الربط (علم الوراثة): ما يتكون من أنواع

الربط ، أو الربط بين الحمض النووي الريبي ، هو ظاهرة تحدث في الكائنات حقيقية النواة بعد نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي وتنطوي على إزالة إنترونات الجين ، والحفاظ على الإكسونات. تعتبر أساسية في التعبير الجيني.

ويحدث ذلك من خلال أحداث القضاء على الرابطة الفوسفورية بين الإكسونات والإنترونات والربط اللاحق للرابطة بين الإكسونات. يحدث الربط في جميع أنواع الحمض النووي الريبي ، إلا أنه أكثر صلة بجزيء الرنا المرسال. يمكن أن يحدث أيضا في جزيئات الحمض النووي والبروتين.

قد يخضعون لترتيب أو أي نوع من التغيير عند تجميع الإكسونات. يُعرف هذا الحدث باسم الربط البديل وله عواقب بيولوجية مهمة.

ماذا تتكون؟

الجين هو تسلسل الحمض النووي مع المعلومات اللازمة للتعبير عن النمط الظاهري. لا يقتصر مفهوم الجين بشكل صارم على تسلسل الحمض النووي التي يتم التعبير عنها كبروتينات.

تتضمن "العقيدة" المركزية لعلم الأحياء عملية نقل الحمض النووي إلى جزيء مرسال الحمض النووي الريبي. وهذا بدوره يترجم إلى بروتينات بمساعدة الريبوسومات.

ومع ذلك ، في الكائنات الحية حقيقية النواة ، يتم مقاطعة هذه التسلسلات الطويلة من الجينات بنوع من التسلسل غير الضروري للجينة المعنية: الإنترونات. لكي يتم ترجمة الرنا المرسال بفعالية ، يجب إزالة هذه الإنترونات.

الربط بين الحمض النووي الريبي هو آلية تتضمن العديد من التفاعلات الكيميائية المستخدمة لإزالة العناصر التي تقاطع تسلسل جين معين. تسمى العناصر المحفوظة exons.

أين يحدث هذا؟

التوابل هي مركب بروتين ضخم مسؤول عن تحفيز خطوات الربط. يتكون من خمسة أنواع من الحمض النووي الريبي النووي الصغير تسمى U1 و U2 و U4 و U5 و U6 ، بالإضافة إلى سلسلة من البروتينات.

من المتوقع أن يشارك اللصق في الطي الخاص بمرحلة ما قبل الرنا المرسال من أجل مواءمته بشكل صحيح مع المنطقتين حيث ستحدث عملية الربط.

هذا المجمع قادر على التعرف على تسلسل الإجماع الذي تمتلكه معظم الإنترونات بالقرب من نهايتي 5 'و 3'. تجدر الإشارة إلى أنه قد تم العثور على الجينات في Metazoans التي لا تمتلك هذه التسلسلات وتستخدم مجموعة أخرى من الرنا النووي الصغير للتعرف عليها.

نوع

في الأدبيات ، يطبق مصطلح الربط عادة على العملية التي تنطوي على رسول الرنا. ومع ذلك ، هناك عمليات الربط المختلفة التي تحدث في الجزيئات الحيوية الهامة الأخرى.

يمكن أن تخضع البروتينات أيضًا للربط ، وفي هذه الحالة هي سلسلة من الأحماض الأمينية التي يتم إزالتها من الجزيء.

تسمى الشظية التي تمت إزالتها "intein". هذه العملية تحدث بشكل طبيعي في الكائنات الحية. تمكنت البيولوجيا الجزيئية من ابتكار تقنيات مختلفة باستخدام هذا المبدأ الذي ينطوي على التلاعب بالبروتينات.

بالطريقة نفسها ، يحدث الربط أيضًا على مستوى الحمض النووي. وهكذا ، جزيئات الحمض النووي التي تم فصلها سابقا مع قادرة على الربط عن طريق الروابط التساهمية.

أنواع الربط RNA

من ناحية أخرى ، بناءً على نوع الحمض النووي الريبي ، هناك اختلافات في الاستراتيجيات الكيميائية التي يمكن للجينات التخلص من الإنترونات فيها. لا سيما أن عملية الربط بين الرنا المجهري هي عملية معقدة ، حيث إنها تنطوي على سلسلة من الخطوات التي يحفزها لصقها. كيميائيا ، تحدث هذه العملية عن طريق تفاعلات transesterification.

في الخمائر ، على سبيل المثال ، تبدأ العملية بكسر المنطقة 5 'في موقع الاعتراف ، ويتم تشكيل "حلقة" intron-exon بواسطة رابطة 2 - 5 - فسفودستر. تستمر العملية مع تشكيل فجوة في المنطقة 3 'وأخيراً يحدث اتحاد بين exons.

يمكن لبعض الإنترونات التي تقاطع الجينات النووية والميتوكوندريا أن تؤدي عملية الربط دون الحاجة إلى إنزيمات أو طاقة ، ولكن عن طريق تفاعلات التحولات. وقد لوحظت هذه الظاهرة في كائن التيتراهيمينا الحراري .

في المقابل ، تنتمي معظم الجينات النووية إلى مجموعة الإنترونات التي تحتاج إلى آلات تحفز عملية الإزالة.

الربط البديل

في البشر ، تم الإبلاغ عن وجود حوالي 90.000 بروتين مختلف ، وكان يعتقد سابقًا أنه يجب أن يكون هناك عدد مماثل من الجينات.

مع وصول التقنيات الجديدة ومشروع الجينوم البشري ، تم التوصل إلى أنه لا يوجد لدينا سوى حوالي 25000 جين. لذا ، كيف يمكن أن يكون لدينا الكثير من البروتينات؟

لا يجوز تجميع الإكسونات بنفس الترتيب الذي نُسخت به إلى الجيش الملكي النيبالي ، لكن يتم ترتيبها من خلال إنشاء مجموعات جديدة. وتعرف هذه الظاهرة باسم الربط البديل. لهذا السبب ، يمكن أن ينتج جين واحد مستنسخ أكثر من نوع واحد من البروتين.

هذا التناقض بين عدد البروتينات وعدد الجينات التي تم توضيحها في عام 1978 من قبل الباحث جيلبرت ، تاركًا وراءه المفهوم التقليدي "للجين هناك بروتين".

وظائف

بالنسبة إلى كيليمن والمتعاونين (2013) "تتمثل إحدى وظائف هذا الحدث في زيادة تنوع رنا المرسال ، بالإضافة إلى تنظيم العلاقات بين البروتينات ، وبين البروتينات والأحماض النووية وبين البروتينات والأغشية".

وفقا لهؤلاء المؤلفين ، "الربط البديل هو المسؤول عن تنظيم توطين البروتينات ، وخصائصها الأنزيمية وتفاعلها مع الروابط." كما أنه مرتبط بعمليات تمايز الخلايا وتطور الكائنات الحية.

في ضوء التطور ، يبدو أنه آلية هامة للتغيير ، حيث أن نسبة عالية من الكائنات حقيقية النواة قد عانت من أحداث عالية من الربط البديل. بالإضافة إلى لعب دور مهم في تمايز الأنواع وفي تطور الجينوم.

الربط البديل والسرطان

هناك أدلة على أن أي خطأ في هذه العمليات يمكن أن يؤدي إلى أداء غير طبيعي للخلية ، مما يؤدي إلى عواقب وخيمة على الفرد. ضمن هذه الأمراض المحتملة ، يبرز السرطان.

لهذا السبب تم اقتراح الربط البديل كعلامة بيولوجية جديدة لهذه الظروف غير الطبيعية في الخلايا. وبالمثل ، إذا كنت تستطيع أن تفهم تمامًا أساس الآلية التي يحدث بها المرض ، فيمكنك اقتراح حلول لها.