyclase ، وهو إنزيم يحول بعض ATP المتبقية إلى AMP دوري (cAMP)، مشتق دوري من AMP وجزيء إشارة مهم يشارك في استقلاب الجلوكوز والطاقة في بكتريا قولونية (الشكل 13.6). نتيجة لذلك ، تبدأ مستويات cAMP في الارتفاع في الخلية. هذا مؤشر للخلية ، على أن مستويات الطاقة الإجمالية منخفضة وأن ATP آخذ في النفاد.

الشكل 13.6. تحويل ATP إلى cAMP. عندما تنخفض مستويات ATP بسبب استنفاد الجلوكوز ، يتم تحويل بعض ATP المتبقية إلى cAMP بواسطة adenylyl cyclase. وبالتالي ، فإن زيادة مستويات cAMP تشير إلى استنفاد الجلوكوز.

ال لاك يلعب operon أيضًا دورًا في هذا التحول من استخدام الجلوكوز إلى استخدام اللاكتوز. عندما يكون الجلوكوز نادرًا ، يرتبط cAMP المتراكم الناتج عن زيادة نشاط إنزيم adenylyl cyclase بـ بروتين منشط الكاتابوليت (CAP)، المعروف أيضًا باسم بروتين مستقبل cAMP (CRP). يرتبط المجمع بمنطقة المروج لـ لاك أوبرون (الشكل 13.7). في المناطق التنظيمية لهذه العوامل ، يقع موقع ربط CAP في بداية موقع ربط بوليميريز RNA في المروج. يزيد ارتباط معقد CAP-cAMP بهذا الموقع من قدرة ربط RNA polymerase بمنطقة المروج لبدء نسخ الجينات الهيكلية. وهكذا ، في حالة لاك أوبرون ، لحدوث النسخ ، يجب أن يكون اللاكتوز موجودًا (إزالة بروتين مثبط اللاكتوز) ويجب استنفاد مستويات الجلوكوز (مما يسمح بربط البروتين المنشط). عندما تكون مستويات الجلوكوز مرتفعة ، يكون هناك قمع هدم للأوبرونات التي ترمز الإنزيمات من أجل التمثيل الغذائي للركائز البديلة. بسبب انخفاض مستويات cAMP في ظل هذه الظروف ، لا توجد كمية كافية من مجمع CAP-cAMP لتنشيط نسخ هذه الأوبرا.

الشكل 13.7 تأثير CAP على لاك مشغل. (أ) في وجود cAMP ، يرتبط CAP بمروجي الأوبرا ، مثل لاك أوبرون ، الذي يشفر الجينات للإنزيمات لاستخدام ركائز بديلة. (ب) ل لاك يجب التعبير عن عامل التشغيل ، يجب أن يكون هناك تنشيط بواسطة cAMP-CAP بالإضافة إلى إزالة مثبط lac من المشغل.

الردود العالمية من بدائيات النوى

في بدائيات النوى ، هناك أيضًا عدة مستويات أعلى من التنظيم الجيني التي لديها القدرة على التحكم في نسخ العديد من العوامل ذات الصلة في وقت واحد استجابةً لإشارة بيئية. تسمى مجموعة من العوامل التي يتم التحكم فيها في وقت واحد أ ريجولون.

إنذار

عند استشعار الضغط الوشيك ، تغير بدائيات النوى التعبير عن مجموعة متنوعة من أوبرا للرد بالتنسيق. يفعلون ذلك من خلال إنتاج المنبهات، وهي مشتقات النوكليوتيدات الصغيرة داخل الخلايا ، مثل غوانوزين بينتافوسفات (pppGpp) (الشكل 13.8).

الشكل 13.8 هيكل غوانوزين خماسي الفوسفات (pppGpp)

تغير المنبهات الجينات التي يتم التعبير عنها وتحفز التعبير عن جينات محددة للاستجابة للتوتر. على سبيل المثال ، تشارك إشارات pppGpp في الاستجابة الصارمة للبكتيريا ، مما يتسبب في تثبيط تخليق الحمض النووي الريبي (RNA) عندما يكون هناك نقص في الأحماض الأمينية الموجودة. يؤدي هذا إلى انخفاض الترجمة وبالتالي الحفاظ على الأحماض الأمينية الموجودة. علاوة على ذلك ، يتسبب pppGpp في تنظيم العديد من الجينات الأخرى المشاركة في الاستجابة للضغط مثل جينات امتصاص الأحماض الأمينية (من الوسائط المحيطة) والتخليق الحيوي.

يبدو أن استخدام المنبهات لتغيير التعبير الجيني استجابة للإجهاد مهم أيضًا في البكتيريا المسببة للأمراض. عند مواجهة آليات دفاع المضيف والظروف القاسية الأخرى أثناء الإصابة ، يتم تنظيم العديد من المشغلات التي تشفر جينات الفوعة استجابةً لإشارات الإنذار. معرفة هذه الاستجابات هو المفتاح للقدرة على فهم كامل لعملية عدوى العديد من مسببات الأمراض وتطوير العلاجات لمواجهة هذه العملية.

إدراك النصاب

استشعار النصاب (QS) هو آلية اتصال بين الخلايا للبكتيريا تستخدم لتنسيق أنشطة الخلايا الفردية في مستوى السكان استجابةً للمحيط من خلال إنتاج وإدراك جزيئات الإشارة القابلة للانتشار مثل Acyl Homoserine Lactones أو الببتيدات المفردة الصغيرة (الشكل 13.9). تعد جزيئات الإشارة ، ومستقبل الإشارة ، وجزيئات الإشارة ثلاثة عناصر أساسية في آلية دارة QS الأساسية (الشكل 13.9). يتم أيضًا تضمين البروتينات التي تولد إشارات ترميز الجينات ضمن الجينات المستهدفة QS. هذا يشكل حلقة تغذية مرتدة تلقائية لتعديل توليد جزيئات الإشارة. يتم تنظيم العديد من السلوكيات البكتيرية بما في ذلك التعبير عن عوامل الفوعة ، وإنتاج المستقلبات الثانوية ، وتكوين الأغشية الحيوية ، والحركة ، والتألق بواسطة QS. من خلال الشبكات التنظيمية المعقدة ، تكون البكتيريا قادرة على التعبير عن الجينات المقابلة وفقًا لحجم سكانها والتصرف بطريقة منسقة.

الشكل 13.9 أمثلة على مسارات استشعار النصاب. (اللوحة اليسرى) آلية استشعار النصاب النموذجي سالبة الجرام. تمرر جزيئات لاكتون أسيل هوموسيرين ، التي تم تصنيعها بواسطة LuxI ، بشكل سلبي غشاء الخلية البكتيرية وعندما يتم الوصول إلى تركيز كافٍ (مستوى العتبة) تنشط LuxR داخل الخلايا الذي ينشط فيما بعد التعبير الجيني المستهدف بطريقة منسقة. لاحظ أنه يتم عرض خلية واحدة من أجل التبسيط. ومع ذلك ، فإن اللاكتونات أسيل هوموسيرين ستنتشر وتستهدف الخلايا المجاورة داخل المستعمرة للتوسط في استجابة مجتمعية أو سكانية داخل المستعمرة البكتيرية. (اللوحة اليمنى) يتم تصنيع الببتيدات المستشعرة للنصاب بواسطة الريبوسومات البكتيرية كبروتينات مؤيدة للببتيد وتخضع لتعديلات ما بعد الترجمة أثناء الإفراز عن طريق النقل النشط. تربط الببتيدات المستشعرة للنصاب المستقبلات المرتبطة بالغشاء والتي تحصل على الفسفرة الذاتية وتنشط منظمات الاستجابة داخل الخلايا عن طريق نقل الفوسفور. تحفز منظمات الاستجابة الفسفرة هذه زيادة التعبير الجيني المستهدف.

على سبيل المثال ، بعض الأنواع الميكروبية ، مثل المكورات العنقودية الذهبية، يمكن أن تغلف مجتمعهم داخل مصفوفة منتجة ذاتيًا من المواد البوليمرية خارج الخلية المائية التي تشمل السكريات المتعددة ، والبروتينات ، والأحماض النووية ، وجزيئات الدهون. تُعرف هذه المغلفات باسم الأغشية الحيوية. تشكيل بيوفيلم على الأسطح الصلبة هي عملية متدرجة تتكون من عدة مراحل (الشكل 13.10). يبدأ بتكييف السطح من خلال الطلاء بجزيئات كبيرة من المحيط المائي ، مما يتيح التصاق عكسي أولي للكائنات الحية الدقيقة. تتمثل الخطوة التالية في تكوين روابط أقوى لا رجعة فيها على السطح ، يتبعها تكاثر وتجمع الكائنات الحية الدقيقة في مجموعات متعددة الخلايا ومتعددة الطبقات ، والتي تنتج بنشاط مصفوفة خارج الخلية. تنفصل بعض الخلايا في الأغشية الحيوية الناضجة باستمرار عن الركام ، مما يمثل مصدرًا مستمرًا للبكتيريا العوالقية التي يمكن أن تنتشر لاحقًا وتشكل مستعمرات جديدة.

الشكل 13.10 رسم تخطيطي لتشكيل الأغشية الحيوية.

تعتبر الأغشية الحيوية سببًا شائعًا للعدوى المزمنة والمتعلقة بالأجهزة الطبية والمستشفيات ، نظرًا لحقيقة أنها يمكن أن تتطور إما على الأنسجة الحيوية أو النخرية وكذلك على الأسطح الخاملة للمواد المزروعة المختلفة. علاوة على ذلك ، ترتبط الأغشية الحيوية بمقاومة عالية المستوى لمضادات الميكروبات ، وفشل العلاج المتكرر ، وزيادة معدلات المراضة والوفيات. نتيجة لذلك ، أصبحت التهابات الأغشية الحيوية والأمراض المصاحبة لها مصدر قلق كبير على الصحة وتحديًا خطيرًا لكل من الطب الحديث والصيدلة. يُظهر التقدير التقريبي أن أكثر من 60٪ من الإصابات المرتبطة بالمستشفيات تُعزى إلى الأغشية الحيوية التي تكونت على الأجهزة الطبية الساكنة ، مما يؤدي إلى أكثر من مليون حالة من المرضى المصابين سنويًا وأكثر من مليار دولار من تكاليف العلاج بالمستشفى سنويًا في الولايات المتحدة. .

تشترك عدوى البيوفيلم في بعض الخصائص المشتركة: التطور البطيء في واحدة أو أكثر من النقاط الساخنة ، وتأخر المظاهر السريرية ، والمثابرة لأشهر أو سنوات ، عادة مع فترات متبادلة من التفاقم الحاد وغياب الأعراض السريرية. على الرغم من أنها أقل عدوانية من الالتهابات الحادة ، إلا أن علاجها يمثل تحديًا إلى حد كبير. السبب الرئيسي لما سبق ذكره هو انخفاض حساسية الأغشية الحيوية للعوامل المضادة للميكروبات والمطهرات بما يصل إلى 1000 ضعف ، فضلاً عن مقاومة الاستجابة المناعية للمضيف. وبالتالي ، فإن طرق تقليل أو منع تكوين الأغشية الحيوية الرقيقة مطلوبة بشدة. تركز غالبية طرق التحكم في الأغشية الحيوية المقترحة على: (1) منع وتقليل تكوين الأغشية الحيوية عن طريق الاختيار والتعديلات السطحية للمواد المضادة للالتصاق (2) تقنيات التنضير بما في ذلك الموجات فوق الصوتية والإجراءات الجراحية (3) تعطيل إشارات QS للغشاء الحيوي أو (4) تحقيق الاختراق المناسب للعقار وإيصاله إلى الأغشية الحيوية المشكلة عن طريق استخدام المجال الكهرومغناطيسي أو الموجات فوق الصوتية أو التنشيط الديناميكي الضوئي أو أنظمة توصيل الأدوية المحددة.

البديل العوامل

نظرًا لأن الوحدة الفرعية σ لبوليميراز الحمض النووي الريبي البكتيري تضفي خصوصية على المحفزات التي يجب نسخها ، مما يؤدي إلى تغيير σ عامل المستخدمة هي طريقة أخرى للبكتيريا لتغيير سريع وعالمي ما يتم نسخه من Regulons في وقت معين. يتعرف العامل على التسلسلات داخل بكتيريا المروجين، لذا فإن عوامل المختلفة سوف تتعرف على تسلسلات محفز مختلفة قليلاً. وبهذه الطريقة ، عندما تستشعر الخلية ظروفًا بيئية معينة ، فإنها قد تستجيب عن طريق تغيير العامل الذي تعبر عنه ، مما يؤدي إلى تحطيم العنصر القديم وإنتاج عامل جديد لنسخ العوامل المشفرة للجينات التي ستكون منتجاتها مفيدة في ظل الظروف البيئية الجديدة. على سبيل المثال ، في تكاثر البكتيريا من الأجناس عصية و المطثية (التي تشمل العديد من مسببات الأمراض) ، تتحكم مجموعة من العوامل في التعبير عن العديد من الجينات اللازمة للتكاثر استجابةً لإشارات تحفيز التبويض.

التوهين بدائية النواة ومفاتيح الريبوس

على الرغم من أن معظم التعبير الجيني يتم تنظيمه على مستوى بدء النسخ في بدائيات النوى ، إلا أن هناك أيضًا آليات للتحكم في كل من إكمال النسخ ، وكذلك الترجمة ، بشكل متزامن. منذ اكتشافها ، تم إثبات أن هذه الآليات تتحكم في إكمال النسخ والترجمة للعديد من المشغلات بدائية النواة. نظرًا لأن هذه الآليات تربط تنظيم النسخ والترجمة بشكل مباشر ، فهي خاصة بدائيات النوى ، لأن هذه العمليات يتم فصلها فعليًا في حقيقيات النوى.

أحد هذه الأنظمة التنظيمية هو توهينحيث الثانوية هياكل حلقة الساق تشكلت في نهاية 5 'من mRNA التي يتم نسخها تحديد ما إذا كان النسخ لإكمال تخليق هذا mRNA سيحدث وما إذا كان سيتم استخدام هذا mRNA للترجمة. إلى جانب آلية القمع النسخية التي تمت مناقشتها بالفعل ، يتحكم التوهين أيضًا في التعبير عن trp أوبرون في بكتريا قولونية (الشكل 13.11). ال trp تحتوي منطقة تنظيم التشغيل على تسلسل قيادي يسمى trpL بين العامل والجين الهيكلي الأول ، الذي يحتوي على أربع امتدادات من الحمض النووي الريبي (RNA) يمكنها أن تتزاوج مع بعضها البعض في مجموعات مختلفة. عندما تتشكل حلقة جذعية فاصلة ، ينتهي النسخ ، ويطلق RNA polymerase من mRNA. ومع ذلك ، عندما تتشكل حلقة جذعية مضادة للجلد ، فإن هذا يمنع تكوين حلقة جذعية فاصلة ، لذلك يمكن لـ RNA polymerase نسخ الجينات الهيكلية.

الشكل 13.11. إضعاف النسخ والترجمة. عندما يكون التربتوفان وفيرًا ، يتم تشفير ترجمة الببتيد القائد القصير بواسطة trpL تستمر ، حلقة النهاية بين المناطق 3 و 4 أشكال ، وتنتهي النسخ. عندما يتم استنفاد مستويات التربتوفان ، تتوقف ترجمة الببتيد القائد القصير في المنطقة 1 ، مما يسمح للمنطقتين 2 و 3 بتكوين حلقة مضادة للجلد ، ويمكن لبوليميراز الحمض النووي الريبي نسخ الجينات الهيكلية للـ trp أوبرون.

تتمثل إحدى الآليات ذات الصلة للتنظيم المتزامن للنسخ والترجمة في بدائيات النوى في استخدام أ ريبوسويتش، وهي منطقة صغيرة من الحمض النووي الريبي غير المشفر توجد داخل الطرف الخامس لبعض جزيئات الرنا المرسال بدائية النواة (الشكل 13.12). قد يرتبط المحول الريبي بجزيء صغير داخل الخلايا لتثبيت بعض الهياكل الثانوية لجزيء الرنا المرسال. يحدد ارتباط الجزيء الصغير شكل بنية الحلقة الجذعية ، وبالتالي يؤثر على إكمال تخليق الرنا المرسال وتخليق البروتين.

الشكل 13.12. شكل ووظيفة Riboswitch. يمكن أن ترتبط المحولات الريبية الموجودة داخل جزيئات mRNA بدائية النواة بجزيئات صغيرة داخل الخلايا ، مما يؤدي إلى تثبيت بعض هياكل الحمض النووي الريبي ، مما يؤثر إما على إكمال تركيب جزيء mRNA نفسه (يسار) أو البروتين المصنوع باستخدام هذا mRNA (على اليمين).

13.2 لائحة الجينات حقيقية النواة

كما رأينا في الفصل 10 ، يتطلب بدء النسخ تجميع العديد من عوامل النسخ (TF) المترجمة في منطقة المروج. يمكن أن يستخدم النسخ أيضًا تفاعلات بعيدة المدى للمُحسِّنات ، والتي ترتبط في موقع بعيد من الحمض النووي وتدور حولها لتثبيت بوليميريز الحمض النووي الريبي عند المروج. يعتمد التحكم في بدء النسخ على تنشيط عامل TF ، وربط TF مع تسلسلات محددة للتعرف على الحمض النووي ، وإعادة تشكيل الكروماتين.

تنشيط عامل النسخ (TF)

يتم التعبير عن العديد من TF داخل الخلايا ويتم الاحتفاظ بها في شكل غير نشط حتى يكون التحفيز البيئي الصحيح موجودًا داخل الخلية. يمكن أن تتسبب مسارات الإشارات الخلوية في تعديلات البروتين اللاحقة للترجمة والتي تؤدي إلى تنشيط TF أو قد ترتبط الجزيئات الصغيرة جسديًا وتعديل بنية البروتين للتوسط في التنشيط. هنا سوف نستخدم أمثلة من سلسلة إشارات دورة الخلية ومسارات مستقبل هرمون الستيرويد لتسليط الضوء على بعض آليات تنشيط TF. العنصر الأساسي الذي يجب استبعاده من هذا القسم هو أن تنشيط عامل النسخ غالبًا ما يكون متعدد الاتجاهات وله العديد من التأثيرات الخلوية. اعتمادًا على نوع الخلية والظروف البيئية ، قد يتم تنشيط أو تعطيل مجموعات مختلفة من الجينات المستهدفة في المراحل النهائية. يعد تفكيك هذه التعقيدات والتأثيرات الفسيولوجية التي تحدث داخل الكائن الحي هدفًا رئيسيًا للبحث المستمر.

تنظيم دورة الخلية بواسطة p53

يعد البروتين p53 أحد أكثر البروتينات التي تمت دراستها في العلم. حتى الآن ، تظهر أكثر من 68000 بحثًا في PubMed تحتوي على p53 أو TP53 في العنوان و / أو الملخص. وُصِف في الأصل على أنه أحد الجينات الورمية (منذ أن تم تمييز الشكل المتغير وظيفيًا للبروتين لأول مرة) ، يُعرف الآن p53 على أنه أكثر مثبطات الأورام المعطلة في السرطانات البشرية. إنه عامل نسخ يتحكم في التعبير عن الجينات و miRNAs التي تؤثر على العديد من العمليات الخلوية المهمة بما في ذلك الانتشار وإصلاح الحمض النووي وموت الخلايا المبرمج (موت الخلايا المبرمج) والالتهام الذاتي والتمثيل الغذائي وهجرة الخلايا (الشكل 13.13). العديد من هذه العمليات ضرورية لمجموعة متنوعة من الأمراض والظروف البشرية التي تتجاوز السرطان ، بما في ذلك نقص التروية ، والأمراض التنكسية العصبية ، وتجديد الخلايا الجذعية ، والشيخوخة ، والخصوبة. والجدير بالذكر أن p53 له أيضًا وظائف غير نسخية ، تتراوح من نشاط نوكلياز جوهري إلى تنشيط ميتوكوندريا باك (Bcl-2 قاتل مضاد متماثل) وموت الخلايا المبرمج المستقل عن كاسباس.

كعامل نسخ ، يستجيب p53 للعديد من الإهانات السامة للجينات والضغوط الخلوية (على سبيل المثال ، تلف الحمض النووي أو تنشيط الجينات الورمية) عن طريق تحفيز أو قمع التعبير عن أكثر من مائة جين مختلف. يلعب تنظيم النسخ p53 دورًا مهيمنًا في التسبب في توقيف الخلايا التالفة ، وتسهيل إصلاحها وبقائها على قيد الحياة ، أو التسبب في موت الخلايا عند تلف الحمض النووي بشكل لا يمكن إصلاحه. يمكن أن يتسبب p53 أيضًا في توقف نمو الخلايا بشكل دائم ، وهذا أمر مقنع في الجسم الحي دليل على أن هذه الخلايا "الشائخة" تفرز عوامل تعزز تخليصها من قبل الجهاز المناعي ، مما يؤدي إلى تراجع الورم. من خلال هذه الآليات ، يساعد p53 في الحفاظ على الاستقرار الجيني داخل الكائن الحي ، مما يبرر لقبه الطويل الأمد "حارس الجينوم". وتشارك أهداف الجين p53 الأخرى في تثبيط تكوين الأوعية الدموية للخلايا السرطانية ، والهجرة ، والورم الخبيث ، وغيرها من العمليات المهمة (مثل إعادة البرمجة الأيضية) التي تعزز عادة تكوين الورم وتطوره

الشكل 13.13. يؤدي الإجهاد الخلوي إلى تنشيط نسخ p53 لأهداف المصب. عادة ، يتم الاحتفاظ بمستويات p53 منخفضة بواسطة خصمه الرئيسي ، Mdm2 ، وهو E3 ubiquitin ligase الذي هو في حد ذاته هدف نسخي لـ p53. تعمل إشارات الإجهاد ، مثل تلف الحمض النووي ، وتفعيل الجينات الورمية ونقص الأكسجة ، على تعزيز استقرار p53 ونشاطه عن طريق إحداث تعديلات ما بعد الترجمة (PTMs) و tetramerization من p53. يعمل p53 كعامل نسخ يرتبط بعناصر استجابة p53 محددة في بداية الجينات المستهدفة. يؤثر p53 على العديد من العمليات الخلوية المهمة المرتبطة بقمع الورم ، بما في ذلك التحريض (الأخضر) للشيخوخة ، والاستماتة ، وإصلاح الحمض النووي وكذلك تثبيط (أحمر) التمثيل الغذائي ، وتكوين الأوعية ، وهجرة الخلايا. يتم التوسط إلى حد كبير في هذه الوظائف من خلال تنظيم النسخ لأهدافها (تم تقديم الأمثلة).

يتم تنظيم وظيفة البروتين p53 بعد الترجمة من خلال التفاعل المنسق مع بروتينات الإشارة بما في ذلك بروتين كينازات ، و acetyltransferases ، ونقل الميثيل ، والإنزيمات المعدلة الشبيهة باليوبيكويتين (الشكل 13.14). تحدث غالبية مواقع التعديل التساهمي في أشكال لرسو الببتيد الخطي غير المنظمة جوهريًا والتي تحيط بمجال ربط الحمض النووي لـ p53 والذي يلعب دورًا في ترسيخ أو تنشيط الإنزيمات التي تتوسط التعديل التساهمي لـ p53. في الخلايا غير التالفة ، يتمتع بروتين p53 بنصف عمر قصير نسبيًا ويتحلل من خلال مسار يعتمد على ubiquitin-proteasome من خلال عمل E3 ubiquitin ligases ، مثل MDM2 (الشكل 13.13). بعد الإجهاد ، يتم فسفرة p53 في بقايا متعددة ، وبالتالي تعديل وظائفه البيوكيميائية المطلوبة لزيادة النشاط كعامل نسخ. تساعد التعديلات اللاحقة للترجمة على استقرار التكوين الرباعي للبروتين وتعزيز نقل البروتين من السيتوبلازم إلى النواة. يعمل الشكل الرباعي لـ p53 بعد ذلك على الارتباط بالحمض النووي بطريقة محددة التسلسل وإما تنشيط النسخ أو قمعه ، اعتمادًا على التسلسل المستهدف. بعض التعديلات اللاحقة للترجمة ، مثل الأستلة ، تعتمد على الحمض النووي ويمكن أن تلعب دورًا في إعادة تشكيل الكروماتين وتنشيط التعبير الجيني المستهدف p53.

شكل 13.14 مواقع التعديل ما بعد الترجمة في الصفحة 53. تمثيل تخطيطي لهيكل مجال الأحماض الأمينية 393 من p53 البشري يوضح مواقع التعديل بعد الترجمة بما في ذلك الفسفرة ، والأسيتيل ، والتواجد في كل مكان ، والميثلة ، والندرة ، والسومويليشن. الاختصارات: مجال المعاملات الطرفية N (TAD) المجال الغني بالبرولين (PRD) المجال التنظيمي للطرف C (REG) أرجينين (R) ليسين (K) سيرين (S) ثريونين (T).

وتجدر الإشارة إلى أن الطفرات أحادية النقطة التي تعدل قدرة البروتين على الفسفرة في موضع واحد ، لا تظهر عادةً انخفاضًا في استقرار أو تنشيط البروتين بعد حدوث ضرر أو إجهاد. وبالتالي ، من المحتمل أن تسمح التعديلات المتعددة بالتكرار داخل هذا المسار وتضمن تنشيط البروتين بعد حدث الإجهاد. علاوة على ذلك ، يمكن أن تؤدي البيئة داخل الخلية إلى أنماط ظاهرية مختلفة لـ p53 ، مثل تنشيط توقف النمو وعمليات إصلاح الحمض النووي (أي إذا لم يكن هناك الكثير من الضرر) أو يمكن أن يؤدي إلى تنشيط موت الخلايا المبرمج أو مسارات موت الخلية المبرمجة (على سبيل المثال ، إذا كان الضرر شديدًا بحيث لا يمكن إصلاحه).

مستقبلات هرمون الستيرويد

مستقبلات هرمون الستيرويد (SHRs) تنتمي إلى عائلة المستقبلات النووية (NRs) ،التي تعد واحدة من الفئات الأساسية لعوامل النسخ. تلعب NRs دورًا مهمًا في جميع جوانب التنمية البشرية والتمثيل الغذائي وعلم وظائف الأعضاء. نظرًا لأنها تعمل عمومًا كعوامل نسخ يتم تنشيطها بواسطة الترابط ، فهي عنصر أساسي في إشارات الخلية. تشكل NRs عائلة قديمة ومحفوظة نشأت في وقت مبكر في سلالة metazoan. يتميز التطور الجزيئي NR بالأحداث الكبرى لتكرار الجينات وفقدان الجينات. كشف التحليل الوراثي عن فصل متميز لمجالات ربط NR ligand (LBDs) إلى 4 فروع أحادية الخلية ، ومجموعة شبيهة بمستقبلات هرمون الستيرويد ، ومجموعة مستقبلات شبيهة بهرمون الغدة الدرقية ، ومجموعة مستقبلات تشبه الريتينويد X وعامل الستيرويد والعصب. مجموعة مستقبلات مثل عامل النمو / HNF4 (الشكل 13.15).

الشكل 13.15 شجرة النشوء والتطور للمستقبلات النووية & # 8217 مجال ربط يجند. أربعة فروع أحادية مميزة مرئية. تنقسم تلك الفروع أحادية النواة إلى فئات فرعية. تفصل أشجار النشوء والتطور بثقة بين هرمون الستيرويد الشبيه بهرمون الستيرويد (لون الفرع باللون الأخضر) ، ومجموعة المستقبلات الشبيهة بالريتينويد X والعامل الستيرويدي المنشأ (باللون البرتقالي المتفرع) ، ومجموعة المستقبلات الشبيهة بهرمون الغدة الدرقية (لون الفرع باللون الأزرق) ونمو الأعصاب مجموعة مستقبلات العامل الشبيه بالعامل / الخلايا الكبدية 4 (لون الفرع أصفر).

سنركز هنا على فرع المستقبلات الشبيهة بالهرمونات (SHRs). تلعب SHRs دورًا رئيسيًا في العديد من العمليات الفسيولوجية المهمة مثل تطوير الأعضاء ، والتوازن الأيضي ، والاستجابة للمنبهات الخارجية. يأتي مستقبل الإستروجين في شكلين رئيسيين ، ERα و ERβ. تشمل الأعضاء الأخرى في هذه المجموعة الفرعية مستقبلات الجلوكوكورتيكويد الملزمة للكورتيزول (GR) ، ومستقبلات القشرانيات المعدنية الملزمة للألدوستيرون (MR) ، ومستقبلات البروجسترون (PR) ، ومستقبلات الأندروجين الملزمة للديهدروتستوستيرون (DHT) (الشكل 13.16).

الشكل 13.16 نظرة عامة على عائلة مستقبلات هرمون الستيرويد (SHR). أ. شجرة النشوء والتطور لعائلة مستقبلات هرمون الستيرويد (SHR) تظهر العلاقات المتبادلة التطورية والمسافة بين المستقبلات المختلفة. استنادًا إلى المحاذاة المتوفرة في The NucleaRDB [Horn et al. ، 2001]. ب. تتكون جميع مستقبلات الستيرويد من مجال N- طرفي متغير (A / B) يحتوي على منطقة معاملات AF-1 ، ومجال ربط DNA محفوظ بدرجة عالية (DBD) ، ومنطقة مفصلية مرنة (D) ، و C-terminal Ligand Binding المجال (LBD ، E) الذي يحتوي على منطقة معاملات AF-2. يعتبر مستقبل الإستروجين α فريدًا من حيث أنه يحتوي على مجال F إضافي للطرف C. تمثل الأرقام طول المستقبل في الأحماض الأمينية.

أعضاء عائلة مستقبلات هرمون الستيرويد يشتركون في بنية معيارية مماثلة ، تتكون من عدد من المجالات الوظيفية المستقلة (الشكل 13.16 ب). الأكثر حفظًا هو مجال ربط الحمض النووي (DBD) الموجود مركزيًا والذي يحتوي على أشكال إصبع الزنك المميزة. يتبع DBD منطقة مفصلية مرنة ومجال ربط Ligand محفوظ بشكل معتدل (LBD) ، يقع في نهاية الطرف الكربوكسي للمستقبل. يعتبر مستقبل الإستروجين α فريدًا من حيث أنه يحتوي على مجال F إضافي لا تكون الوظيفة الدقيقة له واضحة. يتكون LBD من اثني عشر حلزونيًا (H1-H12) يتم طيها معًا لتشكل شطيرة حلزونية α متعارف عليها. إلى جانب قدرته على ربط الترابط ، يلعب LBD أيضًا دورًا مهمًا في الانتقال النووي ، وربط الوصيف ، وثنائي المستقبلات ، وتوظيف منظم التنظيم من خلال مجال المعاملات المعتمد على الترابط ، والمشار إليه باسم AF-2. يوجد مجال معاملات ثانٍ ، مستقل عن الترابط ، في الجزء الطرفي N الأكثر تنوعًا من المستقبل ، والمُسمى AF-1. حتى الآن ، لا توجد بنية بلورية لـ SHR كامل الطول ، على الرغم من توفر هياكل مناطق DBD و LBD لمعظم SHRs. لقد ساعدت هذه بشكل كبير في فهم الجوانب الجزيئية للربط بين الحمض النووي والرابط ، ولكنها أدت أيضًا إلى حد ما إلى الانتباه المتحيز لهذه الأجزاء من المستقبل فقط. على سبيل المثال ، لا يزال يتم إجراء العديد من دراسات تفاعل coregulator باستخدام LBD فقط ، بينما أظهرت العديد من الدراسات أن مجال AF-2 غالبًا ما يروي جزءًا فقط من القصة. ومع ذلك ، بمساعدة التقنيات الفيزيائية الحيوية ، من الممكن دراسة المستقبلات كاملة الطول في بيئتها الأصلية (الشكل 13.16).

تظل معظم SHRs في سيتوبلازم الخلية حتى ترتبط بالستيرويد المناسب (الشكل 13.17). يتسبب الارتباط الستيرويدي في إضعاف SHRs والتوطين في نواة الخلية ، حيث تتفاعل SHRs مع الحمض النووي في أشكال محددة متسلسلة تُعرف باسم عناصر الاستجابة الهرمونية (HREs) (الشكل 13.17 ، الخطوة 5). يمكن أن تتفاعل العديد من SHRs أيضًا مع المستقبلات المرتبطة بالغشاء وتؤثر على مسارات الإشارات الخلوية ، بالإضافة إلى تنشيط التعبير الجيني (الشكل 13.17 ، الخطوة 6).

الشكل 13.17 مستقبلات هرمون الستيرويد (SHR) تعمل كعوامل نسخ نووي تعتمد على الهرمونات. عند دخول الخلية عن طريق الانتشار السلبي ، يرتبط الهرمون (H) بالمستقبل ، والذي يتم إطلاقه لاحقًا من بروتينات الصدمة الحرارية ، وينتقل إلى النواة. هناك ، يتقلص المستقبل ، ويربط تسلسلات معينة في الحمض النووي ، تسمى العناصر المستجيبة للهرمونات أو HREs ، وتوظف عددًا من العوامل المركزة التي تسهل نسخ الجينات.

تصل هرمونات الستيرويد ، مثل هرمون الاستروجين ، إلى الخلايا المستهدفة عن طريق الدم ، حيث ترتبط بالبروتينات الحاملة. تشمل الأستروجين التي تحدث بشكل طبيعي استراديول ، وإسترون ، وإستريول ، وإسترترول وتختلف بشكل أساسي في التركيب على وجود مجموعات الهيدروكسيل (الشكل 13.18). استراديول هو الاستروجين السائد خلال سنوات الإنجاب سواء من حيث مستويات المصل المطلقة وكذلك من حيث نشاط الاستروجين. أثناء انقطاع الطمث ، يكون الإسترون هو هرمون الاستروجين المنتشر السائد وأثناء الحمل يكون الإستريول هو هرمون الاستروجين المنتشر السائد من حيث مستويات المصل. يتم إنتاج نوع آخر من الإستروجين يسمى إستترول (E4) أيضًا في الغالب أثناء الحمل (الشكل 13.18). يعمل الإستروجين في العديد من العمليات الفسيولوجية ، بما في ذلك تنظيم الدورة الشهرية والتكاثر ، والحفاظ على كثافة العظام ، ووظائف المخ ، وتعبئة الكوليسترول ، ونضج الأعضاء التناسلية أثناء النمو ، كما أنها تلعب دورًا في السيطرة على الالتهاب.

الشكل 13.18 يحدث بشكل طبيعي هرمون الاستروجين.

بسبب طبيعتها المحبة للدهون ، يُعتقد أن هرمونات الستيرويد ، مثل الإستروجين ، تمر بغشاء الخلية عن طريق الانتشار البسيط ، على الرغم من وجود بعض الأدلة على أنه يمكن أيضًا تناولها بنشاط عن طريق الالتقام الخلوي للهرمونات المرتبطة بالبروتين الناقل. لفترة طويلة ، كان من المفترض أن الارتباط بالرابط أدى إلى مفتاح تشغيل / إيقاف بسيط للمستقبل (الشكل 13.17 ، الخطوة 1). في حين أن هذا هو الحال بالنسبة للمنبهات النموذجية مثل الإستروجين والبروجسترون ، إلا أن هذا ليس صحيحًا دائمًا لمناهضات المستقبلات المستخدمة في العلاج بالعقاقير. تأتي هذه المضادات في نوعين ، ما يسمى بالمضادات الجزئية (لمستقبلات هرمون الاستروجين المعروفة باسم SERMs لمعدلات مستقبلات الاستروجين الانتقائية) والمناهضات الكاملة. يمكن للمضاد الجزئي ، اعتمادًا على نوع الخلية ، أن يعمل كمضاد أو ناهض SHR. على النقيض من ذلك ، فإن المضادات الكاملة (لـ ER المعروفة باسم SERDs لمُنظِّمات مستقبلات الاستروجين الانتقائية) تمنع دائمًا المستقبل ، بغض النظر عن نوع الخلية ، جزئيًا عن طريق استهداف المستقبل للتحلل. يؤدي ارتباط أي نوع من المضاد إلى تغييرات توافقية كبيرة داخل LBD وفي إطلاق بروتينات الصدمة الحرارية التي حمت حتى الآن المستقبل غير المترابط من الانكشاف والتجميع (الشكل 13.17 الخطوة 2).

التعرف على عامل التحويل (TF) وربطه بالحمض النووي

التعبير الجيني للتحكم في TF عن طريق الارتباط بموقع الحمض النووي المستهدف لتجنيد ، أو منع ، آلية النسخ على منطقة المروج للجين المعني. تعتمد وظيفتهم على القدرة على العثور على موقعهم المستهدف بسرعة وانتقائية. في الخلايا الحية ، توجد TFs بتركيزات نانومترية وتربط الموقع المستهدف بتقارب مماثل ، ولكنها أيضًا تربط أي تسلسل DNA (ارتباط غير محدد) ، مما يؤدي إلى الملايين من المواقع المتنافسة ذات التقارب المنخفض (أي & GT10 6 M). يسهل الربط غير المحدد البحث عن الموقع المستهدف من خلال ثلاث آليات رئيسية (الشكل 13.19). يتضمن أحد السيناريوهات الرئيسية آلية "انزلاق" ، حيث ينتقل البروتين من موقعه الأولي غير المحدد إلى موقعه المستهدف الفعلي عن طريق الانزلاق على طول الحمض النووي (المعروف أيضًا باسم الانزلاق أحادي البعد (1D)) (الشكل 13.19) ). عندما يبدأ TF في التحرك وإزاحة الأوجه المضادة من العمود الفقري للفوسفات ، فإن نفس العدد من المضادات يرتبط بالموقع الذي يتركه البروتين مجانًا. يعتمد معدل الانزلاق أيضًا على نصف القطر الهيدروديناميكي للبروتين ، وتكون الحركة الدورانية المطلوبة على العمود الفقري للحمض النووي أكبر بالنسبة للبروتينات الأكبر حجمًا ، والتي تميل إلى الانزلاق ببطء. السيناريو الثاني هو آلية "التنقل" ، حيث قد ينتقل فريق العمل من موقع إلى آخر في مساحة ثلاثية الأبعاد عن طريق الانفصال عن موقعه الأصلي ثم الارتباط بالموقع الجديد. قد يحدث هذا داخل نفس السلسلة وتحدث إعادة الارتباط بجوار الموقع المنفصل السابق. توصف آلية بحث ثالثة بأنها "نقل بين القطاعات". في هذا السيناريو ، يتحرك البروتين بين موقعين عبر "حلقة" وسيطة تكونت بواسطة الحمض النووي ثم ترتبط في موقعين مختلفين من الحمض النووي. هذه الآلية قابلة للتطبيق على TFs مع اثنين من مواقع ربط الحمض النووي. يمكن للبروتينات التي تحتوي على موقعين لربط الحمض النووي أن ترتبط أحيانًا بشكل غير محدد بموقعين متباعدين داخل حبلا DNA ، والتي يتم الاتصال بها عن كثب من خلال تشكيل هذه الحلقات. تنتقل هذه الـ TFs عبر نقطة اتصال وثيق دون الانفصال عن الحمض النووي.

الشكل 13.19 آليات التعرف على البروتين والحمض النووي. يتم عرض آليات التعرف على البروتين والحمض النووي الثلاثة الرئيسية.عندما ينتقل عامل النسخ (الحلقة الوردية) من موقع إلى آخر عن طريق الانزلاق على طول الحمض النووي ويتم نقله من زوج أساسي إلى آخر دون الانفصال عن الحمض النووي ، فإن هذه الآلية تسمى الانزلاق (أعلى). يحدث القفز عندما يتحرك عامل النسخ على الحمض النووي عن طريق الانفصال عن موقع وإعادة الارتباط بموقع آخر (مركز). يصف النقل بين القطاعات الآلية التي يتم من خلالها نقل عامل النسخ من خلال ثني الحمض النووي أو تكوين حلقة DNA ، مما يؤدي إلى ارتباط البروتين عابرًا بالجانبين ثم الانتقال من موقع إلى آخر (أسفل).

يتحكم كل TFs حقيقية النواة في عشرات إلى مئات الجينات المنتشرة في جميع أنحاء الجينوم ، والتعبير عن كل جين يحتاج إلى العديد من TFs في وقت واحد مرتبطة بمواقعها لتشكيل مجمع النسخ ، وهو حدث نادر للغاية من الناحية الاحتمالية. نتيجة لذلك ، فإن في الجسم الحي تعد أنماط إشغال الموقع من TFs حقيقية النواة أكثر تعقيدًا مما توقعته في المختبر ملفات تعريف الارتباط الخاصة بالموقع ولا ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالمستويات الفعلية للتعبير الجيني. ميزة مثيرة للاهتمام أبرزها تحليل الجينوم هي تراكم مواقع ربط TF المحتملة في المناطق المحيطة بالجينات حقيقية النواة. يُفترض أن تكون مجموعات مواقع التعرف المتدهورة هذه مفتاحًا للتحكم في النسخ ، وبالتالي يتم تصنيفها عمومًا على أنها مناطق تنظيم الجينات (RR). على سبيل المثال ، تقارب ذبابة الفاكهة يتم تضخيم TF Engrailed إلى RRs للجينات المستهدفة بقوة من خلال مساحات طويلة من تكرار الإجماع المتدهور الموجود في مثل هذه المناطق.

تعديل هيستون وإعادة عرض الكروماتين

يتضمن تنظيم النسخ إعادة ترتيب ديناميكية لهيكل الكروماتين. تذكر أن الحمض النووي حقيقي النواة معقد مع أوكتاميرات هيستون ، والتي تتكون من ثنائيات الهستونات الأساسية H2A و H2B و H3 و H4. يتم لف 147 نقطة أساس من الحمض النووي 1.65 مرة حول كل ثماني النواة لتشكيل النيوكليوزومات ، وهي وحدات التعبئة الأساسية للكروماتين. النيوكليوسومات ، المتصلة بواسطة رابط DNA بطول متغير كـ "حبات على سلسلة" ، تولد بنية خطية 11 نانومتر. يتم وضع رابط هيستون H1 في الجزء العلوي من أوكتامر هيستون الأساسي ويتيح ضغطًا منظمًا أعلى للحمض النووي إلى ألياف 30 نانومتر غير نشطة نسبيًا.

لفهم دور الكروماتين في تنظيم النسخ ، من المهم معرفة أين يتم وضع النيوكليوسومات وكيف يتم تحديد الموضع. توجد في الأساس أربع مجموعات من الأنشطة التي تغير بنية الكروماتين أثناء النسخ: (1) تعديلات هيستون ، (2) طرد وإعادة وضع الهيستونات ، (3) إعادة تشكيل الكروماتين و (4) تبادل متغير للهيستون. تُدخل معدِّلات هيستون تعديلات تساهمية ما بعد الترجمة على ذيول الهيستون وبالتالي تغير الاتصال بين الحمض النووي والهستونات. هذه التعديلات تحكم الوصول إلى العوامل التنظيمية. مرافقات هيستون تساعد في الإخلاء وتحديد مواقع الهستونات. الفئة الثالثة من عوامل إعادة هيكلة الكروماتين هي أجهزة إعادة تشكيل الكروماتين المعتمدة على ATP. تستخدم هذه المجمعات متعددة الوحدات الفرعية الطاقة من التحلل المائي لـ ATP لأنشطة إعادة تشكيل الكروماتين المختلفة بما في ذلك انزلاق النوكليوزوم وإزاحة الجسيم النووي وإدماج متغيرات هيستون وتبادلها.

تعد التعديلات اللاحقة للترجمة (PTMs) لبروتينات الهيستون آلية أساسية تتحكم في بنية الكروماتين. تم وصف أكثر من 20 نوعًا متميزًا من PTMs هيستون ، من بينها أكثرها وفرة هو الأسيتيل والميثيل لمخلفات الليسين. يمكن ترسيب هيستون PTMs وإزالتها من الكروماتين بواسطة إنزيمات مختلفة ، تُعرف باسم "كتاب" و "ممحاة" هيستون PTM. تمارس هيستون PTMs آثارها التنظيمية عبر آليتين رئيسيتين. أولاً ، تعمل هيستون PTM كمواقع لرسو السفن للعديد من البروتينات النووية - "قراء" هيستون PTM - التي تتعرف تحديدًا على بقايا الهيستون المعدلة من خلال نطاقات ربط التعديل الخاصة بها. يعزز تجنيد هذه البروتينات في مواقع جينومية معينة عمليات الكروماتين الرئيسية ، مثل تنظيم النسخ وإصلاح تلف الحمض النووي. ثانيًا ، تؤثر بعض أجهزة PTM للهيستون ، مثل الأسيتيل ، بشكل مباشر على بنية الكروماتين ذات الترتيب العالي والضغط ، وبالتالي تتحكم في إمكانية وصول الكروماتين إلى آليات البروتين مثل تلك المشاركة في النسخ. قد يتبنى الكروماتين إحدى الحالتين الرئيسيتين بطريقة قابلة للتبديل. هذه الدول الهيتروكروماتين و كروماتين حقيقي. الهيتروكروماتين هو شكل مضغوط يقاوم ارتباط البروتينات المختلفة ، مثل آلية النسخ. فى المقابل، كروماتين حقيقي هو شكل مريح من الكروماتين مفتوح للتعديل وعمليات النسخ (الشكل 13.20). يعزز ميثلة هيستون تكوين الهيتروكروماتين بينما يعزز أستيل هيستون كروماتين حقيقي.

الشكل 13.20 رسم تخطيطي لمثيل هيستون والأستلة فيما يتعلق بإعادة تشكيل الكروماتين. تؤدي إضافة مجموعات الميثيل إلى ذيول البروتينات الأساسية للهيستون إلى مثيلة الهيستون ، والتي تؤدي بدورها إلى اعتماد حالة مكثفة من الكروماتين تسمى "الكروماتين المتغاير". يمنع الهيتروكروماتين آلية النسخ من الارتباط بالحمض النووي ويؤدي إلى قمع النسخ. تؤدي إضافة مجموعات الأسيتيل إلى بقايا اللايسين في ذيول N- الطرفية للهيستونات إلى استلة هيستون ، مما يؤدي إلى اعتماد حالة استرخاء من الكروماتين تسمى `` euchromatin ''. في هذه الحالة ، يمكن لعوامل النسخ والبروتينات الأخرى الارتباط بالحمض النووي الخاص بهم مواقع الربط والمضي قدما في النسخ النشط.

يمكن أن تكون إعادة تشكيل الكروماتين أيضًا عملية تعتمد على ATP وتتضمن طرد خافت للهيستون ، وطرد جسيم نووي كامل ، وانزلاق جسيم نووي ، وتبادل متغير هيستون (الشكل 13.21). ترتبط مجمعات إعادة تشكيل chr omatin المعتمدة على ATP بالنوى النووية والحمض النووي المحيط بها ، وباستخدام الطاقة من التحلل المائي A TP ، فإنها تعطل تفاعلات الحمض النووي هيستون ، وتنزلق أو تخرج النوكليوسومات ، وتغير الهياكل النووية ، وتعديل وصول عوامل النسخ إلى الحمض النووي (الشكل 13.21). بالإضافة إلى تعديل التعبير الجيني ، تشارك بعض المجمعات في تجميع وتنظيم النوكليوزوم ، بعد النسخ في المواقع التي تم فيها إخراج النيوكليوسومات ، وتعبئة الحمض النووي ، بعد النسخ المتماثل وإصلاح الحمض النووي.

الشكل 13.21 نظرة عامة على وظائف مجمعات إعادة تشكيل الكروماتين المعتمدة على ATP. (أ) تشارك مجموعة فرعية من مجمعات ISWI و CHD في التجميع النوكليوزومي والنضج والتباعد. (ب) تشترك مجمعات SWI / SNF بشكل أساسي في طرد الهستون ثنائي الأبعاد ، وطرد النوكليوزوم ، وإعادة تموضع النوكليوزوم من خلال الانزلاق ، وبالتالي تعديل الوصول إلى الكروماتين. (ج) تشارك مجمعات INO80 في تبادل هيستون. وتجدر الإشارة إلى أن المجمعات قد تشارك في وظائف أخرى لإعادة تشكيل الكروماتين.

يتم تحقيق مستوى آخر من تنظيم الكروماتين من خلال التبادل الديناميكي للهيستونات الكنسي مع متغيرات هيستون محددة. متغيرات هيستون هي أشكال إسوية غير أليلية من الهيستونات الكنسية التي تختلف في تسلسلها الأساسي وخصائصها الوظيفية. على سبيل المثال ، تم العثور على متغير هيستون H3.3 يتراكم تدريجياً في العديد من الأنسجة الجسدية للفأر مع تقدم العمر ، مما يؤدي إلى استبدال شبه كامل لأشكال H3.1 / 2iso الكنسية بعمر 18 شهرًا. حذف H3.3 في الفئران مميت وفي ذبابة الفاكهة. ذبابة الفاكهة، يسبب العقم. داخل الديدان الخيطية ، C. ايليجانس، يُظهر فقدان H3.3 نمطًا ظاهريًا مهمًا & # 8216 bagging & # 8217 والذي يتضمن فقس البيض داخل جسم الحيوان. علاوة على ذلك ، في الكائنات الحية التي لديها إشارات نقص في الأنسولين ، تسبب فقدان H3.3 في انخفاض العمر (على الرغم من عدم ملاحظة هذا النمط الظاهري في الحيوانات ذات مسار إشارات الأنسولين من النوع البري) (الشكل 13.22). يبدو أيضًا أن H3.3 يتراكم مع تقدم العمر لدى البشر ، وغالبًا ما يكون تراكمه غائبًا في الخلايا السرطانية. بشكل عام ، يرتبط استبدال متغير هيستون بالتغييرات في التعديلات اللاحقة للترجمة (مثل المثيلة) ، وله تأثيرات متعددة على بنية الكروموسوم الكلية.

شكل 13.22 تأثيرات Histone Variant H3.3 على C. ايليجانس فترة الحياة. يزيد تعبير H3.3 بمرور الوقت في C. ايليجانس خلال حياتهم الطبيعية. في الكائنات الحية ذات إشارات Inulin / IGF-1 ضعيفة ، أدى نقص السلالة الجرثومية لـ H3.3 إلى انخفاض كبير في العمر الافتراضي.

13.3 تفاعلات البروتين والحمض النووي

تستخدم البروتينات مجموعة واسعة من الأشكال الهيكلية المرتبطة بالحمض النووي ، مثل المجال المنزلي (HD) ، واللولب الحلزوني (HTH) ، وصندوق المجموعة عالي الحركة (HMG) للتعرف على الحمض النووي. HTH هو الشكل الأكثر شيوعًا للربط ويمكن العثور عليه في العديد من البروتينات المثبطة والمنشطة (الشكل 13.23). على الرغم من تنوعها الهيكلي ، تشارك هذه المجالات في مجموعة متنوعة من الوظائف التي تشمل العمل كوسيط تفاعل الركيزة ، والإنزيمات لتشغيل الحمض النووي ، ومنظمات النسخ. تحتوي العديد من البروتينات أيضًا على أجزاء مرنة خارج مجال ربط الحمض النووي لتسهيل تفاعلات محددة وغير محددة. على سبيل المثال ، تستخدم العديد من بروتينات HD أذرع N-terminal ومنطقة رابط للتفاعل مع DNA. تشير بيانات موسوعة عناصر الحمض النووي (ENCODE) إلى أن حوالي 99.8 ٪ من أشكال الارتباط المفترضة لـ TFs ليست ملزمة بـ TFs الخاصة بها في الجينوم. لذلك ، من الواضح أن وجود شكل ربط واحد لكل TF ليس مناسبًا لربط TF.

الشكل 13.23 أرقام تمثيلية لنطاقات ربط عامل النسخ. يوضح الشكل الهياكل البلورية لأنواع مختلفة من مجالات TF (3l1p و 4m9e و 5d5v و 1lbg و 1gt0 و 1nkp). تم الحصول على الهياكل من بنك بيانات البروتين (PDB) وأعيد رسمها باستخدام الوهم. تم تصنيف المجالات الخاصة والمناطق الهامة. HTH لتقف على المجال الحلزون بدوره الحلزون. يرمز bHLH إلى الفكرة الأساسية الحلزونية الحلزونية الحلزونية. يرمز HD و HMG إلى المجال المنزلي ومجال المجموعة عالي الحركة ، على التوالي.

معظم دراسات آلية البحث التي تحاول تحديد كيف تجد TFs مواقع الارتباط الخاصة بها تقتصر على معقدات بروتين DNA عارية ، والتي لا تعكس البيئة المزدحمة الفعلية للخلية. أظهرت الدراسات التي أجريت على الحمض النووي العاري وعوامل النسخ أن العديد من البروتينات المرتبطة بالحمض النووي تنتقل لمسافات طويلة عن طريق الانتشار أحادي الأبعاد. ومع ذلك ، يجب أن تحدث عملية البحث عن حقيقيات النوى في وجود الكروماتين ، الذي لديه القدرة على إعاقة حركة البروتين. في هذه الحالة ، يجب أن ينفصل البروتين عن الحمض النووي ، ويدخل في وضع ثلاثي الأبعاد لحالة الانتشار ، ويستمر في عملية البحث في الموقع المستهدف.

يمكن تفسير آليات النقل المنزلقة والمتعددة من خلال مثال لاك كاظمة. ال لاك يحتوي repressor على 4 مونومرات متطابقة (ثنائى الثنائيات) لربط الحمض النووي الخاص به. تسلسل الربط لهذه الثنائيات متماثل أو شبه متماثل ، ويتم تحديد كل نصف بواسطة هذه المونومرات المتطابقة. مجال HTH الخاص بـ لاك repressor هو مجال ربط الحمض النووي الذي يسهل التفاعل مع الموقع المستهدف على الحمض النووي (الشكل 13.24). نتيجة للبحث السريع (الانزلاق) على طول جزيء الحمض النووي والنقل بين القطاعات بين تسلسلات الحمض النووي البعيدة ، يجد مثبط اللاكتوز مواقعه المستهدفة أسرع من حد الانتشار. يحافظ القسم الذي يتألف من المخلفات من 1 إلى 46 من مجال بروتين HTH ، والذي يتميز بثلاثة حلزونات ألفا ، على هيكله الثانوي من خلال ربط محدد وغير محدد (الشكل 13.24). عندما يرتبط المكثف بموقع غير محدد ، يتفاعل مجال HTH مع العمود الفقري للحمض النووي ويحافظ على التفاعل مع منطقة الحلزون في تجاور الأخدود الرئيسي. يسهل هذا الترتيب تفاعل حلزون التعرف مع حواف قواعد الحمض النووي ، مما يمكّن المكثف من المشي أو البحث عن موقعه المحدد على الحمض النووي. تشكل البقايا الطرفية C لمجال ربط الحمض النووي ، البقايا 47-62 ، منطقة المفصلة ، وعادة ما تكون مضطربة أثناء التعرف غير المحدد ، ومع ذلك ، أثناء التعرف على الموقع المحدد ، تكتسب البقايا 50-58 تكوين α-helix (المفصلة الحلزون) (الشكل 13.24). تسمح منطقة المفصلة المضطربة ومرونة مجال HTH للبروتين بالتحرك بحرية على طول الحمض النووي للبحث عن موقعه المستهدف. في مجمعات ربط محددة ، يقع اللولب المفصلي لكل مونومر في المركز المتماثل لموقع الربط ، مما يتسبب في تفاعل حلزونات المفصلات مع بعضها البعض (النقل بين القطاعات) للسماح باستقرار أفضل. علاوة على ذلك ، ينحني الحمض النووي عند المركز المتماثل لموقع الارتباط المحدد (زاوية 37 درجة) ، وبالتالي يدعم تفاعلات المونومر - مونومر (الشكل 13.24).

الشكل 13.24. The Helix-Turn-Helix Motif لمكبس لاك. يرتبط lac repressor بالحمض النووي بشكل غير محدد ، مما يمكّنه من الانزلاق بسرعة على طول الحلزون المزدوج للحمض النووي حتى يواجه تسلسل مشغل lac. يستخدم مجال ربط الحمض النووي شكل حلزون حلزوني (HTH) ( حلزون ألفا , يتحول ). أثناء الربط غير المحدد ، فإن ملف منطقة المفصلة مضطرب. ال الحلزون المزدوج للحمض النووي يتم تصويره على أنه مستقيم في النموذج عندما يرتبط Lac Repressor بشكل غير محدد. عند التعرف على تسلسل المشغل المحدد ، يتحول الارتباط غير المحدد إلى ربط محدد. أثناء هذا التحويل ، تتغير منطقة المفصلة من الحلقات المضطربة إلى حلزون ألفا ، والتي ترتبط بالأخدود الصغير للحمض النووي. كما هو موضح أدناه ، يستقر هذا الربط أ متعرج (& # 8220bent & # 8221) الحلزون المزدوج للحمض النووي التشكل.

بالإضافة إلى هيكل اللولب الحلزوني ، فإن شكل إصبع الزنك شائع جدًا أيضًا ، خاصة في TFs حقيقية النواة (الشكل 13.25). البروتينات التي تحتوي على أصابع الزنك (بروتينات إصبع الزنك) إلى عدة عائلات هيكلية مختلفة. على عكس العديد من الهياكل الفوقية الأخرى المحددة بوضوح مثل المفاتيح اليونانية أو دبابيس الشعر ، هناك عدد من أنواع أصابع الزنك ، ولكل منها بنية فريدة ثلاثية الأبعاد. يتم تحديد فئة معينة من بروتين إصبع الزنك & # 8217s بواسطة هذا الهيكل ثلاثي الأبعاد ، ولكن يمكن أيضًا التعرف عليه بناءً على البنية الأساسية للبروتين أو هوية الروابط التي تنسق أيون الزنك. على الرغم من التنوع الكبير لهذه البروتينات ، إلا أن الغالبية العظمى منها تعمل عادةً كوحدات تفاعلية تربط الحمض النووي الريبي (DNA) أو الحمض النووي الريبي (RNA) أو البروتينات أو غيرها من الجزيئات الصغيرة المفيدة ، كما تعمل الاختلافات في البنية بشكل أساسي على تغيير خصوصية الارتباط لبروتين معين. . يستخدم النوع الأكثر شيوعًا من أشكال إصبع الزنك اثنين من Cys واثنين من بقاياه (CCHH) لتنسيق أيون Zn (II) لتبني طية ββα مع ثلاث بقايا كارهة للماء مسؤولة عن تكوين قلب صغير كاره للماء والذي يوفر ثباتًا إضافيًا للزنك مجال الاصبع (الشكل 13.25).

الشكل 13.25 محاذاة تسلسل أصابع الزنك CCHH وهيكل تمثيلي. (أ) محاذاة مجالات أصابع الزنك التي تشبه TFIIIA من كائنات مختلفة. يشير اللون الأخضر إلى المخلفات المسؤولة عن تكوين النواة الكارهة للماء في معظم أصابع الزنك CCHH (L17 و F11 و L2). يشير اللون الأصفر والأزرق إلى تنسيق Cys ومخلفاته على التوالي. (ب) هيكل 3D NMR لـ 15-th ZF من بروتين إصبع الزنك 478 [PDB: 2YRH].

بشكل عام ، تُظهر أشكال إصبع الزنك تنوعًا كبيرًا في أنماط الربط ، حتى بين أعضاء من نفس الفئة (على سبيل المثال ، بعض الحمض النووي المرتبط ، والبروتينات الأخرى) ، مما يشير إلى أنها سقالات مستقرة طورت وظائف متخصصة. على سبيل المثال ، تعمل البروتينات المحتوية على أصابع الزنك في نسخ الجينات ، والترجمة ، وتهريب mRNA ، وتنظيم الهيكل الخلوي ، وتطور الظهارة ، والتصاق الخلية ، وطي البروتين ، وإعادة تشكيل الكروماتين ، واستشعار الزنك ، على سبيل المثال لا الحصر. الزخارف المرتبطة بالزنك هي هياكل مستقرة ، ونادرًا ما تخضع لتغييرات توافقية عند ربط هدفها.

مجال الربط الأخير الذي سننظر فيه بالتفصيل هنا هو المجالات الحلزونية الحلزونية الموجودة في البروتينات المحتوية على سحاب Leucine. على وجه التحديد ، تعد bZIPs (سحابات leucine في المنطقة الأساسية) فئة من عوامل النسخ حقيقية النواة. يتألف مجال bZIP من 60 إلى 80 من الأحماض الأمينية في الطول مع منطقة أساسية مرتبطة بالحمض النووي محفوظة بدرجة عالية ومنطقة أكثر تنوعًا من سحاب leucine. تشكل المنطقتان هياكل حلزونية α مرتبطة ببعضها البعض عبر منطقة حلقية. هذا يشكل بنية أساسية حلزونية حلزونية (HLH) داخل كل مونومر من البروتين. ثم ينضم اثنان من المونومرات من خلال تقاطع سحاب ليسين مكونًا بنية بروتينية غير متجانسة. يمكن أن يرتبط المغير المتغاير الناتج بالحمض النووي بطريقة خاصة بالتسلسل من خلال حلزونات ألفا الأساسية (الشكل 13.26).

على وجه التحديد ، تتفاعل البقايا الأساسية ، مثل اللايسين والأرجينين ، في الأخدود الرئيسي للحمض النووي ، وتشكل تفاعلات خاصة بالتسلسل (الشكل 13.26). تُظهر معظم بروتينات bZIP تقاربًا عاليًا للربط مع أشكال ACGT. توجد متغايرات bZIP في مجموعة متنوعة من حقيقيات النوى وهي أكثر شيوعًا في الكائنات الحية ذات التعقيد التطوري العالي.

الشكل 13.26 عوامل نسخ Leucine Zipper من عائلة bZIP. تحتوي الوحدات الفرعية المونومر لبروتين bZIP غير المتجانسة على بنية أساسية حلزونية حلزونية (HLH) ، حيث يشكل اللولب سحاب الليوسين مع المونومر الآخر ، وتتفاعل الحلزونات الأساسية لكل مونومر مع الأخدود الرئيسي للحمض النووي المستهدف. يتم تثبيت الحلزونات معًا بواسطة منطقة حلقة مرنة. (يتم عرض مونومر واحد باللون الأزرق ومونومر واحد باللون الأخضر).

13.4 علم التخلق والوراثة عبر الأجيال

على الرغم من أن جميع الخلايا الجسدية لكائن متعدد الخلايا لها نفس الجينوم ، إلا أن أنواع الخلايا المختلفة لها نسخ مختلفة (مجموعة من جميع جزيئات الحمض النووي الريبي المعبر عنها) ، وبروتينات مختلفة (مجموعة من جميع البروتينات) ، وبالتالي وظائف مختلفة. يتطلب تمايز الخلايا أثناء التطور الجنيني تنشيط وقمع مجموعات معينة من الجينات من خلال عمل سلالة الخلية التي تحدد عوامل النسخ. داخل سلالة الخلية ، غالبًا ما يتم الحفاظ على حالات نشاط الجين على مدار عدة جولات من الانقسامات الخلوية (ظاهرة تسمى "الذاكرة الخلوية" أو "الوراثة الخلوية"). منذ إعادة اكتشاف علم التخلق قبل حوالي 30 عامًا (تم اقتراحه في الأصل من قبل كونراد هال وادينجتون في أوائل الأربعينيات) ، يُعزى الوراثة الخلوية إلى حلقات التغذية الراجعة التنظيمية للجينات ، وتعديلات الكروماتين (مثيلة الحمض النووي وتعديلات الهيستون) وكذلك طويلة العمر جزيئات الحمض النووي الريبي غير المشفرة ، والتي تسمى مجتمعة بـ "إبيجينوم". من بين تعديلات الكروماتين المختلفة ، من المحتمل أن تكون مثيلة الحمض النووي والإسكات بوساطة بولي كومب هي الأكثر استقرارًا وتمنح الجينوم القدرة على فرض إسكات نسخ متواليات معينة حتى في وجود جميع العوامل المطلوبة للتعبير عنها.

تحديد الوراثة فوق الجينية عبر الأجيال

تفسر قابلية الاستقرار في الإيبيجينوم سبب التطور البلاستيكي والقناة ، كما اقترح في الأصل Waddington. على الرغم من أن علم التخلق يتعامل فقط مع الوراثة الخلوية للكروماتين وحالات التعبير الجيني ، فقد تم اقتراح أن السمات اللاجينية يمكن أيضًا أن تنتقل عبر السلالة الجرثومية وتستمر في الأجيال اللاحقة. الاهتمام الواسع بـ "الوراثة اللاجينية عبر الأجيال" يتغذى على الأمل في أن آليات الوراثة اللاجينية قد توفر أساسًا لوراثة السمات المكتسبة. نعم ، لم يمت لامارك مطلقًا ، وفي كثير من الأحيان يرفع رأسه ، هذه المرة بمساعدة علم التخلق.

على الرغم من أنه يمكن تدوين السمات المكتسبة المتعلقة بوظائف الجسم أو الدماغ في الإبيجينوم للخلية ، إلا أنه لا يمكن نقلها بسهولة من جيل إلى آخر. ولكي يحدث هذا ، يجب أن تظهر هذه التغيرات اللاجينية في الخلايا الجرثومية أيضًا ، والتي يتم فصلها في الثدييات عن الخلايا الجسدية بواسطة ما يسمى بحاجز وايزمان. علاوة على ذلك ، يتم إعادة تشكيل الكروماتين على نطاق واسع أثناء تمايز الخلايا الجرثومية وكذلك أثناء تطوير الخلايا الكاملة بعد الإخصاب ، على الرغم من أن بعض المواقع يبدو أنها تفلت من إعادة البرمجة اللاجينية في السلالة الجرثومية. يبدو أن جزيئات الحمض النووي الريبي طويلة العمر أقل تأثراً بهذه الحواجز ، وبالتالي فهي أكثر عرضة لنقل المعلومات فوق الجينية عبر الأجيال ، على الرغم من أن الآليات لم يتم حلها إلى حد كبير.

دليل على الوراثة فوق الجينية عبر الأجيال

في السنوات العشر الماضية ، تم نشر العديد من التقارير حول الاستجابات عبر الأجيال للعوامل البيئية أو الأيضية في الفئران والجرذان. وتشمل العوامل اضطرابات الغدد الصماء ، والنظام الغذائي عالي الدهون ، والسمنة ، والسكري ، ونقص التغذية ، وكذلك الصدمات. حققت هذه الدراسات في مثيلة الحمض النووي ، أو الحمض النووي الريبي للحيوانات المنوية أو كليهما. على سبيل المثال ، عندما يُصاب ذكور الفئران بالسكري عن طريق العلاج بالستربتوزوتوسين ، فإنه يؤثر على أنماط مثيلة الحمض النووي في الحيوانات المنوية الناتجة ، وكذلك على جزر البنكرياس من النسل الناتج F1 و F2. علاوة على ذلك ، أظهرت الدراسات أن الإجهاد الرضحي في الحياة المبكرة غيّر العمليات السلوكية والاستقلابية في النسل وأن حقن الحمض النووي الريبي للحيوانات المنوية من الذكور المصابين بصدمات نفسية في البويضات من النوع البري المخصب أعاد إنتاج التغييرات في النسل الناتج.

في البشر ، ربطت الدراسات الوبائية الإمدادات الغذائية في جيل الأجداد بالنتائج الصحية في الأحفاد. اقترحت دراسة غير مباشرة تعتمد على مثيلة الحمض النووي وتحليلات تعدد الأشكال أن عيوب البصمة المتفرقة في متلازمة برادر ويلي ترجع إلى وراثة بصمة مثيلة الأم من خلال السلالة الجرثومية للذكور. بسبب تفرد هذه المجموعات البشرية ، لا تزال هذه النتائج تنتظر تكرارها بشكل مستقل. ومع ذلك ، تبين أن معظم حالات الفصل بين أنماط مثيلة الحمض النووي غير الطبيعية في العائلات المصابة بأمراض نادرة ناتجة عن متغير جيني أساسي. وبالتالي ، من المهم أن تستبعد الدراسات من هذا النوع تأثيرات الوراثة الجينية التقليدية باعتبارها عاملاً من عوامل الأنماط الظاهرية المرصودة.

لا يمكن للوراثة الجينية وحدها أن تفسر بشكل كامل سبب تشابهنا مع والدينا. بالإضافة إلى الجينات ، ورثنا من آبائنا البيئة والثقافة ، والتي شيدتها الأجيال السابقة في أجزاء (الشكل 13.27). شكل معين من البيئة هو رحم أمنا ، الذي تعرضنا له خلال الأشهر التسعة الأولى من حياتنا. يمكن أن يكون لبيئة الأم آثار طويلة الأمد على صحتنا. في شتاء الجوع الهولندي ، على سبيل المثال ، أثر نقص التغذية الحاد على النساء الحوامل ونسلهن الذي لم يولد بعد والخلايا الجرثومية الجنينية للنسل. إن زيادة معدل الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية والأمراض الأيضية التي لوحظت في البالغين F1 ، لا يرجع إلى انتقال المعلومات اللاجينية عبر السلالة الجرثومية للأم ، ولكنه نتيجة مباشرة للتعرض في الرحم ، وهي ظاهرة تسمى "البرمجة الجنينية" أو - إذا كانت الخلايا الجرثومية الجنينية و ذرية F2 تتأثر - "الوراثة بين الأجيال".

الشكل 13.27. أنظمة الوراثة عبر الأجيال. أ يرث النسل من جينات آبائهم (أسود) ، البيئة (أخضر) والثقافة (أزرق). تؤثر الجينات والبيئة على الإبيجينوم (ماجنتا) والنمط الظاهري 22. تؤثر الثقافة أيضًا على النمط الظاهري ، ولكن في الوقت الحالي لا يوجد دليل على وجود تأثير مباشر للثقافة على الإبيجينوم (خطوط زرقاء متقطعة). إنها مسألة نقاش ، مقدار المعلومات اللاجينية الموروثة من خلال السلالة الجرثومية (خطوط أرجوانية مكسورة). المتغير الجيني G ، البديل الوراثي اللاجيني. ب غالبًا ما ينتج التقرن (مثيلة المروج وإسكات الجين B في هذا المثال) من النسخ الشاذ للقراءة من جين مجاور متحور ، إما في اتجاه المعنى كما هو موضح هنا أو في اتجاه مضاد للحساسية. إن وجود مثل هذا الطرح الثانوي في عدة أجيال من الأسرة يحاكي الوراثة اللاجينية عبر الأجيال ، على الرغم من أنه يمثل في الواقع الوراثة الجينية. سهم أسود ، شريط عمودي أسود للنسخ ، سهم مكسور لإشارة إنهاء النسخ ، نسخ للقراءة


تنظيم التخلق والنسخ أثناء تنويع حقيقيات النوى: ملحمة TFIID

يعتبر عامل النسخ الأساسي TFIID مركزيًا للنسخ المعتمد على بوليميريز RNA. يتمتع الإنسان TFIID بقارئ الكروماتين ومجالات ربط الحمض النووي وأسطح تفاعل البروتين. تتجمع أربعة عشر وحدة فرعية مرتبطة بالعامل المرتبط (TAF) بالبروتين TFIID TATA (TAF) في مجمع شامل ، والذي يشترك في الوحدات الفرعية مع مُنشط Spt-Ada-Gcn5-acetyltransferase (SAGA). هنا ، نناقش التطور الهيكلي والوظيفي لـ TFIID واختلافه عن SAGA. تكشف تحليلاتنا الخاصة بالأشجار المتعامدة والمجال عن مكاسب وخسائر ديناميكية للقارئات اللاجينية ، والوظائف الخاصة بالنبات لـ TAF1 و TAF4 ، والتكرار الشبيه بـ HEAT2 في TAF2 ، والأهم من ذلك ، أصل LECA لـ TFIID و SAGA. يمثل تطور TFIID اللدونة الديناميكية في مجمعات النسخ في سلالة حقيقية النواة.

الكلمات الدالة: SAGA TFIID تحليلات النشوء والتطور.

© 2019 أنتونوفا وآخرون. نشرته مطبعة مختبر كولد سبرينغ هاربور.

الأرقام

الاختلاف الهيكلي بين الإنسان (ح) ...

التباين الهيكلي بين معقدات الإنسان (ح) والخميرة (ذ) TFIID و SAGA. مشترك ...

التاريخ التطوري المستنتج لـ TAF1 ...

التاريخ التطوري المستنتج لـ TAF1 و TAF2. ( أ ) TAF1 مكرر ...

التاريخ التطوري المستنتج لـ TAF3 ، ...

التاريخ التطوري المستنتج لـ TAF3 و TAF8 و SPT7. ( أ ) ينشأ TAF3 ...

التاريخ التطوري للنسب ...

التاريخ التطوري للوحدات الفرعية TFIID الثابتة النسبية. ( أ ) تم نسخ TAF5 ...

التاريخ التطوري المستنتج لـ TAF4 / Ada1 ...

التاريخ التطوري المستنتج لـ TAF4 / Ada1 وشريك TAF12 HF. ( أ )…

التاريخ التطوري المستنتج لـ TAF11 / TAF13 / SPT3 ...

التاريخ التطوري المستنتج لـ TAF11 / TAF13 / SPT3. ( أ ) SPT3 هو بروتين الأسلاف ...

نموذج الاختلاف التطوري TFIID و SAGA من مرحلة ما قبل LECA حتى الفطريات والميتازوان ...


التفاعل بين تنظيم الجينوم والتغيرات اللاجينومية للحمض النووي المحيط بالوسط في السرطان

في بيولوجيا الجينوم حقيقية النواة ، يكون التنظيم الجينومي داخل النواة ثلاثية الأبعاد معقدًا للغاية ، وما إذا كانت هذه المنظمة تحكم التعبير الجيني غير مفهوم جيدًا. الصفيحة النووية (NL) عبارة عن شبكة خيطية من البروتينات الموجودة في بطانة الغشاء النووي الداخلي والتي تعمل كمنصة تثبيت لتنظيم الجينوم. نطاقات الكروماتين الكبيرة التي يطلق عليها المجالات المرتبطة بالصفيحة (LADs) ، تلعب دورًا رئيسيًا في إسكات الجينات في المحيط النووي. تفاعل NL والجينوم ديناميكي وعشوائي. علاوة على ذلك ، تغير العديد من الجينات مواقعها أثناء عمليات النمو أو في ظل ظروف مرضية مثل السرطان لتنشيط أنواع معينة من الجينات و / أو إسكات الآخرين. يوجد في الغالب الكروماتين المتغاير البريسنتومي (PCH) في المنطقة الصامتة داخل الجينوم ، والتي تتمركز في المحيط النووي. تشير الدراسات إلى أن العديد من الجينات الموجودة في PCH يتم التعبير عنها بشكل شاذ في السرطان. السؤال المثير للاهتمام هو أنه على الرغم من توطينها في المنطقة المحيطة بالوسط المركزي ، كيف لا تزال هذه الجينات قادرة على التغلب على القمع المحيط بالوسط. على الرغم من أن آليات الوراثة اللاجينية تتحكم في التعبير عن المنطقة المحيطة بالوسط ، إلا أن الدراسات الحديثة حول تنظيم الجينوم وتفاعل الصفيحة الجينومية النووية قد سلطت الضوء على جانب جديد من تنظيم الجين المحيط بالوسط من خلال تفاعل معقد ومنسق بين إعادة النمذجة اللاجينومية والتنظيم الجيني في السرطان.

الكلمات الدالة: علم التخلق السرطاني تنظيم الجين تنظيم الجينوم Heterochromatin LADs Pericentromere.

حقوق النشر © 2021 Institute of Genetics and Developmental Biology، Chinese Academy of Sciences، and Genetics Society of China. تم النشر بواسطة Elsevier Ltd. جميع الحقوق محفوظة.


خامساً- أهداف جديدة محتملة للعلاج

في الساركوما العظمية والأورام الصلبة الأخرى ذات معدلات عالية من النقائل ، تم التعرف على الأهداف العلاجية التي قد تحسن نتائج المريض بشكل كبير على أنها تستهدف التقدم النقيلي ، وعلى هذا النحو ، قد لا يكون لها نشاط كبير على الأورام الأولية القابلة للقياس. علاوة على ذلك ، فإن حقيقة أن آفات الساركوما العظمية مرتبطة بسدى عظم غني قد لا يتراجع على الفور بالتزامن مع استجابة الورم للعلاج ، مما يعقد الاستخدام التقليدي لاستجابة الورم لتحديد العوامل التي قد تكون نشطة في الساركوما العظمية. لكل من هذين السببين ، قد تفشل الأدوية ذات الفعالية السريرية المحتملة بشكل معقول في إظهار النشاط في التجارب السريرية القياسية للمرحلة الثانية ، والتي تعتمد على انكماش الورم الأولي كمقياس رئيسي للاستجابة العلاجية. في ضوء ذلك ، حدد مجتمع تطوير عقاقير الساركوما العظمية مؤخرًا أنواع البيانات قبل السريرية التي يجب أن تُعطى الأولوية كعامل علاجي جديد يتم اعتبارها لإدراجها في علاج المرضى الذين يعانون من الساركوما العظمية كوسيلة لمنع تطور النقيلي ، وإدراكًا أن بيانات الاستجابة في المرضى من البشر قد لا تكون متاحة. 206 للمساعدة في تقييم الفائدة السريرية المحتملة للعوامل العلاجية الجديدة ، يتم توفير نموذج / أداة مهمة بواسطة الكلاب الأليفة التي تتطور إلى ساركوما عظمية. وبالفعل ، فإن الدراسات التي أجريت على الكلاب المصابة بالساركوما العظمية جارية الآن لتحديد أفضل نشاط للعوامل بأكبر قدر من الأمل لتحسين النتائج للمرضى. من الموارد الإضافية المتاحة لمجتمع الأبحاث السريرية / الساركوما العظمية البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة برنامج الاختبارات قبل السريرية للأطفال ، وهو برنامج لتقييم العوامل الجديدة بشكل منهجي ضد سرطان الدم لدى الأطفال ونماذج الأورام الصلبة (بما في ذلك الساركوما العظمية). بيانات برنامج الاختبار قبل السريري للأطفال متاحة للجمهور على الإنترنت (http://pptp.nchresearch.org/).

يقدم الجدول 1 قائمة بالعوامل العلاجية التي يمكن اعتبارها بشكل معقول لتحسين نتائج العلاج للمرضى الذين يعانون من الساركوما العظمية. تم اختيار هذه العوامل لإدراجها بناءً على خصوصيتها لاستهداف التغيرات الجينية والتخلقية التي تم تحديدها في الساركوما العظمية والمقدمة في هذه المقالة ، لاستهداف مسارات ساركوما عظمية رئيسية أخرى ، أو لوعدها في الدراسات قبل السريرية والسريرية. لكل وكيل مدرج ، يتم تضمين مقياس شخصي لقوة الدليل (بناءً على تقييمنا).

الجدول 1

العوامل العلاجية لساركوما العظام المرشح

وكيلاتالهدف (ق)آلية
عمل
قبل السريرية / السريرية
المنطق
قوة
شهادة *
العلاج الكيميائي
وجزيء صغير
مثبطات
جيمسيتابين ،
رذاذ
العلاج الكيميائي
وكيل فاس
بيريميدين
مضاد الأيض
ينظم فاس
التعبير
ورم خبيث مثبط في
طعم أجنبي لساركوما العظام
نماذج 207 تأثير
ألغيت في
157- الفأر
واسطة-
عالي
RG7388MDM2جزيء صغير
مثبط
p53 & # x02013MDM2
تفاعل
دليل على
dysregulation من
p53 / Mdm2 في معظم
الساركوما العظمية (انظر النص)
الساركوما العظمية المثبطة
نمو الورم في
نماذج xenograft 208
واسطة-
عالي
PF-2341066التقىجزيء صغير
منافسة ATP
مثبط ميت
دليل على
الإفراط في التعبير
أنسجة الساركوما العظمية
يرتبط الإفراط في التعبير
بيولوجيا ورم خبيث
انخفاض الورم الأولي
النمو والورم الخبيث في
نماذج xenograft 209
واسطة-
عالي
NSC305787
NSC668394
عزرينبروتين & # x02013 بروتين
مثبطات التفاعل ،
كيناز محدد
مثبطات
التعبير المرتبط
مع أقل مواتاة
نتيجة 210 ضربة قاضية
يمنع ورم خبيث في
نماذج xenograft 210
مثبط جزيء صغير
تقليل الغازية
النمط الظاهري في المختبر 211
واسطة
Vismodegib
(GDC-0449)
القنفذ (HH)
مسار
مستقبل ناعم
(SMO) الخصم
دور معروف في الخلايا الجذعية
التمايز خلال
عظم طبيعي
دور التنمية المعروف
في ورم خبيث في أخرى
السرطانات 212 مسار
تثبيط يمنع الورم
النمو في xenograft
موديل 213 معتمد من ادارة الاغذية والعقاقير
لعلاج الآخرين
214
واسطة
ساراتينيب
(AZD0530)
Srcانتقائية كيناز Src
المانع
انخفاض حركية الخلايا في
المختبر ، لا يوجد تخفيض
ورم خبيث في الفأر
موديلات 215 المرحلة II.5
التجربة السريرية جارية
(www.clincaltrials.gov
المعرف <"type": "Clinical-trial"، "attrs": <"text": "NCT00752206"، "term_id": "NCT00752206" >> NCT00752206)
واسطة-
قليل
رابامايسينmTORجزيء صغير
المانع
مسار الإشارات نشط
في الساركوما العظمية
مناديل 216 التعبير
يرتبط بالورم الخبيث
والبقاء على قيد الحياة 216 حاليا
في التجارب السريرية على الكلاب
(COTC020) منعت
ورم خبيث في xenograft
موديلات 217
واسطة
منيع
المغيرون و
يقارن الجسم المضاد
هو 14.18GD2أنسنة مكافحة GD2
جسم مضاد
يتم التعبير عنها في كل مكان بتنسيق
خطوط الخلايا الساركوما العظمية
و المناديل 218 حاليا
يجري اختبارها في المرحلة الأولى
التجارب السريرية في
الساركوما العظمية
(www.clinicaltrials.gov
المعرف <"type": "Clinical-trial"، "attrs": <"text": "NCT00743496"، "term_id": "NCT00743496" >> NCT00743496)
واسطة-
قليل
ADXS31-164Her2 / neuمصلالتعبير في
أورام الساركوما العظمية هي
المرتبطة بالفقراء
نتائج البقاء على قيد الحياة 219.220
العلاج المناعي المستهدف
انخفاض بدء الورم
221 خلايا موجودة حاليًا في الكلب
التجارب السريرية (www.petcancerinformation.com)
واسطة
جليمباتوماب
فيدوتين (CDX-011)
GPNMBالجسم المضاد & # x02013auristatin
المترافقة
أعرب بشكل متغير في
سطح ساركوما العظام
xenografts 222 كبيرة
تحسن في
البقاء على قيد الحياة خالية من الأحداث في
طعم أجنبي لساركوما العظام
موديلات 222
واسطة
جيني
مؤثرات
5-آزا- CdR
(ديسيتابين)
CREG1 ، p14ARF ،
ص 21 ، RASSF1
DNMTiجينات عديدة
المرتبطة بالمروج
فرط الميثيل في
الساركوما العظمية (انظر النص)
المرحلة الأولى من التجارب السريرية
أكمل 222 و
جاري التنفيذ
(www.clinicaltrials.gov
المعرف <"type": "Clinical-trial"، "attrs": <"text": "NCT01241162"، "term_id": "NCT01241162" >> NCT01241162)
واسطة-
قليل
ايباندروناتراس ، DNMT ، فاسبيسفوسفونات
ينظم فاس
وظيفة راس المانع
وخاضع للتنظيم
DNMT ، مما يؤدي إلى
زيادة فاس
160 التعبير المستحث
موت الخلايا المبرمج في المختبر 160
قليل
زوليندروناتGTPases الصغيرةبيسفوسفونات
يقلل من تنظيم VEGF
الرئة المكبوتة
ورم خبيث لفترات طويلة
البقاء على قيد الحياة بشكل عام في الماوس
نماذج 224،225 المرحلة الأولى
اكتملت التجربة السريرية 226
واسطة-
عالي
ترانيلسيبرومينLSD1أشكال adduct مع
منطقة غير نشطة من
LSD1
أعرب عن
أنسجة الساركوما العظمية 172
انخفاض ساركوما العظام
172- اقراص
قليل
Pracinotat (SB939)HDACHDACiاكتملت تجربة المرحلة الأولى 227 واسطة-
قليل
إرينوستات (MS-275)HDAC ، فاسHDACi Fas
upregulation
ينظم فاس
التعبير في فاس-
الساركوما العظمية النقيلية
خلايا 228
انحدار ورم خبيث
في نماذج xenograft
من خلال upregulation Fas
التعبير في خلايا فاس 228
واسطة
حمض الفالبوريكHDACHDACiمنع النمو في المختبر
وفي xenograph
نماذج ورم خبيث في
بالاشتراك مع
دوكسوروبيسين 229 المرحلة الأولى
التجارب السريرية جارية
(www.clinicaltrials.gov
معرفات
<"type": "Clinical-trial"، "attrs": <"text": "NCT01106872"، "term_id": "NCT01106872" >> NCT01106872
<"type": "Clinical-trial"، "attrs": <"text": "NCT01010958"، "term_id": "NCT01010958" >> NCT01010958)
واسطة-
عالي

6. تنظيم الكروماتين اللاجيني وإصلاح الحمض النووي: التفاعلات الاصطناعية المميتة والتطبيقات السريرية

كما هو موضح ، فإن تنظيم الكروماتين وإصلاح الحمض النووي لهما تفاعل معقد بدأنا في فهمه مؤخرًا فقط. نتيجة لذلك ، هناك جهد كبير لترجمة هذه النتائج لصالح المريض ، وخاصة في مرض السرطان. يعتمد جزء كبير من خيارات علاج السرطان على قتل الخلايا السرطانية من خلال تحريض تلف الحمض النووي مباشرة عن طريق العلاج الكيميائي أو التشعيع ، أو بشكل غير مباشر من خلال استهداف إصلاح الحمض النووي. ومع ذلك ، فإن السمية العالية والأمراض المقاومة للحرارة متكررة ، مما يستدعي خيارات علاجية جديدة واختيار أفضل للمرضى. يُعتقد أن التغيرات اللاجينومية تلعب دورًا مهمًا في مقاومة الأدوية من خلال المساهمة في مرونة التعبير الجيني وعدم تجانس الورم [177]. علاوة على ذلك ، يمكن استغلال التفاعل بين التنظيم اللاجيني وإصلاح الحمض النووي لتحقيق استجابة علاجية أكبر ، من خلال التفاعلات القاتلة التآزرية والاصطناعية. في هذا السياق ، يعد التثبيط الكيميائي للعوامل اللاجينية التي تعدل DDR ومقاومة الأدوية وسيلة واعدة وجذابة للعلاج المضاد للسرطان (الشكل 4).

يؤدي استهداف خطوات متعددة لتحليل تلف الحمض النووي إلى قتل الخلايا بكفاءة. تنظيم الكروماتين ضروري لإصلاح فعال للحمض النووي. غالبًا ما تكون هذه المسارات معيبة في السرطان (العلامات النجمية *) ويمكن استهدافها باستخدام مثبطات محددة. نتيجة لذلك ، يمكن استغلال التفاعلات المميتة الاصطناعية بطرق متعددة ، والتي يمكن أن تكون مفيدة للغاية في البيئة السريرية ، حيث يلزم إجراء تغييرات في العلاج.

يعد تنظيم الكروماتين عملية معقدة ، غالبًا ما يتم تعطيلها بطرق مختلفة داخل الخلايا السرطانية. أثبتت الأدوية اللاجينية التي تستهدف مكونات تنظيم الكروماتين ، مثل مثبطات DNMTs و HDACs ، فعاليتها سريريًا في الغالب في الأورام الخبيثة المكونة للدم والتي تعتمد بشكل خاص على إلغاء التنظيم اللاجيني للخلايا الجذعية / السلفية [178]. في الأورام الصلبة ، ثبت أن الاستخدام الواسع للأدوية اللاجينية غير فعال [179] ويبدو أن الأساليب المستهدفة فقط مثل استخدام مثبطات EZH2 a و IDH في مرضى مختارين تبدو واعدة [180].يظهر ملخص للأدوية اللاجينية الحالية المستخدمة في العيادة في الجدول 2. كثيرًا ما يتعطل إصلاح الحمض النووي في السرطان ، ويتم حاليًا استخدام طرق متعددة تعتمد على استهداف إصلاح الحمض النووي في العيادة كما تمت مراجعته سابقًا [181].

الجدول 2

الأدوية التمثيلية الوراثية اللاجينية المستخدمة في العيادة.

نوع المانعالأدوية التمثيليةاستهدافحالةنوع السرطان
HDACفورينوستاتجميع HDACsوافقت ادارة الاغذية والعقاقيرسرطان الغدد الليمفاوية التائية
روميديبسينHDAC1-3وافقت ادارة الاغذية والعقاقيرسرطان الغدد الليمفاوية التائية
بيلينوستاتجميع HDACsوافقت ادارة الاغذية والعقاقيرسرطان الغدد الليمفاوية التائية
بانوبينوستاتجميع HDACsوافقت ادارة الاغذية والعقاقيرالمايلوما المتعددة المقاومة للحرارة
رهانOTX015 / MK-8628BRD2 / 3/4المرحلة 1 بسرطان خط الوسط
I-BET762BRD2 / 3/5المرحلة 1/2سرطان خط الوسط NUT & # x00026 سرطانات الدم
DNMT5-آزاسيتيدينDNMTsوافقت ادارة الاغذية والعقاقيرAML ، MDS
ديسيتابينDNMTsوافقت ادارة الاغذية والعقاقيرAML ، MDS
HDMترانيلسيبرومينLSD1المرحلة 1AML
HMTtazemetostatEZH2المرحلة 1/2سرطان الغدد الليمفاوية B
بينوميتوستاتDOT1Lالمرحلة 1MLL-r اللوكيميا

6.1 مثبطات التخلق المتوالي مع العلاج الكيميائي / العلاج الإشعاعي

في سياق تنظيم الكروماتين وإصلاح الحمض النووي ، فإن النهج العلاجي الأكثر استكشافًا حتى الآن هو الجمع بين مثبطات التخلق المتوالي مع عوامل العلاج الكيميائي. أظهرت مثل هذه التوليفات تأثيرات تآزرية في نماذج ما قبل السريرية. وبشكل أكثر تحديدًا ، ثبت أن مثبطات HDAC تثبط مسار DDR / HR وتسبب الحساسية للعوامل المسببة لتلف الحمض النووي في أنواع الخلايا المختلفة [124]. علاوة على ذلك ، تم عرض مثبطات HDAC و DNMT و LSD1 لمواجهة آليات المقاومة اللاجينية واستعادة الحساسية للعلاج الكيميائي في الأورام الصلبة [182،183،184]. تم إجراء عدد من التجارب السريرية لتقييم فعالية هذه التوليفات في علاج الأورام الصلبة المتقدمة ذات النتائج المختلطة من حيث استجابة المريض والسمية ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى الاختلافات بين الأنظمة والأتراب [185،186]. من المحتمل أن تكون الأساليب الأكثر استهدافًا أكثر فائدة ، كما هو الحال في سياق BRF1 أو EGFR الحامل لسرطان الرئة غير صغير الخلايا الطافرة ، حيث ثبت أن تثبيط EZH2 يحسس هذه الأورام بشكل انتقائي لتثبيط توبويزوميراز II [187].

باتباع نفس المنطق ، يمكن لمثبطات الوراثة اللاجينية أن تحفز أيضًا العلاج الإشعاعي. وقد أظهرت الأدلة قبل السريرية مثل هذا التآزر بين العلاج الإشعاعي ومثبطات HDAC [188،189] ومثبطات BET [190] ومثبطات EZH2 [191،192] ومثبطات ميثيل ترانسفيراز الحمض النووي [193]. من بين هؤلاء ، يتم فقط تقييم توليفة من مثبطات HDAC والإشعاع في العيادة وتشير النتائج الأولية إلى سمية عالية وفائدة محدودة فقط للمريض. مثبطات إنزيم ميثيل ترانسفيراز الحمض النووي ، مثل 5-آزاسيتيدين وديسيتابين ، هي نظائر سيتيدين مدمجة في الحمض النووي وهي محسّسات إشعاعية قوية في جميع السياقات ، لذا فإن هذا المزيج غير قابل للتطبيق بسبب السمية العالية. سيكون تحسين النظام والجرعة أمرًا أساسيًا لزيادة فعالية مجموعات الأدوية هذه في العيادة.

6.2 مثبطات التخلق المتوالي مع الأدوية التي تستهدف مكونات إصلاح الحمض النووي

نهج علاجي آخر لاستغلال هذا التفاعل هو استخدام التفاعلات المميتة الاصطناعية. كما ذكرنا سابقًا ، فقد ثبت أن مثبطات HDAC تمنع التعبير عن جينات إصلاح الموارد البشرية وهذا يوفر الأساس المنطقي لتمشيط مثبطات HDAC و PARP لتحقيق قتل الورم بشكل فعال [194،195]. وقد لوحظ هذا التآزر في نماذج ما قبل السريرية لسرطان البروستاتا والثدي والمبيض [196197198.199]. يتم حاليًا تقييم فعالية الجمع بين مثبطات HDAC و PARP في العيادة (<"type": "Clinical-trial"، "attrs": <"text": "NCT03742245"، "term_id": "NCT03742245" >> NCT03742245 ). كما لوحظت تأثيرات مماثلة في التعبير عن مكونات الموارد البشرية من خلال تثبيط BET [200]. أظهرت الدراسات قبل السريرية وجود تآزر كبير بين مثبطات BET و PARP في أنواع متعددة من الخلايا ، بما في ذلك سرطان الثدي والمبيض [200،201،202،203] ، والذي يخضع أيضًا للتقييم في العيادة (NCT03991469). أظهر الجمع بين مثبطات PARP و DNA methyltransferase أيضًا نشاطًا تآزريًا في خلايا AML وخلايا سرطان الثدي [204]. تم إثبات تفاعل PARP1 و DNMT1 أثناء الإصلاح وأدى التثبيط المتزامن إلى زيادة محاصرة PARP1 وتلف الحمض النووي. تبحث إحدى التجارب السريرية في فعالية هذه المجموعة في مرضى AML (<"type": "Clinical-trial"، "attrs": <"text": "NCT02878785"، "term_id": "NCT02878785" >> NCT02878785). جميع التوليفات المذكورة أعلاه تسمح بإعطاء جرعات منخفضة من كل دواء ، وهو أمر مهم بشكل خاص لمثبطات HDAC و DNMT ، لأن السمية العالية كانت عاملاً مقيدًا لتطبيقها. سيكون الاختيار الأمثل للمرضى والنظام العلاجي عاملاً حاسمًا لنجاح هذه التجارب والتجارب المستقبلية.

6.3 استهداف إصلاح الحمض النووي في الأورام بالتعديلات اللاجينية

هناك طريقة أخرى للاستفادة من التفاعل بين إصلاح الحمض النووي والإبيجينوم وهي استهداف مكونات إصلاح الحمض النووي في الخلايا السرطانية مع تعديلات جينية محددة. مثال على ذلك هو فقدان H3K36me3 الذي يحدث في الأورام ذات الطفرات في SETD2 ، أو ميثيل ترانسفيراز الذي يودع هذه العلامة ، أو الطفرات في هيستون H3 التي تمنع توليد هذا التعديل (على سبيل المثال ، H3K36me3) ، وكذلك في الأورام التي تفرط في التعبير عن demethylases KDM4A و KDM4B [205206]. تتكرر هذه الأحداث في أنواع مختلفة من السرطان ، بما في ذلك سرطان الخلايا الكلوية وسرطان الرئة والورم الدبقي [207] ، وقد ارتبطت بسوء التشخيص [208]. لقد تورط H3K36me3 في العديد من مسارات إصلاح الحمض النووي بما في ذلك HR و NHEJ و MMR [209]. فيستر وآخرون حدد اعتماد الأورام ذات H3K36me3 المنخفض لنقاط فحص دورة الخلية ، مما يجعلها حساسة لتثبيط WEE1 و CHK و ATR [210]. أدى هذا الاكتشاف إلى بدء تجربة سريرية لتقييم استخدام مثبط WEE1 adavosertib في الأورام الصلبة التي تعاني من نقص SETD2 (<"type": "Clinical-trial"، "attrs": <"text": "NCT03284385"، " term_id ":" NCT03284385 ">> NCT03284385). استنادًا إلى دور H3K36me3 في الجوانب الأخرى لإصلاح الحمض النووي ، سيكون من المثير للاهتمام دراسة التفاعلات المميتة الاصطناعية الأخرى في الأورام المنخفضة H3K36me3 مثل تثبيط PARP.

عنصر آخر من تنظيم الكروماتين الذي ثبت أنه يشارك بنشاط في مسارات إصلاح الحمض النووي هو الوحدة الفرعية لمركب SWI / SNF ، ARID1A. في الأورام الصلبة ، يتم تحور هذا العامل اللاجيني بشكل متكرر ويرتبط تثبيطه بمرض عدواني [211212]. تبين أن الأورام التي تعاني من نقص ARID1A بها عيوب في دورة الخلية بسبب دورها في الاستجابة لتلف الحمض النووي وتنظيم نقطة تفتيش دورة الخلية [213،214]. وبالتالي ، وجد أن هذه الأورام حساسة لمثبطات PARP و ATR. يقوم عدد من التجارب السريرية حاليًا بالتحقيق في فعالية استهداف الأورام الناقصة في ARID1A باستخدام هذه المثبطات في المرضى (<"type": "Clinical-trial"، "attrs": <"text": "NCT04065269"، "term_id": " NCT04065269 ">> NCT04065269، <" type ":" Clinical-trial "،" attrs ": <" text ":" NCT03207347 "،" term_id ":" NCT03207347 ">> NCT03207347، <" type ":" Clinical-trial "،" attrs ": <" text ":" NCT04042831 "،" term_id ":" NCT04042831 ">> NCT04042831).


79 تنظيم التعبير الجيني

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • ناقش لماذا لا تعبر كل خلية عن كل جيناتها طوال الوقت
  • وصف كيف يحدث تنظيم الجينات بدائية النواة على مستوى النسخ
  • ناقش كيف يحدث تنظيم الجينات حقيقية النواة على المستويات اللاجينية ، والنسخية ، وما بعد النسخ ، والترجمة ، وما بعد الترجمة

لكي تعمل الخلية بشكل صحيح ، يجب تصنيع البروتينات الضرورية في الوقت والمكان المناسبين. تتحكم جميع الخلايا في توليف البروتينات أو تنظمها من المعلومات المشفرة في حمضها النووي. تسمى عملية تشغيل الجين لإنتاج RNA والبروتين التعبير الجيني. سواء في كائن وحيد الخلية بسيط أو كائن معقد متعدد الخلايا ، تتحكم كل خلية في وقت وكيفية التعبير عن جيناتها. لكي يحدث هذا ، يجب أن تكون هناك آليات كيميائية داخلية تتحكم في وقت التعبير عن الجين لتكوين الحمض النووي الريبي والبروتين ، وكمية البروتين التي يتم إنتاجها ، ومتى حان الوقت للتوقف عن صنع هذا البروتين لأنه لم تعد هناك حاجة إليه.

تنظيم التعبير الجيني يحافظ على الطاقة والفضاء. يتطلب الأمر قدرًا كبيرًا من الطاقة للكائن الحي للتعبير عن كل جين في جميع الأوقات ، لذلك من الأفضل استخدام الطاقة لتشغيل الجينات فقط عندما تكون مطلوبة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التعبير عن مجموعة فرعية فقط من الجينات في كل خلية يوفر مساحة لأنه يجب فك الحمض النووي من هيكله الملفوف بإحكام لنسخ وترجمة الحمض النووي. يجب أن تكون الخلايا هائلة إذا تم التعبير عن كل بروتين في كل خلية طوال الوقت.

إن التحكم في التعبير الجيني معقد للغاية. تؤدي الأعطال في هذه العملية إلى الإضرار بالخلية ويمكن أن تؤدي إلى الإصابة بالعديد من الأمراض ، بما في ذلك السرطان.

بدائية النواة مقابل التعبير الجيني حقيقي النواة

لفهم كيفية تنظيم التعبير الجيني ، يجب علينا أولاً أن نفهم كيف يرمز الجين لبروتين وظيفي في الخلية. تحدث العملية في كل من الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة ، ولكن بطريقة مختلفة قليلاً.

الكائنات بدائية النواة هي كائنات وحيدة الخلية تفتقر إلى نواة الخلية ، وبالتالي فإن حمضها النووي يطفو بحرية في سيتوبلازم الخلية. لتجميع البروتين ، تحدث عمليتا النسخ والترجمة في وقت واحد تقريبًا. عندما لا تكون هناك حاجة للبروتين الناتج ، يتوقف النسخ. نتيجة لذلك ، فإن الطريقة الأساسية للتحكم في نوع البروتين وكمية كل بروتين يتم التعبير عنها في خلية بدائية النواة هي تنظيم نسخ الحمض النووي. تحدث جميع الخطوات اللاحقة تلقائيًا. عندما يتطلب الأمر المزيد من البروتين ، يحدث المزيد من النسخ. لذلك ، في الخلايا بدائية النواة ، يكون التحكم في التعبير الجيني في الغالب على مستوى النسخ.

على النقيض من ذلك ، تحتوي الخلايا حقيقية النواة على عضيات داخل الخلايا تزيد من تعقيدها. في الخلايا حقيقية النواة ، يتم احتواء الحمض النووي داخل نواة الخلية وهناك يتم نسخه إلى الحمض النووي الريبي. ثم يتم نقل الحمض النووي الريبي المركب حديثًا من النواة إلى السيتوبلازم ، حيث تقوم الريبوسومات بترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين. عمليات النسخ والترجمة منفصلين جسديا عن طريق نسخ الغشاء النووي يحدث فقط داخل النواة ، والترجمة تحدث فقط خارج النواة في السيتوبلازم. يمكن أن يحدث تنظيم التعبير الجيني في جميع مراحل العملية ((الشكل)). قد يحدث التنظيم عندما يكون الحمض النووي غير ملفوف ويتم فكه من النيوكليوسومات لربط عوامل النسخ (المستوى اللاجيني) ، عندما يتم نسخ الحمض النووي الريبي (مستوى النسخ) ، عندما تتم معالجة الحمض النووي الريبي وتصديره إلى السيتوبلازم بعد نسخه (مستوى ما بعد النسخ ) ، عند ترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين (مستوى متعدية) ، أو بعد صنع البروتين (مستوى ما بعد الترجمة).


تم تلخيص الاختلافات في تنظيم التعبير الجيني بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى في (الشكل). تتم مناقشة تنظيم التعبير الجيني بالتفصيل في الوحدات اللاحقة.

الاختلافات في تنظيم التعبير الجيني للكائنات بدائية النواة والكائنات حقيقية النواة
الكائنات بدائية النواة الكائنات حقيقية النواة
تفتقر إلى نواة مرتبطة بالغشاء تحتوي على نواة
تم العثور على الحمض النووي في السيتوبلازم يقتصر الحمض النووي على المقصورة النووية
يحدث نسخ الحمض النووي الريبي وتكوين البروتين في وقت واحد تقريبًا يحدث نسخ الحمض النووي الريبي قبل تكوين البروتين ، ويحدث في النواة. تحدث ترجمة الحمض النووي الريبي إلى البروتين في السيتوبلازم.
يتم تنظيم التعبير الجيني في المقام الأول على مستوى النسخ يتم تنظيم التعبير الجيني على عدة مستويات (الوراثة اللاجينية ، والنسخية ، والمكوكية النووية ، وما بعد النسخ ، والترجمة ، وما بعد الترجمة)

يمكن للخلايا بدائية النواة فقط تنظيم التعبير الجيني عن طريق التحكم في كمية النسخ. مع تطور الخلايا حقيقية النواة ، زاد تعقيد التحكم في التعبير الجيني. على سبيل المثال ، مع تطور الخلايا حقيقية النواة جاء تجزئة المكونات الخلوية الهامة والعمليات الخلوية. تم تشكيل منطقة نووية تحتوي على الحمض النووي. تم فصل النسخ والترجمة فعليًا إلى جزأين خلويين مختلفين. لذلك أصبح من الممكن التحكم في التعبير الجيني عن طريق تنظيم النسخ في النواة ، وكذلك من خلال التحكم في مستويات الحمض النووي الريبي (RNA) وترجمة البروتين الموجودة خارج النواة.

يتم تنظيم معظم الجينات للحفاظ على موارد الخلايا. ومع ذلك ، قد تكون العمليات التنظيمية الأخرى دفاعية. العمليات الخلوية مثل المطورة لحماية الخلية من العدوى الفيروسية أو الطفيلية. إذا تمكنت الخلية من إيقاف التعبير الجيني بسرعة لفترة قصيرة من الزمن ، فستكون قادرة على النجاة من العدوى عندما لا تستطيع الكائنات الأخرى. لذلك ، طور الكائن الحي عملية جديدة ساعدته على البقاء ، وكان قادرًا على نقل هذا التطور الجديد إلى الأبناء.

ملخص القسم

بينما تحتوي جميع الخلايا الجسدية داخل الكائن الحي على نفس الحمض النووي ، لا تعبر جميع الخلايا داخل هذا الكائن الحي عن نفس البروتينات. تعبر الكائنات بدائية النواة عن معظم جيناتها في معظم الأوقات. ومع ذلك ، يتم التعبير عن بعض الجينات فقط عند الحاجة إليها. من ناحية أخرى ، تعبر الكائنات حقيقية النواة عن مجموعة فرعية فقط من جيناتها في أي خلية معينة. للتعبير عن بروتين ، يتم نسخ الحمض النووي أولاً إلى RNA ، والذي يتم ترجمته بعد ذلك إلى بروتينات ، والتي يتم استهدافها بعد ذلك إلى مواقع خلوية محددة. في الخلايا بدائية النواة ، يحدث النسخ والترجمة في وقت واحد تقريبًا. في الخلايا حقيقية النواة ، يحدث النسخ في النواة ويكون منفصلًا عن الترجمة التي تحدث في السيتوبلازم. يتم تنظيم التعبير الجيني في بدائيات النوى في الغالب على مستوى النسخ (يوجد أيضًا بعض التنظيم اللاجيني وما بعد الترجمة) ، بينما في الخلايا حقيقية النواة ، يتم تنظيم التعبير الجيني على المستويات اللاجينية والنسخية وما بعد النسخ والترجمة وما بعد الترجمة .

راجع الأسئلة

يحدث التحكم في التعبير الجيني في الخلايا حقيقية النواة عند أي مستوى (مستويات)؟

  1. فقط مستوى النسخ
  2. المستويات اللاجينية والنسخية
  3. المستويات اللاجينية والنسخية والترجمة
  4. المستويات اللاجينية والنسخية وما بعد النسخ والترجمة وما بعد الترجمة

يشير التحكم اللاحق للترجمة إلى:

  1. تنظيم التعبير الجيني بعد النسخ
  2. تنظيم التعبير الجيني بعد الترجمة
  3. السيطرة على التنشيط اللاجيني
  4. الفترة بين النسخ والترجمة

كيف يدعم تنظيم التعبير الجيني التطور المستمر للكائنات الأكثر تعقيدًا؟

  1. يمكن أن تصبح الخلايا متخصصة داخل كائن حي متعدد الخلايا.
  2. يمكن للكائنات الحية أن تحافظ على الطاقة والموارد.
  3. تنمو الخلايا بشكل أكبر لاستيعاب إنتاج البروتين.
  4. كل من A و B.

أسئلة التفكير النقدي

اذكر اختلافين بين الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة وكيف تفيد هذه الاختلافات الكائنات متعددة الخلايا.

تحتوي الخلايا حقيقية النواة على نواة ، بينما لا تحتوي الخلايا بدائية النواة على نواة. في الخلايا حقيقية النواة ، يقتصر الحمض النووي على المنطقة النووية. وبسبب هذا ، يتم فصل النسخ والترجمة ماديًا. هذا يخلق آلية أكثر تعقيدًا للتحكم في التعبير الجيني الذي يفيد الكائنات متعددة الخلايا لأنه يقسم تنظيم الجينات.

يحدث التعبير الجيني في العديد من المراحل في الخلايا حقيقية النواة ، بينما في الخلايا بدائية النواة ، لا يحدث التحكم في التعبير الجيني إلا على مستوى النسخ. هذا يسمح بتحكم أكبر في التعبير الجيني في حقيقيات النوى وتطوير أنظمة أكثر تعقيدًا. لهذا السبب ، يمكن أن تنشأ أنواع مختلفة من الخلايا في كائن حي فردي.

صف كيف سيغير التحكم في التعبير الجيني مستويات البروتين الكلية في الخلية.

تتحكم الخلية في البروتينات التي يتم التعبير عنها وإلى أي مستوى يتم التعبير عن كل بروتين في الخلية. تغير الخلايا بدائية النواة معدل النسخ لتشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها. ستعمل هذه الطريقة على زيادة أو تقليل مستويات البروتين استجابة لما تحتاجه الخلية. تغير الخلايا حقيقية النواة إمكانية الوصول (التخلق المتوالي) أو النسخ أو الترجمة للجين. سيؤدي هذا إلى تغيير كمية الحمض النووي الريبي وعمر الحمض النووي الريبي لتغيير كمية البروتين الموجودة. تتحكم الخلايا حقيقية النواة أيضًا في ترجمة البروتين لزيادة أو تقليل المستويات الكلية. الكائنات حقيقية النواة أكثر تعقيدًا ويمكنها التلاعب بمستويات البروتين عن طريق تغيير العديد من مراحل العملية.

قائمة المصطلحات


رؤى قائمة على البيولوجيا الهيكلية في القراءة التوافقية والحديث المتبادل بين العلامات اللاجينية

تتحكم الآليات اللاجينية في تنظيم الجينات عن طريق كتابة وقراءة ومحو علامات جينية محددة. في سياق الأساليب متعددة التخصصات المطبقة للتحقيق في التنظيم اللاجيني في أنظمة متنوعة ، قدمت تقنيات البيولوجيا الهيكلية رؤى على المستوى الجزيئي للتفاعلات الرئيسية بين المنظمين المنبعين والمؤثرات النهائية. تم توسيع الجهود الهيكلية المبكرة التي ركزت على الدراسات على مستوى النطاق الفردي الفردي بسرعة إلى البحث على مستوى العلامات المتعددة والمجالات المتعددة ، وبالتالي توفير رؤى إضافية حول الاتصالات داخل الشبكة التنظيمية المعقدة للتخلّق المتوالي. تركز هذه المراجعة على النتائج الحديثة من الدراسات الهيكلية على القراءة التوافقية والحديث المتبادل بين العلامات اللاجينية. يبدأ بنظرة عامة على قراءات متعددة لعلامات هيستون المرتبطة بكل من ذيول هيستون الفردية والمزدوجة ، بالإضافة إلى الحديث المتبادل المحتمل بينهما. بعد ذلك ، تتوسع هذه المراجعة في القراءة المتزامنة بواسطة الوحدات اللاجينية لعلامات هيستون و DNA ، وبالتالي إنشاء روابط بين مثيلة هيستون ليسين ومثيل الحمض النووي على المستوى النووي. أخيرًا ، تناقش المراجعة دور العلامات اللاجينية الموجودة مسبقًا في توجيه كتابة / محو بعض العلامات اللاجينية. هذه المقالة جزء من عدد خاص بعنوان: الآليات الجزيئية لوظيفة تعديل هيستون.

الكلمات الدالة: القراءات التجميعية لميثيل الحمض النووي تنظيم الوراثة اللاجينية تعديل هيستون.

حقوق النشر © 2014 Elsevier B.V. جميع الحقوق محفوظة.

الأرقام

الأساس الهيكلي للقراءات متعددة التكافؤ ...

الأساس الهيكلي لقراءات متعددة التكافؤ لعلامات هيستون من ذيل هيستون واحد. ...

الأساس الهيكلي للقراءات متعددة التكافؤ ...

الأساس الهيكلي للقراءات متعددة التكافؤ لذيول هيستون المتعددة. (أ) تمثيل الشريط ل ...

الأساس الهيكلي للقراءات متعددة التكافؤ ...

الأساس الهيكلي للقراءات متعددة التكافؤ لعلامات هيستون و DNA. (أ) المجال ...

الأساس الهيكلي للاعتراف من قبل ...

الأساس الهيكلي للتعرف على إنزيم تعديل هيستون الموجه بتعديل هيستون. (أ) تمثيل الشريط ...


شاهد الفيديو: تابع التنظيم الجيني (شهر فبراير 2023).