لصق او جمع

ال لصق او جمع يمثل عملية حاسمة أثناء النسخ في نواة خلية حقيقيات النوى ، والتي خلالها ينبثق mRNA الناضج من pre-mRNA. تتم إزالة الإنترونات التي لا تزال محتواة في ما قبل الرنا المرسال بعد النسخ ويتم دمج الإكسونات المتبقية لتشكيل الرنا المرسال النهائي.

ما هو الربط

تنص العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية على أن تدفق المعلومات الجينية يحدث من الحمض النووي الناقل للمعلومات عبر الحمض النووي الريبي إلى البروتين. الخطوة الأولى في التعبير الجيني هي ما يُعرف بالنسخ. يتم تصنيع الحمض النووي الريبي باستخدام الحمض النووي كقالب. الحمض النووي هو الناقل للمعلومات الجينية ، التي يتم تخزينها هناك بمساعدة شفرة مكونة من القواعد الأربع: الأدين ، الثايمين ، الجوانين والسيتوزين. يقرأ مركب بروتين بوليميريز RNA التسلسل الأساسي للحمض النووي أثناء النسخ وينتج "ما قبل الرسول RNA" (pre-mRNA للاختصار). بدلا من الثايمين ، يتم دمج اليوراسيل دائما.

تتكون الجينات من exons و introns. الإكسونات هي تلك الأجزاء من الجينوم التي تشفر المعلومات الجينية. في المقابل ، تمثل الإنترونات أقسامًا غير مشفرة داخل الجين ، حيث يتم عبور الجينات المخزنة على الحمض النووي بأجزاء طويلة لا تتوافق مع أي أحماض أمينية في البروتين المتأخر ولا تساهم في الترجمة.

يمكن أن يحتوي الجين على ما يصل إلى 60 إنترون ، بأطوال تتراوح بين 35 و 100000 نيوكليوتيد. في المتوسط ​​، تكون هذه الإنترونات أطول بعشر مرات من exons. لا يزال ما قبل mRNA الذي تم إنتاجه في الخطوة الأولى من النسخ ، والذي يشار إليه غالبًا باسم mRNA غير الناضج ، يحتوي على كل من exons و introns. هذا هو المكان الذي تبدأ فيه عملية الربط.

يجب إزالة الإنترونات من pre-mRNA ويجب ربط exons المتبقية معًا. عندها فقط يمكن للـ mRNA الناضج أن يترك نواة الخلية ويبدأ الترجمة.

يتم إجراء الربط في الغالب بمساعدة spliceosome (الألمانية: spliceosome). يتكون هذا من خمسة snRNPs (جزيئات بروتين نووي نووي صغير). يتكون كل من هذه snRNPs من snRNA والبروتينات. بعض البروتينات الأخرى التي ليست جزءًا من snRNPs هي أيضًا جزء من spliceosome. تنقسم Spliceosomes إلى spliceosomes الرئيسية والثانوية. عمليات التضفير الرئيسية التي تزيد عن 95٪ من جميع الإنترونات البشرية ، يستحوذ الجسيم الوصقي الصغير بشكل أساسي على إنترونات ATAC.

لشرح عملية الربط ، مُنح ريتشارد جون روبرتس وفيليب أ. شارب جائزة نوبل في الطب عام 1993. حصل كل من Thomas R. Cech و Sidney Altman على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1989 عن أبحاثهما حول الربط البديل والتأثير التحفيزي لـ RNA.

الوظيفة والمهمة

أثناء عملية التضفير ، يتشكل الجسيم اللصق من جديد من أجزائه الفردية. في الثدييات ، يتراكم snRNP U1 أولاً على موقع لصق 5 بوصات ويبدأ في تكوين الجزء المتبقي من لصق. يرتبط snRNP U2 بنقطة تفرع intron. ثم يرتبط tri-snRNP أيضًا.

يحفز spliceosome تفاعل التضفير عن طريق استرتارين متعاقبتين. في الجزء الأول من التفاعل ، تهاجم ذرة أكسجين من مجموعة 2 '-OH من الأدينوزين من "تسلسل نقطة التفرع" (BPS) ذرة فوسفور من رابطة فوسفودايستر في موقع لصق 5'. هذا يطلق 5 'exon ويوزع intron. ذرة الأكسجين لمجموعة 3'-OH المجانية الآن من 5'-exon ترتبط الآن بموقع لصق 3'، حيث يتم توصيل الإكسونين ويتم تحرير الإنترون. يتم إدخال intron في شكل انسيابي ، يسمى الوهق ، والذي يتم تقسيمه بعد ذلك.

على النقيض من ذلك ، لا تلعب spliceosomes دورًا في التضفير الذاتي. هنا يتم استبعاد الإنترونات من الترجمة من خلال البنية الثانوية للحمض النووي الريبي نفسه. يحدث التضفير الأنزيمي لـ tRNA (نقل الحمض النووي الريبي) في حقيقيات النوى والأرشي ، ولكن ليس في البكتيريا.

يجب أن تتم عملية التضفير بأقصى درجات الدقة بالضبط عند حدود exon-intron ، لأن الانحراف عن طريق نيوكليوتيد واحد فقط سيؤدي إلى تشفير غير صحيح للأحماض الأمينية وبالتالي إلى تكوين بروتينات مختلفة تمامًا.

يمكن أن يتحول تضفير pre-mRNA بشكل مختلف بسبب التأثيرات البيئية أو نوع الأنسجة. هذا يعني أنه يمكن تكوين بروتينات مختلفة من نفس تسلسل الحمض النووي وبالتالي من نفس ما قبل mRNA. تُعرف هذه العملية باسم الربط البديل. تحتوي الخلية البشرية على حوالي 20 ألف جين ، لكنها قادرة على إنتاج مئات الآلاف من البروتينات بسبب التضفير البديل. حوالي 30٪ من جميع الجينات البشرية لديها تضفير بديل.

لقد لعب الربط دورًا رئيسيًا في التطور. غالبًا ما ترمز إكسونات المجالات الفردية للبروتينات ، والتي يمكن دمجها مع بعضها البعض بطرق مختلفة. هذا يعني أنه يمكن إنتاج مجموعة كبيرة ومتنوعة من البروتينات ذات الوظائف المختلفة تمامًا من عدد قليل من exons. تسمى هذه العملية خلط exon.

الامراض والاعتلالات

يمكن أن تنشأ بعض الأمراض الوراثية في اتصال وثيق مع التضفير. لا تؤدي الطفرات في الإنترونات غير المشفرة عادةً إلى أخطاء في تكوين البروتينات. ومع ذلك ، إذا حدثت طفرة في جزء من intron وهو أمر مهم لتنظيم التضفير ، فقد يؤدي ذلك إلى التضفير الخاطئ لـ pre-mRNA. ثم يقوم mRNA الناضج الناتج بترميز البروتينات الخاطئة أو الضارة في أسوأ الأحوال. هذا هو الحال ، على سبيل المثال ، مع بعض أنواع الثلاسيميا بيتا ، فقر الدم الوراثي. الممثلون الآخرون للأمراض التي تتطور بهذه الطريقة ، على سبيل المثال ، متلازمة إهلرز دانلوس (EDS) من النوع الثاني وضمور العضلات الشوكي.