موضوع : پروتئین ، CDNA و شناسایی گرن
تظاهر ژن عبارتست از طی مراحلی که منجر به ایجاد فراورده ژن می گردد . برای اینکه ژن فراورده خود را تولید کند ، باید دو مرحله اساسی انجام شود :
نسخه برداری Transcription
ترجمه transtation
نسخه برداری:
اولین مرحله از تظاهر ژن است ، یوکاریوتها شامل قارچها ، گیاهان ، حیوانات، انسان و بعضی موجودات تک سلولی و پروکاریوتها عبارت از موجودات تک سلولی و مهمترین انها باکتریها هستند .
تظاهر ژن در این دو دسته شباهتهای زیادی دارند و تفاوتهایی نیز در انها وجود دارد .
بعنوان مثال در یوکاریوتها :
انزیم مهمی که در نسخه برداری ژن دخالت وسیع دارد بنام RNA Palymerase نامیده می شود . و در انسان سه نوع از این انزیم بنامهای RNA Pely merase I , II , III شناخته شده است . و هر کدام در دسته بخصوصی از ژنها عمل می کنند . مثلا پلی مراز III در نسخه برداری ژنهای TRNA و پلی مراز II در نسخه برداری ژنهای rRNA دخالت دارند .
نسخه برداری در ژن از یک حمل خاصی شروع و در یک محل دیگری از ژن پایان می یابد یعنی در یک خط راهنما و یکطرف انجام می شود و در روی Template DNA بصورت 3/ à 5/ است ولی در روی RNA بر عکس و 5/ à3/ است .
DNA Template رشته ای از DNA است که ژن مربوطه که نسخه برداری آن انجام می شود در آن قرار دارد .
شکل
شروع نسخه برداری
یعنی ایجاد RNA از روی DNA می باشد ، با این تفاوت که بجای باز تعیین T با اوراسیل U در RNA قرار می گیرد . چون RNA بصورت معکوس با DNA قرار دارد و خط راهنمای DNA بصورت 3/ à 5/ است بنابراین RNA از 5/ شروع و به 3/ ختم می شود .
در شروع نسخه برداری پلی مراز II محلی را در ابتدای ژن انتخاب می کند که در منطقه Upstream ژن قرار دارد و پلی مرازII در محلی در خارج از نقطه شروع نسخه برداری به DNA می چسبد و بصورت یک مجموعه Complen در می اید و محل چسبیدن رشته DNA در ژن مربوطه بصورت 5/ TATAAT- 3/ که بطور خلاصه TATA نشان داده می شود که تا محل شروع نسخه برداری 25 نوکلئوتید فاصله دارد و بهمین جهت -25 Bon نوشته می شود .
منطقه انتقال انزیم پلیمراز RNA به DNA بنام پروموتر است . و بوسیله انزیم فوق شناسایی می شود . و به کمک فاکتورهایی بنام T.F انجام می گیرد .
مرحله پایان نسخه برداری
نسخه برداری زمانی تمام می شود که یک رشته دنباله ای مرکب از نوکلئوتیدهای ادنوزین یا PolyA به R.N.A اضافه شده است . در بعضی از ژنها این دنباله تا Zpppbp در ناحیه Down Stream ژن ادامه می یابد .
شکل
قبل از بحث ترجمه بطور مختصر انواع RNA را مورد بررسی قرار می دهیم :
1- RNA ریبوزومی :
که بصورت rRNA نوشته می وشد و جزیی از ساختمان ریبوزوم می باشد و نقش بسیار مهمی در ترجمه ژن بعهده دارند .
2- RNA ناقل یا tRNA :
یکنوع RNA ناقل است و نقش اساسی ان در ترجمه ژن می باشد . این نوع RNA که نقش جابجایی اسیدهای امینه در سیتوپلاسم سلول را بعهده دارد اولین بار توسط دانشمندی بنام رابرت هولی در سال 1959 از سلول جدا گردید و در مدت 6 سال زنجیره کامل انرا شناسایی کرد .
tRNA دارای 74-94 نوکلئوتید است و نسبتا RNA کوچک به حساب می اید . ساختمان کلی tRNA که بصورت برگ شبدر است بخشهای زیر را دارا است :
بازوی دریافت کننده The acceptor arm
بازوی انتی کرون The anti conton arm
بازوی D.H.U
حلقه اضافی Optional arm
حلقه Tucarm
بطور خلاصه یک مولکول tRNA شامل سه حلقه و یک بازوی انتهایی که حمل چسبیدن اسید امینه است و یک حلقه اضافی است .
شکل
3- RNA پیام بر یا mRNA
نوعی از RNA است که واسطه ایجاد پروتئین از ژن است . در طی مراحل نسخه برداری در داخل هسته سلول mRNA بوجود می اید و سپس از هسته سلول خارج شده و در سیتوپلاسم در طی مراحل که ترجمه نامیده می وشد پروتئین ساخته می شود .
بنابراین هر بار که نسخه برداری در ژن انجام می شود یک mRNA تشکیل شده و بعد از انکه وظیفه خود را در سیتوپلاسم انجام داد از بین می رود . پس ناپایدار است .
mRNA قبل از ترجمه تغییراتی رویش انجام می شود که قبل از ترک هسته در mRNA صورت می گیرد .
تغییراتی در دو انتهای مولکول بوجود می اید .
قسمتهای اینترون جدا شده واکسونها بهم اتصال می یابد .
در بعضی موارد خاص در نوکلئوتیدهای mRNA تغییراتی پیدا می شود و منجر به تشکیل Editiong RNA می شود .
Editing RNA :
تغییراتی در بعضی از نوکلئوتیدهای mRNA بوجود می اید به این ترتیب که نوکلئوتیدهای جدید به ان اضافه شده و یا برخی از نوکلئوتیدهای ان حذف می شوند.
اسیدهای امینه یا کدون
کلا 20 نوع اسید امینه در انسان وجود دارد که از یک اتم کربن مرکزی ( a) و چهار بازو تشکیل شده است :
1- اتم هیدروژن
2- گروه کربوکسیل ( -Coo- )
3- گروه آمینو ( -NH3+ )
4- گروه R
گروه R مشخص کننده هر اسید امینه بخصوص است و ساختمان مختلف خواهند داشت .
خصوصیت هر زنجیره پلی پپتید بستگی به اسید امینه های موجود در ان دارد کوفود از راه نسخه برداری ژن و سپس ترجمه mRNA تعیین می شود . و هر ژن زنجیره پلی پپتید بخصوصی را ایجاد می کند .
شکل
کدهای ژنتیکی اسیدهای امینه
این کدها در زنجیره های mRNA قرار دارند و این که ون ها در زنجیره DNA تغییر می یابند . یعنی بجای باز او را سیل باز تخمین قرار می گیرد .
شکل
تمام اسید امینه ها غیر از سیستونین و تریتپوفان بیش از یک کد ون دارند .
کدونهای UAA و UAG و UGA هیچ نوع اسید امینه ای را که نمی کنند و کدونها انتهایی هستند .
کدون AUG علامت شروع ترجمه هر کدون ابتدایی است و فقط اسید امینه میتونین را رمز می کند . البته در طی ادامه زنجیره نیز ممکنست اسید امینه میتونین در ساختمانهیا وسطی پلی پپتید وجود داشته باشد .
نمای انواع نوکلئوتیدها
شکل
ترجمه Translation
اخرین مرحله تظاهر ژن است که در ان ریبوزوم ، mRNA , tRNA نقش اساسی دارند اخرین قدم ساخت زنجیره ای پلی پپتیدی است .
بیست نوع اسید امینه وجود دارد و هر tRNA مخصوص یک اسید امینه خاص خود می باشد . مثلا tRNA tyr مخصوص اسید امینه تیروزین بوده و به اسید امینه دیگر اتصال نمی یابد .
اکثر اسید امینه ها بیش از یک کدون دارند و برای هر اسید امینه بیش از یک نوع tRNA وجود خواهد داشت . دو tRNA که به یک اسید امینه اختصاص دارند Isoaxxeptors نامیده می وشد . هر اسید امینه توسط بازوی که بوکسیل به بازوی دریافت کننده موجود در tRNA می چسبد . گروهی از انزیمها بنام امینواسیل – tRNA سنتتاز این عمل را کاتالیزوری می کنند .
بعد از انکه عمل شناسایی و اتصال tRNA به اسید امینه انجام گرفت این مجموعه به طرف mRNA حمل شده و ناحیه انتی کدون tRNA به ناحیه کدون مخصوص به همان آنتی کدون که در mRNA است متصل می شود.
مرحله اغاز ترجمه:
ربوزومها در پروکاریوتها از دو جز بنامهای 305 و 505 تشکیل می شوند که این دو جزء از هم جدا می شوند . که فاکتورهایی از جنس پروتئین بنام IF یا Initiation factors مسئول این جدایی هستند . حال که 305 از مولکول ربوزوم جدا شده به ناحیه Upstream اولین کدون در mRNA می چسبد . این جمل از نوکلئوتیدهایی تشکیل یافته که از محل اولین کدون واقع در mRNA حدود ده نوکلئوتید فاصله دراد که بنام شاین دالگارنو نامیده می شود . پس از انکه 305 به mRNA اتصال یافت به طرف اولین کدون در mRNA حرکت می کند در محل اوین کدون که معمولا ANG است ترجمه اغاز می شود . به این صورت که tRNA با اتصال به اسید امینه مخصوص خود به این محل می رسد و در نتیجه کدون و انتی کدون در مقابل هم قرار می گیرند .
ادامه ترجمه و تشکیل زنجیره پلی پپتید
اکنون در اولین کدون mRNA مجموعه ای وجود دارد مرکب از 305 ، 505 و tRNA بهمراه اولین اسید امینه دو منطقه مشخص روی mRNA وجود دارد :
منطقه سخت عبارت است از اولین کدون که بنام p.site و منطقه بعدی عبارتست از دومین کدون بنام A.site «