tn.geologyidea.com
أكثر

تخليق البروتين (ترجمة) - علوم الأرض

تخليق البروتين (ترجمة) - علوم الأرض


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.


المهارات اللازمة للتطوير

  • صف الشفرة الجينية واشرح سبب اعتبارها عالمية تقريبًا
  • اشرح عملية الترجمة ووظائف آلية الترجمة الجزيئية
  • قارن الترجمة في حقيقيات النوى وبدائيات النوى

يستهلك تخليق البروتينات طاقة الخلية أكثر من أي عملية استقلابية أخرى. يؤدون كل وظيفة تقريبًا للخلية ، ويعملون كعناصر وظيفية (على سبيل المثال ، إنزيمات) وعناصر هيكلية. تتضمن عملية الترجمة ، أو تخليق البروتين ، الجزء الثاني من التعبير الجيني ، فك الشفرة بواسطة الريبوسوم لرسالة الرنا المرسال إلى منتج متعدد الببتيد.

الكود الجيني

تقوم ترجمة نموذج mRNA بتحويل المعلومات الوراثية القائمة على النيوكليوتيدات إلى "لغة" الأحماض الأمينية لإنشاء منتج بروتيني. يتكون تسلسل البروتين من 20 نوعًا شائعًا من الأحماض الأمينية. يتم تعريف كل حمض أميني داخل الرنا المرسال بواسطة ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات تسمى كودون. تسمى العلاقة بين كودون mRNA والحمض الأميني المقابل له بالشفرة الجينية.

رمز النوكليوتيدات الثلاثة يعني أن هناك ما مجموعه 64 مجموعة ممكنة (43، مع أربعة نيوكليوتيدات مختلفة ممكنة في كل من المواضع الثلاثة المختلفة داخل الكودون). هذا الرقم أكبر من عدد الأحماض الأمينية ويتم ترميز حمض أميني معين بأكثر من كودون واحد (الشكل ( PageIndex {1} )). يسمى هذا التكرار في الشفرة الجينية بالانحلال. عادةً ، في حين أن الموضعين الأولين في الكودون مهمان لتحديد الحمض الأميني الذي سيتم دمجه في بولي ببتيد متزايد ، فإن الموضع الثالث ، الذي يُطلق عليه موضع التذبذب ، يكون أقل أهمية. في بعض الحالات ، إذا تم تغيير النيوكليوتيد في الموضع الثالث ، فسيظل الحمض الأميني نفسه مدمجًا.

في حين أن 61 من أصل 64 رمزًا ثلاثيًا ممكنًا للأحماض الأمينية ، فإن ثلاثة من الكودونات الـ 64 لا ترمز إلى حمض أميني ؛ ينهون تخليق البروتين ، ويطلقون البولي ببتيد من آلية الترجمة. هذه تسمى وقف كودونس أو كودون هراءس. كودون آخر ، AUG ، له أيضًا وظيفة خاصة. بالإضافة إلى تحديد ميثيونين الأحماض الأمينية ، فإنه يعمل أيضًا عادةً ككودون بدء لبدء الترجمة. إطار القراءة ، الطريقة التي يتم بها تجميع النيوكليوتيدات في الرنا المرسال في أكواد ، للترجمة يتم تعيينها بواسطة كودون البدء AUG بالقرب من نهاية 5 'من الرنا المرسال. كل مجموعة من ثلاثة نيوكليوتيدات تتبع كود البدء هذا هي كودون في رسالة mRNA.

الشيفرة الجينية عالمية تقريبا. مع استثناءات قليلة ، تستخدم جميع الأنواع تقريبًا نفس الشفرة الجينية لتخليق البروتين ، وهو دليل قوي على أن جميع أشكال الحياة الموجودة على الأرض تشترك في أصل مشترك. ومع ذلك ، فقد لوحظ وجود أحماض أمينية غير عادية مثل السيلينوسيستين والبيروليزين في العتائق والبكتيريا. في حالة السيلينوسيستين ، فإن الكودون المستخدم هو UGA (عادةً ما يكون كودون توقف). ومع ذلك ، يمكن ترميز UGA لـ selenocysteine ​​باستخدام بنية حلقة جذعية (تُعرف باسم تسلسل إدراج selenocysteine ​​، أو عنصر SECIS) ، والتي توجد في المنطقة غير المترجمة 3 من الرنا المرسال. يستخدم Pyrrolysine كودون توقف مختلف ، UAG. يتطلب دمج البيروليزين pylS الجين و RNA الفريد من نوعه (tRNA) مع مضاد CUA.

تمرين ( PageIndex {1} )

  1. كم عدد القواعد في كل كودون؟
  2. ما الأحماض الأمينية المشفرة بواسطة كودون AAU؟
  3. ماذا يحدث عندما يتم الوصول إلى رمز الإيقاف؟

ماكينات تصنيع البروتين

بالإضافة إلى نموذج mRNA ، تساهم العديد من الجزيئات والجزيئات الكبيرة في عملية الترجمة. يختلف تكوين كل مكون عبر الأصناف ؛ على سبيل المثال ، قد تتكون الريبوسومات من أعداد مختلفة من RNAs الريبوسوم (rRNAs) وعديد الببتيدات اعتمادًا على الكائن الحي. ومع ذلك ، فإن الهياكل والوظائف العامة لآلية تخليق البروتين قابلة للمقارنة من البكتيريا إلى الخلايا البشرية. تتطلب الترجمة إدخال نموذج mRNA وريبوسومات و tRNAs وعوامل إنزيمية مختلفة.

الريبوسومات

الريبوسوم هو جزيء ضخم معقد يتكون من الرنا الريباسي المحفز (يسمى الريبوزيمات) والرنا الريباسي الهيكلي ، بالإضافة إلى العديد من عديد الببتيدات المتميزة. تشكل الرنا الريباسي الناضج حوالي 50٪ من كل ريبوسوم. تحتوي بدائيات النوى على ريبوسوم 70S ، بينما تحتوي حقيقيات النوى على ريبوسومات 80S في السيتوبلازم والشبكة الإندوبلازمية الخشنة ، و 70S ريبوسومات في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء. تنفصل الريبوسومات إلى وحدات فرعية كبيرة وصغيرة عندما لا تقوم بتركيب البروتينات وإعادة الارتباط أثناء بدء الترجمة. في بكتريا قولونية، يتم وصف الوحدة الفرعية الصغيرة على أنها 30S (التي تحتوي على الوحدة الفرعية 16S rRNA) ، والوحدة الفرعية الكبيرة هي 50S (التي تحتوي على الوحدات الفرعية 5S و 23S rRNA) ، بإجمالي 70S (وحدات Svedberg ليست مضافة). تحتوي ريبوسومات حقيقيات النوى على وحدة فرعية صغيرة 40S (والتي تحتوي على الوحدة الفرعية 18S rRNA) ووحدة فرعية 60S كبيرة (تحتوي على الوحدات الفرعية 5S و 5.8S و 28S rRNA) ، بإجمالي 80 ثانية. الوحدة الفرعية الصغيرة مسؤولة عن ربط قالب mRNA ، في حين أن الوحدة الفرعية الكبيرة تربط الحمض الريبي النووي النقال (الذي تمت مناقشته في القسم الفرعي التالي).

يتم ترجمة كل جزيء mRNA في نفس الوقت بواسطة العديد من الريبوسومات ، وجميعها تقوم بتركيب البروتين في نفس الاتجاه: قراءة mRNA من 5 "إلى 3" وتوليف متعدد الببتيد من الطرف N إلى الطرف C. يسمى الهيكل الكامل الذي يحتوي على mRNA مع العديد من الريبوسومات المرتبطة بـ polyribosome (أو polysome). في كل من البكتيريا والعتائق ، قبل حدوث الإنهاء النسخي ، يتم بالفعل استخدام كل نسخة لترميز البروتين لبدء توليف العديد من النسخ من البولي ببتيد (الببتيدات) المشفر لأن عمليات النسخ والترجمة يمكن أن تحدث بشكل متزامن ، مما يؤدي إلى تكوين polyribosomes (الشكل ( PageIndex {2} )). السبب في إمكانية حدوث النسخ والترجمة في وقت واحد هو أن هاتين العمليتين تحدثان في نفس الاتجاه من 5 إلى 3 ، وكلاهما يحدث في سيتوبلازم الخلية ، ولأن نسخة RNA لا تتم معالجتها بمجرد نسخها. يسمح هذا لخلية بدائية النواة بالاستجابة لإشارة بيئية تتطلب بروتينات جديدة بسرعة كبيرة. في المقابل ، في الخلايا حقيقية النواة ، لا يمكن النسخ والترجمة في وقت واحد. على الرغم من أن polyribosomes تتشكل أيضًا في حقيقيات النوى ، إلا أنها لا تستطيع فعل ذلك حتى يكتمل تخليق RNA ويتم تعديل جزيء RNA ونقله خارج النواة.

نقل الحمض النووي الريبي

نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) عبارة عن جزيئات هيكلية من الحمض النووي الريبي ، واعتمادًا على الأنواع ، توجد العديد من الأنواع المختلفة من الحمض النووي الريبي في السيتوبلازم. تحتوي الأنواع البكتيرية عادةً على ما بين 60 و 90 نوعًا. يعمل كل نوع من أنواع الحمض الريبي النووي النقال كمحولات ، ويرتبط بكودون محدد في قالب الرنا المرسال ويضيف الحمض الأميني المقابل إلى سلسلة البولي ببتيد. لذلك ، الحمض النووي الريبي هو الجزيئات التي "تترجم" لغة RNA إلى لغة البروتينات. وباعتبارها جزيئات مهايئة للترجمة ، فمن المدهش أن الحمض الريبي النووي النقال يمكن أن يلائم الكثير من الخصوصية في مثل هذه الحزمة الصغيرة. يتفاعل جزيء الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) مع ثلاثة عوامل: تركيبة aminoacyl tRNA و ribosomes و mRNA.

تأخذ الحمض النووي الريبي الناضج بنية ثلاثية الأبعاد عندما تتعرض القواعد التكميلية في جزيء الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة مع بعضها البعض (الشكل ( فهرس الصفحة {3} )). يضع هذا الشكل موقع ارتباط الأحماض الأمينية ، المسمى بنهاية ارتباط الأحماض الأمينية CCA ، وهو عبارة عن تسلسل سيتوزين-سيتوزين-أدينين عند الطرف 3 'من الحمض الريبي النووي النقال ، ومضاد الكودونات على الطرف الآخر. إن anticodon هو تسلسل ثلاثي النيوكليوتيدات يرتبط مع كودون mRNA من خلال الاقتران الأساسي التكميلي.

يُضاف حمض أميني إلى نهاية جزيء tRNA من خلال عملية "شحن" tRNA ، والتي يتم خلالها ربط كل جزيء tRNA بالحمض الأميني الصحيح أو المشابه عن طريق مجموعة من الإنزيمات تسمى aminoacyl tRNA synthetases. يوجد نوع واحد على الأقل من مركب aminoacyl tRNA لكل من الأحماض الأمينية العشرين. خلال هذه العملية ، يتم تنشيط الحمض الأميني أولاً عن طريق إضافة الأدينوزين أحادي الفوسفات (AMP) ثم يتم نقله إلى الحمض الريبي النووي النقال ، مما يجعله مشحونًا tRNA ، ويتم تحرير AMP.

تمرين ( PageIndex {2} )

  1. وصف بنية وتكوين الريبوسوم بدائية النواة.
  2. في أي اتجاه يقرأ قالب mRNA؟
  3. وصف بنية ووظيفة الحمض الريبي النووي النقال.

آلية تخليق البروتين

الترجمة مماثلة في بدائيات النوى وحقيقيات النوى. هنا سوف نستكشف كيف تحدث الترجمة بكتريا قولونية، بدائيات النوى التمثيلية ، وتحديد أي اختلافات بين الترجمة البكتيرية وحقيقية النواة.

المبادرة

يبدأ بدء تخليق البروتين بتكوين مركب البدء. القولونية، يتضمن هذا المركب الريبوسوم الصغير 30S ، قالب mRNA ، ثلاثة عوامل بدء تساعد الريبوسوم على التجمع بشكل صحيح ، guanosine triphosphate (GTP) الذي يعمل كمصدر للطاقة ، وبادئ خاص tRNA يحمل ن-فورميل ميثيونين (fMet-tRNAfMet) (الشكل ( PageIndex {4} )). يتفاعل البادئ tRNA مع كودون البدء AUG الخاص بالمرنا ويحمل ميثيونين مُصَغَّر (fMet). بسبب مشاركته في البدء ، يتم إدخال fMet في البداية (الطرف N) من كل سلسلة بولي ببتيد تم تصنيعها بواسطة بكتريا قولونية. القولونية يتفاعل mRNA ، وهو تسلسل رائد في بداية أول كودون AUG ، يسمى تسلسل Shine-Dalgarno (المعروف أيضًا باسم موقع ربط الريبوسوم AGGAGG) ، من خلال الاقتران الأساسي التكميلي مع جزيئات الرنا الريباسي التي تتكون منها الريبوسوم. يعمل هذا التفاعل على تثبيت الوحدة الفرعية الريبوسومية 30S في الموقع الصحيح على قالب الرنا المرسال. عند هذه النقطة ، ترتبط الوحدة الفرعية الريبوسومية 50S بمركب البدء ، وتشكل ريبوسومًا سليمًا.

في حقيقيات النوى ، يكون تكوين معقد البدء متشابهًا ، مع الاختلافات التالية:

  • البادئ tRNA هو tRNA متخصص مختلف يحمل الميثيونين ، يسمى Met-tRNAi
  • بدلاً من الارتباط بـ mRNA في تسلسل Shine-Dalgarno ، يتعرف مجمع بدء حقيقيات النوى على 5 'غطاء من mRNA حقيقية النواة ، ثم يتتبع على طول mRNA في اتجاه 5 إلى 3 حتى يتم التعرف على كودون AUG. في هذه المرحلة ، ترتبط الوحدة الفرعية 60S بمجمع Met-tRNAi و mRNA والوحدة الفرعية 40S.

استطالة

في بدائيات النوى وحقيقيات النوى ، أساسيات استطالة الترجمة هي نفسها. القولونية، ربط الوحدة الفرعية الريبوسومية 50S لإنتاج أشكال الريبوسوم السليمة ثلاثة مواقع ريبوزومية مهمة وظيفيًا: موقع A (aminoacyl) يربط aminoacyl tRNAs المشحونة الواردة. يربط موقع P (peptidyl) tRNAs المشحونة التي تحمل الأحماض الأمينية التي شكلت روابط ببتيدية مع سلسلة polypeptide المتنامية ولكنها لم تنفصل بعد عن tRNA المقابل لها. يقوم موقع E (الخروج) بإطلاق الحمض النووي الريبي المنفصل بحيث يمكن إعادة شحنه بالأحماض الأمينية المجانية. هناك استثناء واحد ملحوظ لخط التجميع هذا من الحمض الريبي النووي النقال: أثناء التكوين المعقد للبدء ، fMet البكتيري − tRNAfMet أو يدخل Met-tRNAi حقيقيات النوى موقع P مباشرة دون الدخول أولاً إلى الموقع A ، مما يوفر موقعًا مجانيًا جاهزًا لقبول الحمض الريبي النووي النقال المطابق للكودون الأول بعد AUG.

يستمر الاستطالة بحركات الكود الفردي للريبوسوم تسمى كل منها حدث الانتقال. أثناء كل حدث انتقال ، تدخل tRNAs المشحونة في الموقع A ، ثم تنتقل إلى موقع P ، ثم أخيرًا إلى الموقع E للإزالة. يتم تحفيز حركات الريبوسومات ، أو الخطوات ، عن طريق التغييرات التوافقية التي تقدم الريبوسوم بثلاث قواعد في اتجاه 3. تتشكل روابط الببتيد بين المجموعة الأمينية للحمض الأميني المرتبط بـ tRNA في الموقع A ومجموعة الكربوكسيل من الحمض الأميني المرتبط بـ الحمض الريبي النووي النقال في موقع P. يتم تحفيز تكوين كل رابطة ببتيد بواسطة peptidyl transferase ، وهو ريبوزيم قائم على RNA مدمج في الوحدة الفرعية الريبوسومية 50S. يرتبط الحمض الأميني المرتبط بـ P-site tRNA أيضًا بسلسلة البولي ببتيد المتنامية. عندما يخطو الريبوسوم عبر mRNA ، يدخل الحمض الريبي النووي النقال السابق لموقع P إلى موقع E ، وينفصل عن الحمض الأميني ، ويُطرد. تتطلب العديد من الخطوات أثناء الاستطالة ، بما في ذلك ربط aminoacyl tRNA المشحون بالموقع A والانتقال ، طاقة مشتقة من التحلل المائي GTP ، والذي يتم تحفيزه بواسطة عوامل استطالة محددة. بشكل مثير للدهشة ، فإن بكتريا قولونية يستغرق جهاز الترجمة 0.05 ثانية فقط لإضافة كل حمض أميني ، مما يعني أنه يمكن ترجمة 200 بروتين من الأحماض الأمينية في 10 ثوانٍ فقط.

نهاية

يحدث إنهاء الترجمة عند مصادفة كودون لا معنى له (UAA أو UAG أو UGA) لا يوجد له الحمض الريبي النووي النقال التكميلي. عند التوافق مع الموقع A ، يتم التعرف على هذه الأكواد غير المنطقية من خلال عوامل الإطلاق في بدائيات النوى وحقيقيات النوى التي تؤدي إلى فصل الحمض الأميني P-site عن الحمض الريبي النووي النقال الخاص به ، وإطلاق البولي ببتيد المصنوع حديثًا. تنفصل الوحدات الفرعية الريبوسومية الصغيرة والكبيرة عن الرنا المرسال وعن بعضها البعض ؛ يتم تجنيدهم على الفور تقريبًا في مجمع بدء ترجمة آخر.

باختصار ، هناك العديد من الميزات الرئيسية التي تميز التعبير الجيني بدائية النواة عن تلك التي تظهر في حقيقيات النوى. هذه موضحة في الشكل ( PageIndex {5} ) ومذكورة في الشكل ( PageIndex {6} ).

استهداف البروتين والطي والتعديل

أثناء الترجمة وبعدها ، قد يلزم تعديل عديد الببتيدات قبل أن تصبح نشطة بيولوجيًا. تشمل التعديلات اللاحقة للترجمة ما يلي:

  1. إزالة تسلسل الإشارات المترجمة - ذيول قصيرة من الأحماض الأمينية التي تساعد في توجيه البروتين إلى حجرة خلوية معينة
  2. "الطي" المناسب لعديد الببتيد وربط العديد من الوحدات الفرعية متعددة الببتيد ، غالبًا ما يتم تسهيلها بواسطة بروتينات المرافقة ، في هيكل ثلاثي الأبعاد متميز
  3. المعالجة المحللة للبروتين لعديد ببتيد غير نشط لإطلاق مكون بروتين نشط ، و
  4. التعديلات الكيميائية المختلفة (على سبيل المثال ، الفسفرة ، أو المثيلة ، أو الارتباط بالجليكوزيل) للأحماض الأمينية الفردية.
  • ما هي مكونات مجمع البدء للترجمة في بدائيات النوى؟
  • ما الفرقان بين بدء الترجمة بدائية النواة وحقيقية النواة؟
  • ماذا يحدث في كل من المواقع الثلاثة النشطة للريبوسوم؟
  • ما الذي يسبب إنهاء الترجمة؟

المفاهيم الأساسية والملخص

  • في ترجمة، يتم تصنيع عديد الببتيدات باستخدام تسلسل mRNA والآلات الخلوية ، بما في ذلك الحمض النووي الريبي (tRNAs) الذي يتطابق مع mRNA الكودونات إلى أحماض أمينية وريبوسومات معينة تتكون من RNA والبروتينات التي تحفز التفاعل.
  • ال الكود الجيني هو تتدهور في أن العديد من أكواد mRNA ترمز لنفس الأحماض الأمينية. الكود الجيني يكاد يكون عالميًا بين الكائنات الحية.
  • تتكون كل من الريبوسومات بدائية النواة (70S) وحقيقية النواة السيتوبلازمية (80S) من وحدة فرعية كبيرة ووحدة فرعية صغيرة ذات أحجام مختلفة بين المجموعتين. تتكون كل وحدة فرعية من الرنا الريباسي والبروتين. تشبه الريبوسومات العضية في الخلايا حقيقية النواة الريبوسومات بدائية النواة.
  • يوجد حوالي 60 إلى 90 نوعًا من الحمض الريبي النووي النقال في البكتيريا. يحتوي كل الحمض النووي الريبي (tRNA) على ثلاثة نيوكليوتيدات أنتيكودون بالإضافة إلى موقع ملزم لـ حمض أميني مشابه. ستحمل جميع جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNAs) التي تحتوي على مضادات معينة من الحمض الأميني نفسه.
  • المبادرة تحدث الترجمة عندما ترتبط الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة بـ عوامل البدء و tRNA البادئ في ابدأ الكودون من mRNA ، متبوعًا بالارتباط بمركب البدء للوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة.
  • في الخلايا بدائية النواة ، يتم حمل رموز كود البدء لـ N-formyl-methionine بواسطة بادئ خاص tRNA. في الخلايا حقيقية النواة ، يتم حمل رموز كود البدء للميثيونين بواسطة بادئ خاص tRNA. بالإضافة إلى ذلك ، في حين يتم تسهيل الارتباط الريبوسومي للـ mRNA في بدائيات النوى من خلال تسلسل Shine-Dalgarno داخل mRNA ، ترتبط الريبوسومات حقيقية النواة بغطاء 5 'من mRNA.
  • أثناء ال استطالة مرحلة الترجمة أ مشحون tRNA يرتبط بـ mRNA في ملف موقع الريبوسوم. يتم تحفيز رابطة الببتيد بين اثنين من الأحماض الأمينية المجاورة ، مما يؤدي إلى كسر الرابطة بين الحمض الأميني الأول و tRNA الخاص به ؛ يحرك الريبوسوم كودونًا واحدًا على طول الرنا المرسال ؛ ويتم نقل الحمض الريبي النووي النقال الأول من موقع P. من الريبوسوم إلى الموقع الإلكتروني ويترك مجمع الريبوسوم.
  • نهاية تحدث الترجمة عندما يصادف الريبوسوم أ وقف الكودون، والذي لا يرمز إلى الحمض الريبي النووي النقال. تتسبب عوامل الإطلاق في إطلاق عديد الببتيد ، وينفصل المركب الريبوسومي.
  • في بدائيات النوى ، يمكن أن يقترن النسخ والترجمة ، مع بدء ترجمة جزيء الرنا المرسال بمجرد أن يسمح النسخ بالتعرض الكافي للرنا المرسال لربط الريبوسوم ، قبل إنهاء النسخ. لا يقترن النسخ والترجمة في حقيقيات النوى لأن النسخ يحدث في النواة ، بينما تحدث الترجمة في السيتوبلازم أو بالاشتراك مع الشبكة الإندوبلازمية الخشنة.
  • غالبًا ما تتطلب البولي ببتيدات واحدة أو أكثر تعديلات ما بعد الترجمة لتصبح نشطة بيولوجيا.

متعدد الخيارات

أي مما يلي هو اسم التسلسل ثلاثي القواعد في mRNA الذي يرتبط بجزيء tRNA؟

موقع أ
ب. كودون
C. anticodon
D. موقع ملزم CCA

ب

ما هو المكون الأخير الذي انضم إلى مجمع البدء أثناء بدء الترجمة؟

A. جزيء mRNA
B. الوحدة الصغيرة الريبوسومية
C. الوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة
D. البادئ الحمض الريبي النووي النقال

ج

أثناء الاستطالة في الترجمة ، إلى أي موقع ريبوزومي يرتبط جزيء الحمض الريبي النووي النقال المشحون الوارد؟

أ. موقع
موقع ب
ج. الموقع الإلكتروني
موقع D.B

أ

أي مما يلي هو الحمض الأميني الذي يظهر عند الطرف N لجميع الببتيدات بدائية النواة وحقيقية النواة المترجمة حديثًا؟

أ. التربتوفان
ميثيونين
C. سيلينوسيستين
D. جليكاين

ب

عندما يصل الريبوسوم إلى كودون لا معنى له ، أي مما يلي يحدث؟

تم دمج ألف ميثيونين
يتم تحرير ببتيد ببتيد
جيم تشكل رابطة الببتيد
D. الموقع يرتبط بـ tRNA مشحون

ب

املاء الفراغ

يُطلق على الموضع الثالث داخل الكودون ، والذي تؤدي فيه التغييرات غالبًا إلى دمج نفس الحمض الأميني في عديد الببتيد المتنامي ، ________.

موقف متذبذب

يسمى الإنزيم الذي يضيف حمض أميني إلى جزيء الحمض الريبي النووي النقال ________.

aminoacyl-tRNA synthetase

خطأ صحيح

كل كودون داخل الكود الجيني يشفر حمضًا أمينيًا مختلفًا.

خطأ شنيع

اجابة قصيرة

لماذا تنتهي الترجمة عندما يصل الريبوسوم إلى كودون توقف؟ ماذا حدث؟

كيف تختلف عملية الترجمة بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى؟

ما المقصود بكون الشفرة الجينية عالمية تقريبًا؟

يوجد أدناه تسلسل الحمض النووي المضاد المعنى. ترجمة جزيء mRNA المركب باستخدام الشفرة الوراثية ، وتسجيل تسلسل الأحماض الأمينية الناتجة ، مشيرًا إلى المصطلحين N و C.

حبلا DNA المضاد المعنى: 3’-T A C T G A C T G A C G A T C-5 ’

التفكير النقدي

قم بتسمية ما يلي في الشكل: مواقع الريبوسوم E و P و A ؛ مرنا. الكودونات. أنتيكودونات. تزايد عديد الببتيد حمض أميني وارد اتجاه الانتقال وحدة ريبوسومية صغيرة وحدة ريبوسوم كبيرة.

قبل توضيح الشفرة الجينية ، توقع علماء بارزون ، بمن فيهم فرانسيس كريك ، أن كل كودون مرنا ، يرمز لواحد من الأحماض الأمينية العشرين ، يحتاج إلى ثلاثة نيوكليوتيدات على الأقل. لماذا لا يمكن أن تكون الكودونات أقصر؟


فاجارف

إنها في الأساس ترجمة من تسلسل نيوكليوتيد كود واحد إلى تسلسل حمض أميني كود آخر. تخليق البروتين هو العملية التي تقوم بها الخلايا الفردية ببناء البروتينات.


ويكيبيديا التركيب الحيوي للبروتين

تُعرف عملية صنع جزيء الرسول هذا بالنسخ ولها عدد من الخطوات.

ترجمة خطوات تخليق البروتين بالصور. النسخ المتماثل والترجمة. المرحلة الثانية من ترجمة البروتين. تشرح العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية بشكل عام كيفية تدفق المعلومات الجينية داخل الأنظمة البيولوجية.

ابدأ في دراسة تخليق البروتين بدون صور. وتتمثل مهمتها في ترجمة الرسالة داخل تسلسل النوكليوتيدات لمرنا إلى تسلسل حمض أميني محدد. الترجمة هي المرحلة الثانية من إنتاج البروتين بعد نسخ ترميز الحمض النووي في اتجاهات لتجميع البروتين في شكل مرنا.

يتم نقل rna على شكل ورقة البرسيم مع ثلاث حلقات. من rna c إلى g و a to u. 1 متطلب من المكونات 2 تفعيل الأحماض الأمينية 3 تخليق بروتين مناسب 4 مرافقات وطي البروتين و 5 تعديلات لاحقة للترجمة للبروتينات.

خطوات تخليق البروتين - العملية التي يتم من خلالها تحويل المعلومات الجينية إلى بروتينات هي ترجمة نسخ وفي بعض الحالات يعد التعديل اللاحق للترجمة والبروتينات القابلة للطي وحدات بيولوجية وظيفية تتكون من سلاسل كيميائية حيوية مطوية تشارك في كل عملية كيميائية تحدث داخل الجسم تقريبًا بما في ذلك الاستجابة المناعية. يلعب تحويل الحمض النووي الريبي دورًا كبيرًا في تخليق البروتين وترجمته. خطوات تخليق البروتين.

يشارك كل من حمض الديوكسي ريبونوكلييك وجميع أنواع الحمض النووي الريبي في هذه العملية ، حيث تبدأ الإنزيمات الموجودة في نواة الخلايا في عملية تصنيع البروتين عن طريق فك الجزء المطلوب من الحمض النووي بحيث يمكن تصنيع الحمض النووي الريبي. أثناء خطوة الاستطالة ، تضيف سلسلة البولي ببتيد أحماض أمينية إلى نهاية الكربوكسيل ، ينمو بروتين السلسلة بينما يتحرك الريبوسوم من الطرف الخامس إلى النهاية الثالثة لمرنا. على وجه الخصوص يتم تقسيمها إلى ثلاث خطوات رئيسية.

المراحل الخمس هي. تلقي هذه المقالة الضوء على المراحل الخمس للتخليق الحيوي للبروتين. تعلم مصطلحات المفردات والمزيد باستخدام ألعاب البطاقات التعليمية وأدوات الدراسة الأخرى.

في هذه المقالة سوف تتعرف على عملية تخليق البروتين والتي يشار إليها أيضًا باسم الترجمة. استطالة الترجمة هي الثانية في خطوات تخليق البروتين. الترجمة هي العملية التي تأخذ المعلومات التي يتم تمريرها من الحمض النووي كـ messenger rna وتحويلها إلى سلسلة من الأحماض الأمينية المرتبطة مع روابط الببتيد.

كيف تصنع الخلية البروتينات التي تحتاجها فقط؟ تتم الإجابة على هذه الأسئلة بينما نستكشف مراحل تخليق البروتين وعملية إنتاج البروتين. يتكاثر الحمض النووي ثم نسخه إلى mrna الذي تحول أخيرًا إلى بروتينات عن طريق الترجمة. تشير الترجمة في تخليق البروتين إلى مرحلة تجميع البروتين في الخلايا حيث يتم فك شفرة الحمض النووي الريبي لإنتاج سلسلة من الأحماض الأمينية.

يتم ربط هذه التسلسلات معًا لتشكيل بروتين. تخليق البروتين الذي يتضمن ترجمة تسلسل قاعدة النوكليوتيدات في mrna إلى لغة الأحماض الأمينية. في dna c إلى g و a to t.

يتشكل rna كنسخة من جانب واحد من حبلا الحمض النووي ويتم إرساله إلى مناطق أخرى من.


مراحل الترجمة المادة أكاديمية خان


البروتينات التركيب الكيميائي لموسوعة التركيب البروتيني


تخليق البروتين


خطوات تخليق البروتين فيما يتعلق بالترجمة


إنهاء تخليق البروتين


9 5 كيف يتم تنظيم الجينات مفاهيم علم الأحياء الكندي الأول


ترجمة مرنا إلى استطالة بدء البروتين


ترجمة توليف البروتين ملاحظات مراجعة مستوى الأحياء


تخليق البروتين: النسخ والترجمة

هذه هي محاضرة BIO101 الثالثة (من 8 مايو 2006). مرة أخرى ، سأكون ممتنًا للتعليقات على الصحة بالإضافة إلى اقتراحات التحسين.

الحمض النووي هو جزيء طويل مزدوج تقطعت به السبل موجود داخل نواة كل خلية. عادة ما يتم لفها بإحكام لتشكيل الكروموسومات التي تحميها البروتينات.

كل من خيطي جزيء الحمض النووي عبارة عن سلسلة من الجزيئات الأصغر. يتكون كل رابط في السلسلة من جزيء سكر وجزيء فوسفات وجزيء نيوكليوتيد واحد. هناك أربعة أنواع من النيوكليوتيدات (أو "القواعد") في الحمض النووي: الأدينين (A) ، الثايمين (T) ، الجوانين (G) والسيتوزين (C). يتم تنظيم خيطي الحمض النووي بطريقة تجعل الأدينين الموجود على أحد الخيطين مرتبطًا دائمًا بثايمين على الخيط الآخر ، ويكون غوانين أحد الخيطين مرتبطًا دائمًا بالسيتوزين الموجود على الخيط الآخر. وهكذا ، فإن خيطي جزيء الحمض النووي هما صورتان متطابقتان لبعضهما البعض.

التسلسل الدقيق للنيوكليوتيدات على خيط DNA هو الكود الجيني. إن الكود الجيني الكلي لكل الحمض النووي على جميع الكروموسومات هو الجينوم. تحتوي كل خلية في الجسم على نفس الكروموسومات ونفس الجينوم بالضبط (مع بعض الاستثناءات التي سنغطيها لاحقًا).

الجين هو جزء صغير من الجينوم - سلسلة من النيوكليوتيدات يتم التعبير عنها معًا وترميز جزيء بروتين واحد (متعدد الببتيد).

تستخدم الخلية الجينات لتركيب البروتينات. هذه عملية من خطوتين. الخطوة الأولى هي النسخ الذي يتم فيه نسخ تسلسل جين واحد في جزيء RNA. الخطوة الثانية هي الترجمة التي يعمل فيها جزيء الحمض النووي الريبي كرمز لتشكيل سلسلة الأحماض الأمينية (عديد ببتيد).

من أجل التعبير عن الجين ، أي ترجمته إلى RNA ، يجب فك هذا الجزء من الحمض النووي وتحريره من البروتينات الواقية. إنزيم يسمى DNA polymerase ، يقرأ رمز DNA (تسلسل القواعد على أحد خيطي جزيء DNA) ويبني سلسلة أحادية الجديلة من جزيء RNA. مرة أخرى ، حيث يوجد G في DNA ، سيكون هناك C في RNA والعكس صحيح. بدلاً من الثايمين ، يحتوي الحمض النووي الريبي على اليوراسيل (U). أينما كان هناك حرف A في سلسلة DNA ، سيكون هناك حرف U في الحمض النووي الريبي ، وحيثما يوجد T على جزيء الحمض النووي ، سيكون هناك A في الحمض النووي الريبي.

بمجرد نسخ الجين بأكمله (من 100 إلى 10000 من القواعد المتتالية) ، ينفصل جزيء RNA. يمكن تعديل الحمض النووي الريبي (يسمى مرسال RNA أو mRNA) عن طريق إضافة المزيد من القواعد A في ذيله ، عن طريق إضافة جزيئات صغيرة أخرى إلى بعض النيوكليوتيدات وعن طريق استئصال بعض الأجزاء (الإنترونات) خارج السلسلة. يُطلق على إزالة الإنترونات (المناطق غير المشفرة) وتجميع الأجزاء المتبقية - exons - في سلسلة واحدة مرة أخرى ، اسم RNA splicing. يسمح تضفير الحمض النووي الريبي لجين واحد بترميز أنواع متعددة من البروتينات ذات الصلة ، حيث يمكن التحكم في أنماط بديلة من التضفير بواسطة عوامل مختلفة في الخلية.

على عكس الحمض النووي ، فإن جزيء الرنا المرسال قادر على الخروج من النواة عبر المسام في الغشاء النووي. يدخل في الشبكة الإندوبلازمية ويربط نفسه بأحد الأغشية في ER الخام.

تشارك ثلاثة أنواع من RNA في عملية الترجمة: mRNA الذي يحمل رمز الجين ، و rRNA الذي يساعد في تكوين الريبوسوم ، و tRNA الذي يجلب الأحماض الأمينية الفردية إلى الريبوسوم. يتم التحكم في الترجمة عن طريق إنزيمات مختلفة تتعرف على تسلسلات محددة من النوكليوتيدات.

يُترجم الكود الجيني (تسلسل النوكليوتيدات للجين) إلى بولي ببتيد (تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين) بطريقة 3 إلى 1. ثلاثة نيوكليوتيدات في كود صف لحمض أميني واحد. هناك ما مجموعه 20 من الأحماض الأمينية المستخدمة لبناء جميع البروتينات في أجسامنا. يتم ترميز بعض الأحماض الأمينية بواسطة رمز ثلاثي واحد ، أو كودون. يمكن ترميز الأحماض الأمينية الأخرى بواسطة عدة متواليات مختلفة من الحمض النووي الريبي. يوجد أيضًا تسلسل START (تشفير لـ fMet) وتسلسل STOP لا يرمز لأي حمض أميني. الشفرة الجينية عالمية (تقريبًا). باستثناء عدد قليل من الكائنات الحية الدقيقة ، تستخدم الحياة كلها نفس الشفرة الجينية.

عندما يتم تجميع الريبوسوم حول جزيء من الرنا المرسال ، تبدأ الترجمة بقراءة أول ثلاثة توائم. تجلب جزيئات tRNA الصغيرة الأحماض الأمينية الفردية وتربطها بـ mRNA ، وكذلك ببعضها البعض ، وتشكل سلسلة من الأحماض الأمينية. عندما يتم الوصول إلى إشارة التوقف ، ينفصل المجمع بأكمله. يتم بعد ذلك إما تحلل الريبوسوم ، و mRNA ، و tRNAs والإنزيمات أو إعادة استخدامها لحدث متعدية أخرى.

تخليق البروتين - تعديلات ما بعد الترجمة

إن ترجمة كود DNA / RNA إلى سلسلة من الأحماض الأمينية هي مجرد بداية لعملية تخليق البروتين.

التسلسل الدقيق للأحماض الأمينية في سلسلة عديد الببتيد هو الهيكل الأساسي للبروتين.

نظرًا لأن الأحماض الأمينية المختلفة عبارة عن جزيئات ذات أشكال وأحجام واستقطاب كهربائي مختلفة نوعًا ما ، فإنها تتفاعل مع بعضها البعض. تتسبب قوى الجاذبية والمنفرة بين الأحماض الأمينية في ثني السلسلة بطرق مختلفة. يسمى الشكل ثلاثي الأبعاد لسلسلة البولي ببتيد بسبب الخواص الكيميائية للأحماض الأمينية المكونة لها بالبنية الثانوية للبروتين.

تقوم الإنزيمات المسماة chaperonins بتعديل البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين عن طريق طيها بطرق معينة. الهيكل ثلاثي الأبعاد للبروتين هو أهم خصائصه حيث تعتمد وظيفة البروتين على شكله - يمكن أن يتفاعل مع الجزيئات الأخرى فقط إذا كان الجزيءان يتناسبان مع بعضهما البعض مثل المفتاح والقفل. الهيكل ثلاثي الأبعاد للبروتين المطوي بالكامل هو هيكله الثلاثي.

البريونات ، أسباب أمراض مثل مرض جنون البقر والجرب ومرض كروتزفيلد جاكوب ، هي بروتينات. يتطابق التركيب الأولي والثانوي للبريون تقريبًا مع البروتينات التي يتم التعبير عنها بشكل طبيعي في خلايا دماغنا ، لكن البنية الثلاثية مختلفة - فهي مطوية في أشكال مختلفة. عندما يدخل البريون خلية دماغية سليمة ، يكون قادرًا على تغيير طبيعة (فك) البروتين الأصلي ثم إعادة تشكيله بنفس شكل البريون. وهكذا فإن جزيء بريون واحد يصنع اثنين - هذان الاثنان يصنعان أربعة ، هؤلاء الأربعة يصنعون ثمانية ، وهكذا ، حتى يصبح الدماغ كله مجرد كتلة إسفنجية واحدة.

جانب آخر من البنية الثلاثية للبروتين هو إضافة جزيئات صغيرة إلى السلسلة. على سبيل المثال ، قد يتم ربط مجموعات الفوسفات بالبروتين (مما يمنحه طاقة إضافية). أيضًا ، عادةً ما ترتبط السلاسل القصيرة من السكريات بنهاية البروتين. تعمل سلاسل السكر هذه كـ "علامات الرمز البريدي" للبروتين ، لإعلام الجزيئات الحاملة بالضبط في الخلية التي يجب نقل هذا البروتين إليها (عادةً داخل الحويصلات التي تتبرعم من RER أو جهاز Golgi). تُستخدم عناصر الهيكل الخلوي كقنوات ("مصاعد وسلالم متحركة") لنقل البروتينات إلى مكان الحاجة إليها في الخلية.

تتكون العديد من البروتينات من أكثر من سلسلة بولي ببتيد واحدة. على سبيل المثال ، يتكون الهيموجلوبين من خلال ربط أربع وحدات فرعية معًا. تحتوي كل وحدة فرعية أيضًا على جزيء هيم مرتبط بها ، وأيون من الحديد متصل بالهيم (هذا الحديد هو المكان الذي يرتبط فيه الأكسجين بالهيموغولوبين). هذا الهيكل الأكبر والأكثر تعقيدًا للبروتين هو هيكله الرباعي.

رافين ، جورج ب.جونسون ، جوناثان ب.لوسوس ، وسوزان آر سينجر ، علم الأحياء (الإصدار السابع) ، شركة ماكجرو هيل نيويورك ، الفصول 3 و 14 و 15.


تخليق البروتين

وقد ذُكر سابقًا أن الحمض النووي يوفر "مخططًا" لبنية الخلية وعلم وظائف الأعضاء. يشير هذا إلى حقيقة أن الحمض النووي يحتوي على المعلومات اللازمة للخلية لبناء نوع واحد مهم جدًا من الجزيء: البروتين. تتكون معظم المكونات الهيكلية للخلية ، على الأقل جزئيًا ، من البروتينات ، وتكتمل تقريبًا جميع الوظائف التي تقوم بها الخلية بمساعدة البروتينات. تعتبر الإنزيمات من أهم فئات البروتينات ، والتي تساعد في تسريع التفاعلات الكيميائية الحيوية الضرورية التي تحدث داخل الخلية. تتضمن بعض هذه التفاعلات الكيميائية الحيوية الحرجة بناء جزيئات أكبر من مكونات أصغر (كما يحدث أثناء تكرار الحمض النووي أو تخليق الأنابيب الدقيقة) وتفتيت الجزيئات الأكبر إلى مكونات أصغر (مثل عند حصاد الطاقة الكيميائية من جزيئات المغذيات). مهما كانت العملية الخلوية ، فمن شبه المؤكد أنها تنطوي على البروتينات. تمامًا كما يصف جينوم الخلية مكملها الكامل للحمض النووي ، فإن بروتين الخلية هو مكملها الكامل للبروتينات. يبدأ تخليق البروتين بالجينات. الجين هو جزء وظيفي من الحمض النووي يوفر المعلومات الجينية اللازمة لبناء البروتين. يوفر كل جين معين الكود اللازم لبناء بروتين معين. التعبير الجيني ، الذي يحول المعلومات المشفرة في الجين إلى منتج جيني نهائي ، يحدد في النهاية بنية الخلية ووظيفتها من خلال تحديد البروتينات التي يتم تصنيعها.

يعمل تفسير الجينات بالطريقة التالية. تذكر أن البروتينات عبارة عن بوليمرات أو سلاسل للعديد من وحدات بناء الأحماض الأمينية. يترجم تسلسل القواعد في الجين (أي تسلسل النوكليوتيدات A ، T ، C ، G) إلى تسلسل الأحماض الأمينية. الثلاثي هو قسم من ثلاث قواعد للحمض النووي على التوالي يرمز إلى حمض أميني معين. على غرار الطريقة التي بها رمز من ثلاثة أحرف كلب يشير إلى صورة كلب ، يشير الرمز الأساسي للحمض النووي المكون من ثلاثة أحرف إلى استخدام حمض أميني معين. على سبيل المثال ، تحدد CAC ثلاثي الحمض النووي (السيتوزين والأدينين والسيتوزين) الحمض الأميني فالين. لذلك ، فإن الجين ، الذي يتكون من ثلاثة توائم متعددة في تسلسل فريد ، يوفر الكود لبناء بروتين كامل ، مع العديد من الأحماض الأمينية في التسلسل الصحيح ((الشكل)). إن الآلية التي تحول بها الخلايا شفرة الحمض النووي إلى منتج بروتيني هي عملية من خطوتين ، مع جزيء RNA كوسيط.

من DNA إلى RNA: النسخ

يوجد الحمض النووي داخل النواة ، ويتم تخليق البروتين في السيتوبلازم ، وبالتالي يجب أن يكون هناك نوع من المرسل الوسيط الذي يترك النواة ويدير تخليق البروتين. هذا المرسل الوسيط هو مرسال الحمض النووي الريبي (mRNA) ، وهو حمض نووي أحادي السلسلة يحمل نسخة من الشفرة الوراثية لجين واحد من النواة إلى السيتوبلازم حيث يتم استخدامه لإنتاج البروتينات.

هناك عدة أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي ، ولكل منها وظائف مختلفة في الخلية. تشبه بنية الحمض النووي الريبي الحمض النووي مع بعض الاستثناءات الصغيرة. لسبب واحد ، على عكس الحمض النووي ، فإن معظم أنواع الحمض النووي الريبي ، بما في ذلك الرنا المرسال ، تكون أحادية الجديلة ولا تحتوي على خيط مكمل. ثانيًا ، يحتوي سكر الريبوز في الحمض النووي الريبي على ذرة أكسجين إضافية مقارنة بالحمض النووي. أخيرًا ، بدلاً من قاعدة الثايمين ، يحتوي الحمض النووي الريبي على اليوراسيل الأساسي. هذا يعني أن الأدينين سيقترن دائمًا مع اليوراسيل أثناء عملية تخليق البروتين.

يبدأ التعبير الجيني بعملية تسمى النسخ ، وهي تخليق خيط من الرنا المرسال مكمل للجين المعني. تسمى هذه العملية النسخ لأن mRNA يشبه نسخة أو نسخة من شفرة الحمض النووي للجين. يبدأ النسخ بطريقة تشبه إلى حد ما تكرار الحمض النووي ، حيث تتفكك منطقة من الحمض النووي ويفصل الخيطان ، ومع ذلك ، سيتم تقسيم هذا الجزء الصغير فقط من الحمض النووي. يتم استخدام التوائم الثلاثة داخل الجين في هذا القسم من جزيء الحمض النووي كقالب لنسخ الشريط التكميلي لـ RNA ((الشكل)). الكودون هو تسلسل من ثلاث قواعد من mRNA ، ويسمى ذلك لأنه يشفر مباشرة الأحماض الأمينية. مثل تكرار الحمض النووي ، هناك ثلاث مراحل للنسخ: البدء والاستطالة والإنهاء.

المرحلة 1: البدء. منطقة في بداية الجين تسمى المحفز - سلسلة معينة من النيوكليوتيدات - تبدأ بداية النسخ.

المرحلة الثانية: الاستطالة. يبدأ النسخ عندما يزيل بوليميراز الحمض النووي الريبي قطعة الحمض النووي. خصلة واحدة ، يشار إليها باسم حبلا الترميز ، تصبح القالب مع الجينات المراد ترميزها. يقوم البوليميراز بعد ذلك بمحاذاة الحمض النووي الصحيح (A أو C أو G أو U) مع قاعدته التكميلية على خيط ترميز الحمض النووي. بوليميراز الحمض النووي الريبي هو إنزيم يضيف نيوكليوتيدات جديدة إلى خيط متزايد من الحمض النووي الريبي. هذه العملية تبني خيطًا من الرنا المرسال.

المرحلة 3: الإنهاء. عندما يصل البوليميراز إلى نهاية الجين ، يقوم واحد من ثلاثة توائم محددة (UAA ، UAG ، أو UGA) بترميز إشارة "توقف" ، والتي تحفز الإنزيمات لإنهاء النسخ وتحرير نسخة mRNA.

قبل أن يغادر جزيء الرنا المرسال النواة ويبدأ في تخليق البروتين ، يتم تعديله بعدة طرق. لهذا السبب ، غالبًا ما يطلق عليه اسم pre-mRNA في هذه المرحلة. على سبيل المثال ، يحتوي الحمض النووي الخاص بك ، وبالتالي الرنا المرسال التكميلي ، على مناطق طويلة تسمى المناطق غير المشفرة التي لا ترمز للأحماض الأمينية. لا تزال وظيفتها غامضة ، لكن العملية التي تسمى الربط تزيل هذه المناطق غير المشفرة من نسخة ما قبل الرنا المرسال ((الشكل)). الجسيم المتشابك - بنية مكونة من بروتينات مختلفة وجزيئات أخرى - تلتصق بـ mRNA و "وصلات" أو تقطع المناطق غير المشفرة. يسمى الجزء الذي تمت إزالته من النص بإنترون. يتم لصق exons المتبقية معًا. إكسون هو جزء من الحمض النووي الريبي يبقى بعد التضفير. ومن المثير للاهتمام أن بعض الإنترونات التي تمت إزالتها من الرنا المرسال ليست دائمًا غير مشفرة. عندما يتم تقسيم مناطق ترميز مختلفة من الرنا المرسال ، ستنتج في النهاية اختلافات مختلفة في البروتين ، مع وجود اختلافات في البنية والوظيفة. ينتج عن هذه العملية مجموعة متنوعة أكبر بكثير من البروتينات ووظائف البروتين الممكنة. عندما تكون نسخة mRNA جاهزة ، فإنها تنتقل من النواة إلى السيتوبلازم.

من الحمض النووي الريبي إلى البروتين: ترجمة

مثل ترجمة كتاب من لغة إلى أخرى ، يجب ترجمة الكودونات الموجودة على سلسلة من الرنا المرسال إلى أبجدية البروتينات الأحماض الأمينية. الترجمة هي عملية تصنيع سلسلة من الأحماض الأمينية تسمى بولي ببتيد. تتطلب الترجمة مساعدتين رئيسيتين: الأولى ، "المترجم" ، الجزيء الذي سيجري الترجمة ، والثاني ، الركيزة التي يتم ترجمة حبلا الرنا المرسال عليها إلى بروتين جديد ، مثل "مكتب" المترجم. يتم استيفاء كلا هذين الشرطين بواسطة أنواع أخرى من الحمض النووي الريبي. الركيزة التي تتم الترجمة عليها هي الريبوسوم.

تذكر أنه تم العثور على العديد من ريبوسومات الخلية مرتبطة بـ ER الخام ، وتقوم بتوليف البروتينات الموجهة لجهاز جولجي. RNA Ribosomal RNA (rRNA) هو نوع من الحمض النووي الريبي (RNA) الذي يؤلف ، مع البروتينات ، بنية الريبوسوم. توجد الريبوسومات في السيتوبلازم كمكونين متميزين ، وحدة فرعية صغيرة وكبيرة. عندما يكون جزيء mRNA جاهزًا للترجمة ، تجتمع الوحدتان الفرعيتان معًا وتلتصقان بـ mRNA. يوفر الريبوسوم ركيزة للترجمة ، حيث يجمع جزيء الرنا المرسال معًا ويحاذي "المترجمين" الجزيئيين الذين يجب أن يفكوا شفرة الكود الخاص به.

الشرط الرئيسي الآخر لتخليق البروتين هو جزيئات المترجم التي "تقرأ" فيزيائيًا أكواد الرنا المرسال. نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) هو نوع من الحمض النووي الريبي الذي ينقل الأحماض الأمينية المناسبة إلى الريبوسوم ، ويربط كل حمض أميني جديد بالآخر ، ويبني سلسلة البولي ببتيد واحدًا تلو الآخر. وهكذا ينقل الحمض الريبي النووي النقال أحماض أمينية معينة من السيتوبلازم إلى عديد ببتيد متزايد. يجب أن تكون جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) قادرة على التعرف على الكودونات الموجودة على الرنا المرسال ومطابقتها مع الأحماض الأمينية الصحيحة. يتم تعديل الحمض الريبي النووي النقال لهذه الوظيفة. يوجد في أحد طرفي هيكله موقع ربط لحمض أميني معين. على الطرف الآخر ، يوجد تسلسل أساسي يطابق الكودون الذي يحدد الحمض الأميني الخاص به.يسمى هذا التسلسل المكون من ثلاث قواعد على جزيء الحمض الريبي النووي النقال (anticodon). على سبيل المثال ، يحتوي الحمض النووي الريبي (tRNA) المسؤول عن نقل الحمض الأميني جليكاين على موقع ربط للجليسين في أحد طرفيه. من ناحية أخرى ، يحتوي على anticodon يكمل كودون الجليسين (GGA هو كودون للجليسين ، وبالتالي فإن anticodon tRNAs يقرأ CCU). يمكن لجزيء الحمض الريبي النووي النقال ، المجهز بشحنته الخاصة ومضاد الكودون المطابق ، قراءة كودون mRNA المعترف به وإحضار الحمض الأميني المقابل إلى سلسلة النمو ((الشكل)).

تتكون الترجمة من ثلاث مراحل رئيسية ، مثل عمليات تكرار الحمض النووي والنسخ ، وهي: البدء والاستطالة والإنهاء. يحدث البدء بربط الريبوسوم بنسخة mRNA. تتضمن مرحلة الاستطالة التعرف على مضاد كودون الحمض الريبي النووي النقال مع كودون الرنا المرسال التالي في التسلسل. بمجرد أن يتم ربط تسلسل الكودون والكودون (تذكر أنهما أزواج قاعدة مكملة) ، يقدم الحمض الريبي النووي النقال حمولة الأحماض الأمينية الخاصة به ويتم ربط خيط البولي ببتيد المتنامي بهذا الحمض الأميني التالي. يحدث هذا الارتباط بمساعدة الإنزيمات المختلفة ويتطلب طاقة. يقوم جزيء الحمض النووي الريبي (tRNA) بعد ذلك بإطلاق خيط الرنا المرسال ، وتحول خصلة الرنا المرسال كودونًا واحدًا في الريبوسوم ، ويصل الحمض النووي الريبي المناسب التالي بمضاد الكودون المطابق. تستمر هذه العملية حتى يتم الوصول إلى الكودون النهائي على الرنا المرسال والذي يوفر رسالة "توقف" تشير إلى إنهاء الترجمة وتؤدي إلى إطلاق البروتين الكامل الذي تم تصنيعه حديثًا. وهكذا ، يتم نسخ الجين الموجود داخل جزيء الحمض النووي إلى mRNA ، والذي يُترجم بعد ذلك إلى منتج بروتيني ((الشكل)).

بشكل عام ، سيتم ترجمة نسخ mRNA في وقت واحد بواسطة عدة ريبوسومات مجاورة. هذا يزيد من كفاءة تخليق البروتين. قد يترجم ريبوسوم واحد جزيء mRNA في دقيقة واحدة تقريبًا ، لذلك يمكن أن تنتج عدة ريبوسومات على متن نسخة واحدة عدة أضعاف عدد نفس البروتين في نفس الدقيقة. متعدد الريبوسوم هو سلسلة من الريبوسومات تترجم خيطًا واحدًا من الرنا المرسال.

شاهد هذا الفيديو للتعرف على الريبوسومات. يرتبط الريبوسوم بجزيء الرنا المرسال لبدء ترجمة شفرته إلى بروتين. ماذا يحدث للوحدات الريبوسومية الصغيرة والكبيرة في نهاية الترجمة؟

مراجعة الفصل

يخزن الحمض النووي المعلومات اللازمة لتوجيه الخلية لأداء جميع وظائفها. تستخدم الخلايا الشفرة الجينية المخزنة داخل الحمض النووي لبناء البروتينات ، والتي تحدد في النهاية بنية الخلية ووظيفتها. تكمن هذه الشفرة الجينية في التسلسل المحدد للنيوكليوتيدات التي تشكل كل جين على طول جزيء الحمض النووي. "لقراءة" هذا الرمز ، يجب أن تنفذ الخلية خطوتين متتاليتين. في الخطوة الأولى ، النسخ ، يتم تحويل رمز DNA إلى كود RNA. يتم تصنيع جزيء من الرنا المرسال مكمل لجين معين في عملية مشابهة لتكرار الحمض النووي. يوفر جزيء mRNA الشفرة لتخليق البروتين. في عملية الترجمة ، يرتبط mRNA بالريبوسوم. بعد ذلك ، تنقل جزيئات الحمض الريبي النووي النقال الأحماض الأمينية المناسبة إلى الريبوسوم ، واحدًا تلو الآخر ، مشفرًا بواسطة أكواد ثلاثية متتابعة على الرنا المرسال ، حتى يتم تصنيع البروتين بالكامل. عند اكتماله ، ينفصل الرنا المرسال عن الريبوسوم ، ويتم إطلاق البروتين. عادةً ، ترتبط ريبوسومات متعددة بجزيء mRNA واحد في وقت واحد بحيث يمكن تصنيع بروتينات متعددة من mRNA بشكل متزامن.

أسئلة الارتباط التفاعلي

شاهد هذا الفيديو للتعرف على الريبوسومات. يرتبط الريبوسوم بجزيء الرنا المرسال لبدء ترجمة شفرته إلى بروتين. ماذا يحدث للوحدات الريبوسومية الصغيرة والكبيرة في نهاية الترجمة؟

ينفصلون ويتحركون ويمكنهم الانضمام إلى ترجمة أجزاء أخرى من mRNA.

راجع الأسئلة

أي مما يلي هو ليس فرق بين DNA و RNA؟

  1. يحتوي الحمض النووي على الثايمين بينما يحتوي الحمض النووي الريبي على اليوراسيل
  2. يحتوي DNA على deoxyribose و RNA يحتوي على ribose
  3. يحتوي الحمض النووي على جزيئات السكر والفوسفات بالتناوب بينما لا يحتوي الحمض النووي الريبي على السكريات
  4. الحمض النووي الريبي واحد تقطعت بهم السبل والحمض النووي تقطعت بهم السبل مزدوجة

يتم النسخ والترجمة في ________ و ________ ، على التوالي.

  1. نواة السيتوبلازم
  2. نواة
  3. النوى السيتوبلازم
  4. نواة السيتوبلازم

كم عدد "الأحرف" في جزيء RNA ، بالتسلسل ، الذي يتطلبه توفير رمز حمض أميني واحد؟

أي مما يلي هو ليس مصنوعة من الحمض النووي الريبي؟

  1. الناقلات التي تقوم بخلط الأحماض الأمينية إلى حبلا متزايد الببتيد
  2. الريبوسوم
  3. جزيء الرسول الذي يوفر رمز تخليق البروتين
  4. الإنترون

أسئلة التفكير النقدي

اشرح بإيجاز أوجه التشابه بين النسخ وتكرار الحمض النووي.

يتضمن كل من النسخ وتكرار الحمض النووي تخليق الأحماض النووية. تشترك هذه العمليات في العديد من السمات المشتركة - لا سيما عمليات البدء والاستطالة والإنهاء المتشابهة. في كلتا الحالتين ، يجب فك جزيء الحمض النووي وفصله ، وسيتم استخدام خيط الترميز (أي المعنى) كقالب. أيضًا ، تعمل البوليميرات على إضافة النيوكليوتيدات إلى خيط الحمض النووي أو الرنا المرسال المتنامي. يتم الإشارة إلى كلا العمليتين للإنهاء عند الانتهاء.

النسخ المتباين والترجمة. قم بتسمية ثلاثة اختلافات على الأقل بين العمليتين.

النسخ هو في الحقيقة عملية "نسخ" والترجمة هي في الحقيقة عملية "تفسير" ، لأن النسخ يتضمن نسخ رسالة DNA إلى رسالة RNA مشابهة جدًا بينما تتضمن الترجمة تحويل رسالة RNA إلى رسالة مختلفة جدًا من الأحماض الأمينية. تختلف العمليتان أيضًا في موقعهما: يحدث النسخ في النواة والترجمة في السيتوبلازم. تختلف الآليات التي يتم من خلالها تنفيذ العمليتين تمامًا: يستخدم النسخ إنزيمات البوليميراز لبناء mRNA بينما تستخدم الترجمة أنواعًا مختلفة من الحمض النووي الريبي لبناء البروتين.

قائمة المصطلحات


العنصر الأساسي في تخليق البروتين

هناك أربعة عناصر رئيسية تستخدم في تخليق البروتين وهي:

1). نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) :

لفهم كيف يمكن أن يعمل الحمض النووي الريبي (tRNA) كمحول في ترجمة لغة الحمض النووي إلى لغة البروتين ، يجب علينا أولاً فحص هيكلها بمزيد من التفصيل.

تحتوي الحمض النووي الريبي للبكتيريا على ما بين 73 إلى 93 من بقايا النوكليوتيدات.

تحتوي الخلايا على نوع واحد على الأقل من الحمض الريبي النووي النقال لكل حمض أميني ، مطلوب ما لا يقل عن 32 tRNA للتعرف على جميع أكواد الأحماض الأمينية (بعض الحمض النووي الريبي يتعرف على أكثر من كودون واحد). لكن بعض الخلايا تستخدم أكثر من 32.

كما هو مبين في الشكل ، جميع t RNAs لها نمط رابطة هيدروجينية تشكل بنية ورقة البرسيم بأربعة أذرع. تمتلك الحمض الريبي النووي النقال الأطول ذراعًا خامسًا أقصر أو ذراعًا إضافيًا.

اثنان من أذرع الحمض الريبي النووي النقال مهمان لوظيفة المحول.

يمكن لذراع الأحماض الأمينية أن تحمل أسترة حمض أميني معين بواسطة مجموعة الكربوكسيل الخاصة بها إلى مجموعة 2′- أو 3′- هيدروكسيل من البقايا A في نهاية 3 من الحمض الريبي النووي النقال.

يحتوي ذراع Anticodon على Anticodon.

الأذرع الرئيسية الأخرى هي الذراع D وذراع TψC تساهم في تفاعلات مهمة للطي الكلي لجزيئات الحمض النووي الريبي ، ويتفاعل ذراع TψC مع الوحدة الفرعية الكبيرة من الرنا الريباسي.

2). حمض أميني منشط

لكي تحدث الترجمة ، فإن الإمداد الجاهز لجزيئات الحمض النووي الريبي يحمل الحمض الأميني الصحيح الذي يجب أن يكون مطلوبًا.

وبالتالي ، فإن الخطوة التمهيدية لتخليق البروتين هي تنشيط الأحماض الأمينية. العملية التي يتم فيها ربط الأحماض الأمينية بجزيئات الحمض النووي الريبي.

هنا ، يحفز الإنزيم المسمى aminoacyl-tRNA synthetases aminoacyl-tRNA تنشيط الأحماض الأمينية.

في هذه الحالة ، يرتبط الحمض الأميني بحافة الطاقة العالية. يوفر تخزين الطاقة في هذه الرابطة الوقود اللازم لتوليد رابطة الببتيد عند إضافة الحمض الأميني إلى سلسلة الببتيد المتنامية.

هناك ما لا يقل عن 20 تركيبة aminoacyl-tRNA ، كل منها خاص بحمض أميني واحد و tRNA الخاص به.

يجب أن يعلق كل الحمض النووي الريبي الحمض الأميني المقابل. لأنه إذا تم إرفاق حمض أميني غير صحيح بـ tRNA. سيتم دمجه في بولي ببتيد بدلاً من الحمض الأميني الصحيح.

تتعرف آلية تصنيع البروتين فقط على مضادات الكودون للأمينو أسيل - الحمض الريبي النووي النقال ولا يمكنها معرفة ما إذا كان الحمض الأميني الصحيح مرتبطًا أم لا.

تصحح بعض تركيبات aminoacyl-tRNA تمامًا كما تفعل بوليميراز الحمض النووي.

إذا تم ربط الحمض الأميني الخاطئ بـ tRNA ، فإن الإنزيم يحلل الحمض الأميني tRNA بدلاً من إطلاق المنتج غير الصحيح.

3). الريبوسومات (الرنا الريباسي)

يحدث تخليق البروتين على الريبوسومات التي تعمل كمناضد عمل. مع mRNA ، يعمل كمخطط.

تذكر أن الريبوسوم يتكون من وحدتين فرعيتين ، الوحدة الفرعية الكبيرة والوحدة الفرعية الصغيرة.

هنا ، نناقش الريبوسوم وفقًا لوظيفته في تخليق البروتين.

يحتوي الريبوسوم البكتيري على 65٪ من الرنا الريباسي و 35٪ بروتين.

يمكن تقسيم الريبوسوم إلى مجالين وظيفيين ، الأول هو مجال متعد والثاني هو الخروج من المجال.

تساهم كلتا الوحدتين الفرعيتين في تكوين مجال الترجمة ، والذي يتفاعل مع الحمض الريبي النووي النقال (tRNAs) وهو مسؤول عن تكوين روابط الببتيد.

كما نرى في الشكل ، يقع مجال الخروج فقط في الوحدة الفرعية الكبيرة. تم العثور على ثلاثة مواقع داخل مجال الترجمة لربط مواقع الحمض الريبي النووي النقال (tRNA): A و P و E.

ال موقع (aminoacyl أو Acceptor) يتلقى الحمض الريبي النووي النقال الذي يحمل حمض أميني مطلوب لتخليق البروتين.

ال موقع P (ببتيدل أو مانح) يحمل الحمض النووي الريبي (tRNA) المرتبط بالبولي ببتيد المتنامي.

ال E (الخروج) الموقع هو الموقع الذي تترك منه الحمض الريبي النووي الريبوزي الفارغ الريبوسوم.

يعتقد أن RNA Ribosomal RNA (rRNA) له ثلاثة أدوار.

1). تساهم جميع جزيئات الرنا الريباسي في بنية الريبوسوم

2). هناك حاجة إلى 16S rRNA للوحدة الفرعية 30S لبدء تخليق البروتين لأن نهايته 3 ترتبط بموقع على زعيم mRNA يسمى تسلسل Shine-Dalgarno.

وهكذا ، فإن تسلسل Shine-Dalgarno جزء من موقع ربط الريبوسوم (RBS).

هذا يساعد الرنا الريباسي على وضعه على الريبوسوم. يرتبط الرنا الريباسي 16S أيضًا بالبروتين اللازم لبدء الترجمة (عامل البدء 3)

3. الرنا الريباسي 23S هو الريبوسوم الذي يحفز تكوين رابطة الببتيد.

4). رسول RNA (مرنا)

Messenger RNA (mRNA) هو الجزيء الموجود في الخلية الذي يحمل الرموز من الحمض النووي إلى مواقع تخليق البروتين في الريبوسومات.

لأن المعلومات الموجودة في الحمض النووي لا يمكن فك تشفيرها مباشرة إلى بروتين. يتم نسخها لأول مرة إلى mRNA (انظر النسخ).

يقوم كل جزيء من mRNA بتشفير المعلومات لواحد أو أكثر من البروتين في البكتيريا.


يحدد منحدر ترجمة قصير كفاءة تخليق البروتين

يعد بدء الترجمة خطوة رئيسية لتحديد معدل تخليق البروتين. ومع ذلك ، تشير الدراسات الحديثة بقوة إلى أن كفاءة تخليق البروتين يتم تنظيمها بالإضافة إلى ذلك من خلال عوامل متعددة تؤثر على مرحلة الاستطالة. لتقييم تأثير الاستطالة المبكرة على تخليق البروتين ، استخدمنا مكتبة تضم أكثر من 250000 مراسل جنبًا إلى جنب مع فحوصات تعبير البروتين في المختبر وفي الجسم الحي. نذكر هنا أن هوية الأحماض الأمينية المشفرة بواسطة الكودونات من 3 إلى 5 تؤثر على إنتاجية البروتين. هذا التأثير مستقل عن وفرة الحمض الريبي النووي النقال ، أو كفاءة بدء الترجمة ، أو بنية mRNA الشاملة. كشفت قياسات الجزيء المفرد لحركية الترجمة عن توقف تخليق الريبوسوم والبروتين المجهض في الكودونات 4 و 5 لتركيبات الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات المتميزة. أخيرًا ، يؤدي إدخال أشكال التسلسل المفضلة فقط في مواضع كودون محددة إلى تحسين كفاءة تخليق البروتين للبروتينات المؤتلفة. بشكل جماعي ، تؤكد بياناتنا على الدور الحاسم لأحداث الاستطالة المبكرة في التحكم الترجمي للتعبير الجيني.

بيان تضارب المصالح

يعلن الكتاب لا تضارب المصالح.

الأرقام

الشكل 1. تحدد الشاشة المستندة إلى الفلورة الاختلافات الكبيرة ...

الشكل 1. تحدد الشاشة المستندة إلى الإسفار الاختلافات الكبيرة في تخليق البروتين نتيجة ...

الشكل 2. تأثير محتوى A-U و ...

التين. 2. تأثير محتوى A-U وهيكل RNA على التعبير البروتيني.

الشكل 3. تحديد الزخارف التي ترتبط ...

التين. 3. تحديد الأشكال التي ترتبط بدرجة GFP.

الشكل 4. تحليل تأثير ...

الشكل 4. تحليل تأثير الزخارف البكتيرية في المختبر والحي ...

الشكل 5. موقف وسياق ...

الشكل 5. موضع وسياق الأشكال حول رمز البدء أمر بالغ الأهمية ...

التين. 6. هوية أول ...

الشكل 6. تؤثر هوية أول 5 أحماض أمينية على تخليق البروتين في ...

الشكل 7. مقايسة smFRET لمراقبة الترجمة ...

الشكل 7. مقايسة smFRET لمراقبة ترجمة الكودون 3-5.

الشكل 8. تحليل الحمض الريبي النووي النقال والأحماض الأمينية ...

الشكل 8. تحليل إسهامات الحمض النووي الريبي (tRNA) والأحماض الأمينية في الترجمة الفاشلة للكودون 3-5.

الشكل 9. نموذج للتنظيم متعدية بواسطة ...

الشكل 9. نموذج للتنظيم متعدية من خلال هوية متوالية N- المحطة.


مراجع

Sonenberg، N. & amp Hinnebusch، A.G. مول. خلية 28, 721–729 (2007).

ساباتيني ، د. نات. القس السرطان 6, 729–773 (2006).

ناثانز ، د. تغذيها. بروك. 23, 984–989 (1964).

هانسن ، دبليو جيه ، لينجابا ، ف.ر. & أمبير ويلش ، دبليو. J. بيول. تشيم. 269, 26610–26613 (1994).

Nemoto، N.، Miyamoto-Sato، E. & amp Yanagawa، H. FEBS ليت. 462, 43–46 (1999).

Starck، S.R. وآخرون. تشيم. بيول. 11, 999–1008 (2004).

ليلوارد ، هـ وآخرون. J. خلية بيول. 164, 667–675 (2004).

Anderson، P. & amp Kedersha، N. J. خلية بيول. 172, 803–808 (2006).

هورتلي ، إس إم. & أمبير هيلينيوس ، أ. Annu. القس خلية بيول. 5, 277–307 (1989).

ليلوارد ، هـ وآخرون. J. خلية بيول. 179, 1427–1439 (2007).

زينج ، واي وآخرون. J. إمونول. 178, 2163–2170 (2007).

تشو ، أ. وآخرون. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 105, 17414–17419 (2008).

سميث ، دبليو بي. وآخرون. عصبون 45, 765–779 (2005).


بولسون ، هـ كتيب علم الأعصاب السريري، المجلد. 147 (محرران Geschwind، D.H et al.) 105-123 (Elsevier، 2018).

حنان ، أ.ج. تانديم يكرر التوسط في المرونة الوراثية في الصحة والمرض. نات. القس جينيه. 19, 286–298 (2018).

تود ، ب.ك.وآخرون. تتوسط الترجمة المتكررة المرتبطة بـ CGG التنكس العصبي في متلازمة الرنح X الهشة. عصبون 78, 440–455 (2013).

زو ، ت. وآخرون. الترجمة غير الصادرة عن ATG والموجهة عن طريق توسعات الأقمار الصناعية الصغيرة. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 108, 260–265 (2011).

فيركيرك ، أ.جيه وآخرون. تحديد الجين (FMR-1) يحتوي على تكرار CGG متزامنًا مع منطقة كتلة نقطة الانقطاع تظهر اختلافًا في الطول في متلازمة X الهشة. خلية 65, 905–914 (1991).

هاجرمان ، آر جيه وآخرون. متلازمة X الهشة. نات. القس ديس. الاشعال 3, 17065 (2017).

بيري كرافيس ، إي وآخرون. متلازمة الرعاش / الرنح المرتبط بالكروموسوم: السمات السريرية ، وعلم الوراثة ، وإرشادات الاختبار. حركة ديس. 22، 2018-2030 (2007). كويز 2140.

جريكو ، سي م وآخرون. شوائب الخلايا العصبية داخل النواة في رعاش مخيخي جديد / متلازمة ترنح بين ناقلات X الهشة. مخ 125, 1760–1771 (2002).

تاسون ، إف وآخرون. يمتلك الذكور X الهشون الذين لديهم توسعات متكررة ثلاثية النوكليوتيد غير ميثيل كاملة الطفرة مستويات مرتفعة من FMR1 messenger RNA. أكون. جيه ميد. جينيه. 94, 232–236 (2000).

فنغ ، واي وآخرون. قمع متعدية بواسطة توسع ثلاثي النوكليوتيد في FMR1. علم 268, 731–734 (1995).

بريتو ، د. وآخرون. الآثار السريرية والجزيئية للفسيفساء في الطفرات الكاملة FMR1. أمام. جينيه. 5, 318 (2014).

سانتا ماريا ، ل. وآخرون. FXTAS في ذكر فسيفساء غير ميثيل مصاب بمتلازمة X الهشة من تشيلي. كلين. جينيه. 86, 378–382 (2014).

كيرس ، إم جي وآخرون. تستخدم ترجمة CGG المتكررة غير المرتبطة بـ AUG آلية مسح تعتمد على الغطاء لبدء إنتاج البروتينات السامة. مول. خلية 62, 314–322 (2016).

Sellier، C. et al. إن ترجمة تكرارات CGG الموسعة إلى FMRpolyG مسببة للأمراض وقد تساهم في متلازمة الرنح X الهشة. عصبون 93, 331–347 (2017).

Krans ، A. ، Skariah ، G. ، Zhang ، Y. ، Bayly ، B. & amp Todd ، P. K. اكتا نيوروباتول. كومون. 7, 152 (2019).

جميل ، ر. ، فينيس ، م. د. ، ليجيندر ، إم. & أمبير ؛ فرستريبن ، ك.ج.يكرر ترادف متغير تسريع تطور الترميز والتسلسلات التنظيمية. Annu. القس جينيه. 44, 445–477 (2010).

إيشلر ، إي إي وآخرون. تطور تكرار FMR1 CGG المشفر. نات. جينيه. 11, 301–308 (1995).

كولينز ، إس سي وآخرون. تحديد متغيرات FMR1 الجديدة عن طريق التسلسل المتوازي على نطاق واسع في الذكور المتأخرين في النمو. أكون. J ميد. جينيه. أ 152 أ, 2512–2520 (2010).

إنجوليا ، N. T. ، Lareau ، L.F & amp Weissman ، J. S. يكشف التنميط الريبوسوم للخلايا الجذعية الجنينية للفأر عن تعقيد وديناميكيات بروتينات الثدييات. خلية 147, 789–802 (2011).

Ingolia، N. T.، Brar، G. A.، Rouskin، S.، McGeachy، A. M. & amp Weissman، J. S. نات. بروتوك. 7, 1534–1550 (2012).

Hinnebusch ، A. G. ، Ivanov ، I.P & amp Sonenberg ، N. التحكم الترجمي بواسطة مناطق غير مترجمة 5′ من mRNAs حقيقية النواة. علم 352, 1413–1416 (2016).

Chen، L. S.، Tassone، F.، Sahota، P. & amp Hagerman، P. J. The (CGG)ن كرر العنصر داخل المنطقة غير المترجمة 5 ′ لرسالة FMR1 يوفر كلا من التأثيرات الإيجابية والسلبية لرابطة الدول المستقلة على الترجمة في الجسم الحي لمراسل المصب. همم. مول. جينيه. 12, 3067–3074 (2003).

Ludwig، A.L، Hershey، J.W & amp Hagerman، P.J. FMR1 يحدث mRNA في الغالب من خلال المسح الريبوزومي المعتمد على 5 درجات. جيه مول. بيول. 407, 21–34 (2011).

دارنيل ، جيه سي وآخرون. يوقف FMRP الانتقال الريبوسومي على mRNAs المرتبطة بالوظيفة المشبكية والتوحد. خلية 146, 247–261 (2011).

هوى ، ل. وآخرون. يتحكم التنظيم الترجمي الديناميكي والبروتوزومي لبروتين التخلف العقلي الهش X في الاكتئاب طويل الأمد المعتمد على mGluR. عصبون 51, 441–454 (2006).

Nalavadi ، V. C. ، Muddashetty ، R. S. ، Gross ، C. & amp Bassell ، G. J. J. نيوروسسي. 32, 2582–2587 (2012).

وايلر ، آي جيه وآخرون. يتم ترجمة بروتين التخلف العقلي الهش X بالقرب من المشابك استجابة لتفعيل الناقل العصبي. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 94, 5395–5400 (1997).

Bear ، M.F ، Huber ، K.M & amp Warren ، S. T. نظرية mGluR للتخلف العقلي الهش X. الاتجاهات العصبية. 27, 370–377 (2004).

Todd، P. K.، Mack، K.J & amp Malter، J. S. مطلوب بروتين التخلف العقلي X الهش للترجمة المعتمدة على مستقبلات الغلوتامات من النوع الأول لـ PSD-95. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 100, 14374–14378 (2003).

إيليف ، أ.جيه وآخرون. ترجمة FMRP المعتمد على النشاط ضعيفة ومُحسّنة تعتمد على mGluR LTD في الفئران الأولية الهشة. همم. مول. جينيه. 22, 1180–1192 (2013).

Huber ، K.M ، Gallagher ، S. M. ، Warren ، S. T. & amp Bear ، M.F. غيرت اللدونة المشبكية في نموذج فأر للتخلف العقلي الهش X. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 99, 7746–7750 (2002).

سوهل ، ج.ألف وآخرون. متغير منطقة 3 غير مترجم في FMR1 يلغي الترجمة المعتمدة على النشاط العصبي لـ FMRP عن طريق تعطيل ارتباط بروتين ربط الحمض النووي الريبي HuR. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 112، E6553 – E6561 (2015).

Muslimov ، I. A. ، Patel ، M. V. ، Rose ، A. & amp Tiedge ، H. التعرف على الشفرة المكانية في استهداف الحمض النووي الريبي العصبي: دور تفاعلات RNA-hnRNP A2. J. خلية بيول. 194, 441–457 (2011).

جرين ، ك.م وآخرون. يتم تحسين ترجمة RAN في توسعات التكرار المرتبطة بـ C9orf72 بشكل انتقائي من خلال الاستجابة المتكاملة للضغط. نات. كومون. 8, 2005 (2017).

ديزني ، إم دي وآخرون. جزيء صغير يستهدف r (CGG) (exp) ويحسن العيوب في متلازمة الرنح الهش المرتبط بالكروموسوم X. ACS كيم. بيول. 7, 1711–1718 (2012).

يانغ ، دبليو واي وآخرون. التعرف على الجزيئات الصغيرة وأدوات دراسة تعديل r (CGG) (exp) في متلازمة ترنح الرعاش الهشة المرتبطة بـ X. ACS كيم. بيول. 11, 2456–2465 (2016).

دي بريسكو ، جي في وآخرون. السيطرة التحويلية للاكتئاب طويل الأجل المعتمد على mGluR والتعلم في مكان الكائن بواسطة eIF2alpha. نات. نيوروسسي. 17, 1073–1082 (2014).

Sidrauski، C.، McGeachy، A. M.، Ingolia، N.T & amp Walter، P. الجزيء الصغير ISRIB يعكس تأثيرات فسفرة eIF2alpha على الترجمة وتجميع حبيبات الإجهاد. eLife 4، e05033 (2015).

تشنغ ، دبليو وآخرون. C9ORF72 يتم تنظيم الترجمة غير المرتبطة بـ GGGGCC من خلال الضغط من خلال فسفرة eIF2alpha. نات. كومون. 9, 51 (2018).

Liang، X.H et al. قليل النوكليوتيدات المضادة للحساسية التي تستهدف العناصر المثبطة للترجمة في 5 ′ UTRs يمكن أن تزيد بشكل انتقائي من مستويات البروتين. الدقة الأحماض النووية. 45, 9528–9546 (2017).

Liang، X.H et al. يتم زيادة كفاءة ترجمة mRNAs عن طريق قليلات النوكليوتيدات المضادة للحساسية التي تستهدف إطارات القراءة المفتوحة في المنبع. نات. التكنولوجيا الحيوية. 34, 875–880 (2016).

تابت ، ر. وآخرون. يتيح بدء CUG وتحويل الإطارات إنتاج بروتينات تكرار ثنائي الببتيد من ALS / FTD C9ORF72 النصوص. نات. كومون. 9, 152 (2018).

لينسالاتا ، إيه إي وآخرون. DDX3X وعوامل بدء محددة تعدل ترجمة FMR1 المتكررة المرتبطة غير التي يبدأها AUG. ممثل EMBO. 20، e47498 (2019).

بورمان ، R.W. ، Popovich ، B. W. ، Jacky ، P. B. & amp Turker ، M. S. FMR1 يُظهر تكرار CGG عدم استقرار يعتمد على الطول والتمايز في الخلايا الهجينة المستقلة عن مثيلة الحمض النووي. همم. مول. جينيه. 8, 2293–2302 (1999).

تبريزي ، س.جيه وآخرون. استهداف تعبير هنتنغتين في مرضى داء هنتنغتون. إنجل. جيه ميد. 380, 2307–2316 (2019).

Haenfler ، J. et al. إعادة التنشيط المستهدفة FMR1 النسخ في الخلايا الجذعية الجنينية لمتلازمة X الهشة. أمام. مول. نيوروسسي. 11, 282 (2018).

ليو ، إكس.س وآخرون. إنقاذ الخلايا العصبية لمتلازمة X الهشة عن طريق تحرير مثيلة الحمض النووي لـ FMR1 الجين. خلية 172، 979-992 e976 (2018).

فينكل ، آر إس وآخرون. علاج ضمور العضلات الشوكي الطفولي مع nusinersen: المرحلة 2 ، دراسة مفتوحة ، جرعة تصعيد. لانسيت 388, 3017–3026 (2016).

ساتون ، إم إيه وآخرون. يعمل النقل العصبي المصغر على استقرار الوظيفة المشبكية عن طريق تثبيط منشط لتخليق البروتين الشجيري المحلي. خلية 125, 785–799 (2006).

Ifrim ، M.F ، Williams ، K.R & amp Bassell ، G. J. تصوير جزيء واحد لترجمة PSD-95 mRNA في التشعبات وخلل التنظيم في نموذج فأر لمتلازمة X الهشة. J. نيوروسسي. 35, 7116–7130 (2015).

تاتافارتي ، ف. وآخرون. تصوير جزيء واحد للناتج الترجمي من حبيبات الحمض النووي الريبي الفردية في الخلايا العصبية. مول. بيول. خلية 23, 918–929 (2012).

بارباريس ، إي وآخرون. يؤثر الضربة القاضية الشرطية للجين المفرط التعبير عن الورم في الخلايا العصبية للفأر على تجميع حبيبات الحمض النووي الريبي ، وترجمة الحبيبات ، و LTP ، والتعود قصير المدى. بلوس واحد 8، e69989 (2013).

Yu ، J. ، Xiao ، J. ، Ren ، X. ، Lao ، K. & amp Xie ، X. S. فحص التعبير الجيني في الخلايا الحية ، جزيء بروتين واحد في كل مرة. علم 311, 1600–1603 (2006).

تشوي ، هـ.م وآخرون. تعيين حديقة حيوانات متعددة الإرسال لتعبير mRNA. تطوير 143, 3632–3637 (2016).

هوس ، د. وآخرون. التحليل التوافقي لأنماط تعبير الرنا المرسال في أجنة الفئران باستخدام تفاعل سلسلة التهجين. كولد سبرينج هاربور بروتوك. 2015, 259–268 (2015).

تشوي ، هـ.م وآخرون. تضخيم قابل للبرمجة في الموقع للتصوير المتعدد لتعبير الرنا المرسال. نات. التكنولوجيا الحيوية. 28, 1208–1212 (2010).

سالوتو ، إيه وآخرون. مقايسة تفاعل البلمرة المتسلسل المحسن للكشف عن أليلات الطفرات السابقة والكاملة لجين التخلف العقلي 1 الهش. جيه مول. التشخيص. 7, 605–612 (2005).

شي ، واي. ، كيروان ، ب ، وأمب ليفيسي ، إف.جيه موجه تمايز الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات إلى الخلايا العصبية في القشرة الدماغية والشبكات العصبية. نات. بروتوك. 7, 1836–1846 (2012).

بارمادا ، إس جيه وآخرون. تحسين السمية في النماذج العصبية من التصلب الجانبي الضموري بواسطة hUPF1. بروك. ناتل أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 112, 7821–7826 (2015).

Arrasate، M.، Mitra، S.، Schweitzer، E. S.، Segal، M.R & amp Finkbeiner، S. يقلل تكوين الجسم من مستويات هنتنغتين المتحولة وخطر موت الخلايا العصبية. طبيعة 431, 805–810 (2004).


سينابتوزومات

تخليق البروتين

تم إثبات ترجمة البروتين بعد المشبكي في عدة أنواع من مستحضرات المشبك المتشابك وارتبطت بوجود الريبوسومات. إن طول العمر المثير للدهشة لتحضير المشبك العصبي والطبيعة الجسيمية للتعليق يجعل هذا التحضير مفيدًا لتحليل ديناميكيات التفاعل بناءً على أخذ العينات السريع المتكرر من نفس القسامات.

وقد أظهر Scheetz ، باستخدام tectum synaptoneurosomes الضفدع ، أن الرنا المرسال المحدد ، مثل هذا الترميز α- بروتين كيناز 2 المعتمد على الكالمودولين (CaMKII) ، تتم ترجمته تدريجياً خلال 75 دقيقة التالية نتنشيط -methyl- d -aspartate (NMDA) ، على خلفية انخفاض ترجمة البروتين الكلي. لإلقاء نظرة على الأحداث الأكثر سرعة ، استفدنا من الطبيعة الموحدة لتعليق العصب العصبي المشبكي القشري الحديث لأخذ عينات متسلسلة من تحضير واحد ، مقسمة إلى قسامات غير معالجة ومعالجة بناهض. وجدنا أن إزالة الاستقطاب بمقدار 40 ملي مولار من البوتاسيوم أدى بسرعة إلى ترجمة البروتين ، كما يتضح من تحول الحمض النووي الريبي إلى كسور متعددة الريبوزومات خلال دقيقة واحدة من التحفيز. من خلال تطبيق مخلّبات Ca 2+ خارج الخلية وداخل الخلايا على قسامات من مستحضر واحد واستخدام ناهضات ومضادات محددة لمستقبلات الغلوتامات المؤيِّدة أو الأيضية ، تمكنا من إظهار أن المجموعة الأولى مستقبلات الغلوتامات الأيضية هي الأكثر فاعلية في تحفيز تخليق البروتين السريع بعد المشبكي. عن طريق تفعيل شلال المرسل الثاني المتمركز في بروتين كيناز سي (PKC). قمنا بعد ذلك بمقارنة mRNAs الموجودة في كسور polyribosome المشتقة من synaptoneurosomes المحفزة وغير المحفزة واكتشفنا أن بروتين التخلف العقلي X الهش (FMRP) هو من بين البروتينات التي يتم تصنيعها بسرعة بعد التحفيز المتشابك. كشفت الدراسات اللاحقة أن تخليق FMRP المتشابك السريع يعتمد على تنشيط مسارات إشارات بروتين كيناز (MAPK) المُنشط بالميتوجين وأن هذا المسار لا يؤدي إلى تخليق بروتيني سريع في الخلايا العصبية المتزامنة القشرية الحديثة من الفئران التي تفتقر إلى عنصر وظيفي. اف ام ار 1 الجين. وبالتالي ، تتطلب بعض الترجمة التي تحدث عند المشبك على الأقل FMRP وظيفيًا ، مما يشير إلى أن النقل المتغير و / أو ترجمة mRNAs التي ينظمها FMRP قد تكمن وراء بعض أعراض متلازمة X الهشة.

إن القوة المدهشة للمشابك العصبية تجعلها مرشحًا جذابًا لتحليل المسارات البيوكيميائية. تكون أنظمة الإنزيم المرتبطة بالمشابك مستقرة بدرجة كافية بحيث يمكن أن يُظهر تحضير المشبك العصبي الفسفرة لـ eIF4E واستطالة الببتيد المحسّن لـ α-CaMKII بعد علاج العامل العصبي المشتق من الدماغ (BDNF). تم استخدام نفس التحضير أيضًا لإثبات التوطين المتشابك لـ α-CaMKII mRNA وقياس زيادتها اللاحقة للترددات العالية في الجسم الحي تحفيز التلفيف المسنن للفئران. Synaptosomes من الفئران التي تفتقر إلى التيروزين الفوسفاتيز (PTPα) لتشريح دور مستقبلات الفسفرة NMDA ، والتي تؤثر على التعلم والذاكرة. تمت دراسة تدفقات الكلوريد في synaptoneurosomes من أجزاء مختلفة من دماغ الفئران وقد أظهر PKC لتسهيل دوران الأوعية المشبكية. علاوة على ذلك ، تمت دراسة فعالية Ca 2+ التخزين المؤقت داخل أطراف الدماغ بعد نقص الأكسجة في synaptosomes من دماغ حديثي الولادة والبالغين. أخيرًا ، نظرًا لإثراء العناصر المشبكية في هذه المستحضرات ، يمكن استخدامها لمقارنة مستويات البروتينات الرئيسية بين العرش المتشعب والمناطق المشبكية ، وتغيراتها بعد التنشيط العصبي ، إما بعد في الجسم الحي العلاج ، مثل التحفيز الطولي ، أو بعد تنشيط الناقل العصبي في المختبر الأنظمة.


يعلن المؤلفون أن البحث تم إجراؤه في غياب أي علاقات تجارية أو مالية يمكن تفسيرها على أنها تضارب محتمل في المصالح.

أحمد ، ن ، سورماني ، ب ، سيريام ، ب ، فيندروسكولو ، إم ، دوبسون ، سي إم ، وأو & # x00027 براين ، إي بي (2019). تحديد مواقع A- و P-Site على أجزاء mRNA المحمية من الريبوسوم باستخدام البرمجة الصحيحة. علوم. اعادة عد. 9 ، 6256. دوى: 10.1038 / s41598-019-42348-x

أحمد ، إن ، فريدريش ، يو إيه ، سورماني ، بي ، سيريام ، بي ، ألتمان ، إن إس ، بوكاو ، بي ، وآخرون. (2020). أزواج من الأحماض الأمينية في مواقع P و A لمعدلات استطالة الترجمة المتنبأ بها والسببية. جيه مول. بيول. 432 ، 166696. دوى: 10.1016 / j.jmb.2020.10.030

أنجوف ، إي (2011). استخدام كودون: خارطة طريق الطبيعة و # x00027s للتعبير عن البروتينات وطيها. التكنولوجيا الحيوية. ج. 6 ، 650 & # x02013659. دوى: 10.1002 / biot.201000332

بيرج ، جي إم ، تيموكزكو ، جي إل ، وسترير ، إل (2002). الكيمياء الحيوية، 38. نيويورك: 5thWH Freeman، 76.

بورك ، بي إي بي ، كامبوس ، سي بي دي ، كويلز ، إم جي ، وكويلز ، إم جي (2020). نمذجة الشبكة البيوكيميائية لخلية كاملة. علوم. اعادة عد. 10 ، 13303. دوى: 10.1038 / s41598-020-70145-4

بيرد ، آر.إتش ، لو ، ب ، نوسيدال ، جيه ، وتشو ، سي (1995). خوارزمية ذاكرة محدودة لتحسين مقيدة مقيدة. SIAM J. Sci. حاسوب. 16، 1190 & # x020131208. دوى: 10.1137 / 0916069

Ciandrini ، L. ، Stansfield ، I. ، and Romano ، M.C (2013). حركة الريبوسوم على خرائط مرناس إلى علم الوجود الجيني: القياس الكمي على مستوى الجينوم لمعدلات بدء الترجمة وتنظيم حجم التعددية. بلوس كومبوت. بيول. 9 ، e1002866. دوى: 10.1371 / journal.pcbi.1002866

كورتيس ، د. ، ليمان ، ر. ، وزامور ، بي دي (1995). التنظيم الانتقالي في التنمية. خلية. 81 ، 171 & # x02013178. دوى: 10.1016 / 0092-8674 (95) 90325-9

دانا ، أ ، وتولر ، ت. (2014). تأثير مستويات Trna على أوقات فك رموز مرنا. الدقة الأحماض النووية. 42 ، 9171 & # x020139181. دوى: 10.1093 / nar / gku646

دانا ، أ ، وتولر ، ت. (2015). متوسط ​​معدلات فك التشفير النموذجية: مؤشر كفاءة ترجمة جديد يعتمد على تحليل بيانات التنميط الريبوسوم. G3: الجينات ، الجينوم ، الجينات. 5 ، 73 & # x0201380. دوى: 10.1534 / g3.114.015099

داو دوك ، ك ، سليم ، زد إتش ، وسونغ ، واي إس (2018). التحليل النظري لتوزيع الجسيمات المعزولة في عمليات الاستبعاد غير المتكافئة تمامًا: التطبيق على تقدير معدل الترجمة في مرنا. فيز. القس إي. 97 ، 012106. دوى: 10.1103 / PhysRevE.97.012106

داو دوك ، ك. ، وسونغ ، واي إس (2018). تأثير التداخل الريبوزومي واستخدام الكودون وتفاعلات نفق الخروج على تباين معدل استطالة الترجمة. بلوس جينيت. 14 ، e1007166. دوى: 10.1371 / journal.pgen.1007166

دريدا ، ب ، دوماني ، إي ، ومكمل ، د. (1992). حل دقيق لنموذج استبعاد غير متماثل أحادي البعد بحدود مفتوحة. J. ستات. فيز. 69 ، 667 & # x02013687. دوى: 10.1007 / bf01050430

ديفر ، تي إي ، كينزي ، تي جي ، وبافيت ، جي دي (2016). آلية وتنظيم تخليق البروتين في السكريات. علم الوراثة. 203 ، 65 & # x02013107. دوى: 10.1534 / علم الوراثة.115.186221

ديامينت ، أ ، فيلدمان ، أ ، شوشيت ، إي ، كوبيك ، إم ، أرافا ، واي ، وتولر ، ت. (2018). مدى اصطفاف الريبوسوم في الخميرة الناشئة. بلوس كومبوت. بيول. 14 ، e1005951. دوى: 10.1371 / journal.pcbi.1005951

القروي ، م ، هويوس فلايت ، إم ، وفليتشر ، إل (2019). الاتجاهات المستقبلية في البيولوجيا التركيبية - تقرير. أمام. بيونج. التكنولوجيا الحيوية. 7 ، 175. دوى: 10.3389 / fbioe.2019.00175

Fang، H.، Huang، Y.-F.، Radhakrishnan، A.، Siepel، A.، Lyon، G.J، and Schatz، M.C (2018). يتيح Scikit-ribo تقديرًا دقيقًا ونمذجة قوية لديناميكيات الترجمة في Codon Resolution. سل سيست. 6 ، 180 & # x02013191. دوى: 10.1016 / j.cels.2017.12.007

فرنانديز ، إل دي ، مورا ، إيه بي إس ، وسياندريني ، إل (2017). طول الجينات كمنظم لتوظيف الريبوسوم وتخليق البروتين: رؤى نظرية. علوم. اعادة عد. 7 ، 17409 & # x0201317411. دوى: 10.1038 / s41598-017-17618-1

Garai ، A. ، Chowdhury ، D. ، Chowdhury ، D. ، and Ramakrishnan ، T.V (2009). الحركية العشوائية للريبوزومات: خصائص المحرك الواحد والسلوك الجماعي. فيز. القس إي ستات. مادة غير ناعمة فيز. 80 ، 011908. دوى: 10.1103 / PhysRevE.80.011908

جيبسون ، إم أ ، وبروك ، ج. (2000). محاكاة عشوائية فعالة للأنظمة الكيميائية مع العديد من الأنواع والعديد من القنوات. J. فيز. تشيم. أ. 104 ، 1876 & # x020131889. دوى: 10.1021 / jp993732q

جيليسبي ، دي تي (1977). المحاكاة العشوائية الدقيقة للتفاعلات الكيميائية المزدوجة. J. فيز. تشيم. 81 ، 2340 & # x020132361. دوى: 10.1021 / j100540a008

جوبت ، سي ، ونيف ، ف. (2017). التنميط الريبوسوم والتنظيم الديناميكي للترجمة في الثدييات. بالعملة. رأي. جينيه. تطوير. 43 ، 120 & # x02013127. دوى: 10.1016 / j.gde.2017.03.005

Gobet ، C. ، Weger ، B. D. ، Marquis ، J. ، Martin ، E. ، Neelagandan ، N. ، Gachon ، F. ، et al. (2020). مناظر طبيعية قوية من Ribosome Dwell Times و Aminoacyl-Trnas استجابة للإجهاد الغذائي في الكبد. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية. 117 ، 9630 & # x020139641. دوى: 10.1073 / pnas.1918145117

غولدبرغ ، أ.ب ، سزيجيتي ، ب ، تشيو ، واي إتش ، سيكار ، جيه أ ، روث ، واي دي ، وكار ، جي آر (2018). مبادئ وطرق نمذجة الخلية الكاملة الناشئة. بالعملة. رأي. التكنولوجيا الحيوية. 51 ، 97 & # x02013102. دوى: 10.1016 / j.copbio.2017.12.013

Greenbaum ، D. ، Colangelo ، C. ، Williams ، K. ، and Gerstein ، M. (2003). مقارنة وفرة البروتين ومستويات تعبير مرنا على مقياس الجينوم. جينوم بيول. 4 ، 117 & # x02013118. دوى: 10.1186 / جيجابايت-2003-4-9-117

جريتسينكو ، إيه إيه ، هولسمان ، إم ، ريندرز ، إم جي تي ، ودي ريدر ، د. (2015). النماذج الكمية غير المتحيزة لترجمة البروتين المشتقة من بيانات التنميط الريبوسوم. بلوس كومبوت. بيول. 11 ، e1004336. دوى: 10.1371 / journal.pcbi.1004336

هيلين ، سي يو ت. (2018). إنهاء الترجمة وإعادة تدوير الريبوسوم في حقيقيات النوى. منظور حرب الربيع البارد. بيول. 10 ، a032656. دوى: 10.1101 / cshperspect.a032656

Hussmann، J.A، Patchett، S.، Johnson، A.، Sawyer، S.، and Press، W.H (2015). يكشف فهم التحيزات في تجارب التنميط الريبوسوم عن تواقيع ديناميكيات الترجمة في الخميرة. بلوس جينيت. 11 ، e1005732. دوى: 10.1371 / journal.pgen.1005732

إيكيمورا ، ت. (1981). العلاقة بين وفرة نقل الرناس الإشريكية القولونية ووجود الكودونات المعنية في جينات البروتين الخاصة بها. جيه مول. بيول. 146 ، 1 & # x0201321. دوى: 10.1016 / 0022-2836 (81) 90363-6

إيكيمورا ، ت. (1985). استخدام Codon ومحتوى Trna في الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. مول. بيول. Evol. 2 و 13 و # x0201334. دوى: 10.1093 / oxfordjournals.molbev.a040335

Ingolia، N. T.، Ghaemmaghami، S.، Newman، J.R.S، and Weissman، J. S. (2009). تحليل الجينوم في فيفو للترجمة بدقة النيوكليوتيدات باستخدام التنميط الريبوسوم. علم 324 ، 218 & # x02013223. دوى: 10.1126 / العلوم .1168978

إنجوليا ، إن تي ، هوسمان ، جيه أ ، وايزمان ، ج.س. (2019). التنميط الريبوسوم: وجهات النظر العالمية للترجمة. كولد سبرينج حرب. وجهة نظر. بيول. 11 ، a032698. دوى: 10.1101 / cshperspect.a032698

إنجوليا ، إن تي ، لارو ، إل إف ، وايزمان ، ج.س. (2011). يكشف التنميط الريبوسوم للخلايا الجذعية الجنينية للفأر عن تعقيد وديناميكيات بروتينات الثدييات. خلية. 147 ، 789 & # x02013802. دوى: 10.1016 / j.cell.2011.10.002

كولوميسكي ، أ.ب. (1998). نموذج الاستبعاد البسيط غير المتماثل مع عدم التجانس المحلي. J. فيز. ج: الرياضيات. الجنرال. 31 ، 1153 & # x020131164. دوى: 10.1088 / 0305-4470 / 31/4/006

كوزاك ، م. (1999). بدء الترجمة في بدائيات النوى وحقيقيات النوى. الجين. 234 ، 187 & # x02013208. دوى: 10.1016 / s0378-1119 (99) 00210-3

Kudla ، G. ، Murray ، A.W ، Tollervey ، D. ، and Plotkin ، J.B (2009). محددات تسلسل الترميز للتعبير الجيني في الإشريكية القولونية. علم 324 ، 255 & # x02013258. دوى: 10.1126 / العلوم .1170160

كومر ، إي ، وبان ، إن. (2021). آليات وتنظيم تخليق البروتين في الميتوكوندريا. نات. القس مول. سل. بيول. 22 ، 1 & # x0201319. دوى: 10.1038 / s41580-021-00332-2

لازارسكو ، أ ، وماليك ، ك. (2011). صيغة دقيقة لإحصائيات التيار في Tasep بحدود مفتوحة. J. فيز. ج: الرياضيات. النظرية. 44 ، 315001. دوى: 10.1088 / 1751-8113 / 44/31/315001

Li ، GW ، Burkhardt ، D. ، Gross ، C. ، and Weissman ، J. S. (2014). يكشف تحديد معدلات تخليق البروتين المطلق عن المبادئ الكامنة وراء تخصيص الموارد الخلوية. خلية 157 ، 624 & # x02013635. دوى: 10.1016 / j.cell.2014.02.033

Liu، Q.، Shvarts، T.، Sliz، P.، and Gregory، R.I (2020). Ribotoolkit: منصة متكاملة للتحليل والتعليقات التوضيحية لبيانات التنميط الريبوسوم لفك تشفير ترجمة مرنا في Codon Resolution. الدقة الأحماض النووية. 48 ، W218 & # x02013W229. دوى: 10.1093 / nar / gkaa395

Lu، P.، Vogel، C.، Wang، R.، Yao، X.، and Marcotte، E.M (2007). يقدّر التنميط المطلق للتعبير عن البروتين المساهمات النسبية لتنظيم النسخ والترجمة. نات. التكنولوجيا الحيوية. 25 ، 117 & # x02013124. دوى: 10.1038 / nbt1270

ليو ، إكس ، يانغ ، كيو ، لي ، إل ، دانغ ، واي ، زهو ، زي ، تشين ، إس ، وآخرون. (2020). تكييف استخدام Codon مع تعديل Trna I34 لعناصر التحكم في حركية الترجمة ومشهد البروتيوم. بلوس جينيت. 16 ، e1008836. دوى: 10.1371 / journal.pgen.1008836

ماكدونالد ، سي تي ، جيبس ​​، جي إتش ، وبيبكين ، إيه سي (1968). حركية البلمرة الحيوية على قوالب الحمض النووي. البوليمرات الحيوية 6 ، 1 & # x0201325. دوى: 10.1002 / bip.1968.360060102

ماكلين ، دي إن ، روجيرو ، إن إيه ، وكوفيرت ، إم دبليو (2014). مستقبل نمذجة الخلية الكاملة. بالعملة. رأي. التكنولوجيا الحيوية. 28 ، 111 & # x02013115. دوى: 10.1016 / j.copbio.2014.01.012

مارجاليوت ، وتولر ، ت. (2013). نموذج تدفق الريبوسوم مع ردود فعل إيجابية. ج. ر.شركة انترف. 10 ، 20130267. دوى: 10.1098 / rsif.2013.0267

ميريك ، دبليو سي (1992). آلية وتنظيم تخليق البروتينات حقيقية النواة. ميكروبيول. مول. بيول. القس. 56 ، 291 & # x02013315. دوى: 10.1128 / mmbr.56.2.291-315.1992

ميريك ، دبليو سي ، وبافيت ، جي دي (2018). بدء تخليق البروتين في الخلايا حقيقية النواة. كولد سبرينج حرب. وجهة نظر. بيول. 10 ، a033092. دوى: 10.1101 / cshperspect.a033092

ميشيل ، إيه إم ، مولان ، جي بي إيه ، فيلايودهان ، ف ، أو & # x00027 كونور ، بي بي إف ، دونوهو ، سي إيه ، وبارانوف ، بي في (2016). Ribogalaxy: نظام أساسي قائم على المستعرض لمحاذاة وتحليل وتصور بيانات التنميط الريبوسوم. RNA بيول. 13 ، 316 & # x02013319. دوى: 10.1080 / 15476286.2016.1141862

ميازاكي ، إم ، وإيسر ، ك.أ. (2009). الآليات الخلوية التي تنظم تخليق البروتين وتضخم العضلات الهيكلية في الحيوانات. J. أبل. فيسيول. 106 ، 1367 & # x020131373. دوى: 10.1152 / japplphysiol.91355.2008

محمد ، ف. ، غرين ، ر. ، وبوسكيرك ، أ.ر. (2019). تكشف طريقة التنميط الريبوسوم المنقحة بشكل منهجي للبكتيريا عن توقف مؤقت في حل الكودون الفردي. إليفي. 8 ، e42591. دوى: 10.7554 / eLife.42591

مونرو ، ج.ب ، فايانا ، أ ، سانبونماتسو ، ك.ي. ، وبلانشارد ، س.س. (2008). طريقة عرض جديدة لتخليق البروتين: رسم خريطة لمشهد الطاقة الحرة للريبوسوم باستخدام فريت أحادي الجزيء. البوليمرات الحيوية 89 ، 565 & # x02013577. دوى: 10.1002 / bip.20961

نيديالكوفا ، دي دي ، وليديل ، إس. (2015). يحافظ تحسين معدلات ترجمة Codon عبر تعديلات Trna على سلامة البروتين. خلية 161 ، 1606 & # x020131618. دوى: 10.1016 / j.cell.2015.05.022

Neelagandan، N.، Lamberti، I.، Carvalho، H.JF، Gobet، C.، and Naef، F. (2020). ما الذي يحدد استطالة الترجمة حقيقية النواة: التحليلات الجزيئية والكمية الحديثة لتخليق البروتين. افتح بيول. 10 ، 200292. دوى: 10.1098 / rsob.200292

O & # x02019Connor، P. B.، Andreev، D.E، and Baranov، P. V. (2016). مسح مقارن للتأثير النسبي لميزات مرنا على كثافة قراءة التنميط الريبوسومي المحلي. نات. كومون. 7 ، 12915. دوى: 10.1038 / ncomms12915

بافلوف ، إم واي ، واتس ، آر إي ، تان ، زد ، كورنيش ، في دبليو ، إهرنبرغ ، إم ، وفورستر ، إيه سي (2009). تكوين رابطة الببتيد البطيء بواسطة البرولين وأحماض N-Alkylamino الأخرى في الترجمة. بروك. ناتل. أكاد. علوم. 106 ، 50 & # x0201354. دوى: 10.1073 / pnas.0809211106

Pop ، C. ، Rouskin ، S. ، Ingolia ، N. T. ، Han ، L. ، Phizicky ، E.M ، Weissman ، J. S. ، et al. (2014). الإشارات السببية بين Codon Bias و Mrna Structure وفعالية الترجمة والاستطالة. مول. النظام. بيول. 10 ، 770. دوى: 10.15252 / msb.20145524

فخور ، سي جي (2006). تنظيم تخليق البروتين بالأنسولين. بيوتشيم. شركة عبر. 34 ، 213 & # x02013216. دوى: 10.1042 / bst0340213

بورسيل ، أو ، جاين ، ب ، كار ، ج. آر ، كوفر ، إم دبليو ، ولو ، تي ك. (2013). نحو نهج نمذجة الخلية الكاملة للبيولوجيا التركيبية. فوضى 23 ، 025112. دوى: 10.1063 / 1.4811182

Qu، X.، Wen، J.-D.، Lancaster، L.، Noller، H. F.، Bustamante، C.، and Tinoco، I. (2011). يستخدم الريبوسوم آليتين فعالتين لإرخاء Messenger Rna أثناء الترجمة. طبيعة 475 ، 118 & # x02013121. دوى: 10.1038 / nature10126

Radhakrishnan، A.، Chen، Y.-H.، Martin، S.، Alhusaini، N.، Green، R.، and Coller، J. (2016). يزاوج بروتين Dead-Box Dhh1p Mrna Decay والترجمة من خلال مراقبة Codon Optimality. خلية 167 ، 122 & # x02013132. دوى: 10.1016 / j.cell.2016.08.053

Riba، A.، Di Nanni، N.، Mittal، N.، Arhn & # x000e9، E.، Schmidt، A.، and Zavolan، M. (2019). تكشف معدلات تخليق البروتين وإشغال الريبوسوم عن محددات معدلات استطالة الترجمة. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 116 ، 15023 & # x0201315032. دوى: 10.1073 / pnas.1817299116

ساليس ، هـ م ، ميرسكي ، إي أ ، وفويجت ، سي أ. (2009). التصميم الآلي لمواقع ربط الريبوسوم الاصطناعية للتحكم في تعبير البروتين. نات. التكنولوجيا الحيوية. 27 ، 946 & # x02013950. دوى: 10.1038 / nbt.1568.00

شاه ، ب ، دينغ ، واي ، نيمتشيك ، إم ، كودلا ، جي ، وبلوتكين ، جي بي (2013). خطوات تحديد المعدل في ترجمة بروتين الخميرة. خلية 153 ، 1589 & # x020131601. دوى: 10.1016 / j.cell.2013.05.049

شارما ، أ.ك ، أحمد ، ن. ، و O & # x00027 براين ، إي ب. (2018). يتم توزيع محددات سرعة الترجمة بشكل عشوائي عبر النصوص مما يؤدي إلى مقياس عالمي لأوقات تخليق البروتين. فيز. القس إي. 97 ، 022409. دوى: 10.1103 / PhysRevE.97.022409

شارما ، أ.ك. ، وتشودري ، د. (2011). توزيع أوقات المكوث للريبوسوم: آثار الخيانة الزوجية والتدقيق الحركي وتكدس الريبوسوم. فيز. بيول. 8 ، 026005. دوى: 10.1088 / 1478-3975 / 8/2/026005

شارما ، أ.ك. ، وتشودري ، د. (2012). البلمرة الحيوية الموجهة بالقالب: آلات تورينج لنسخ الشريط. بيوفيز. القس ليت. 07، 135 & # x02013175. دوى: 10.1142 / s1793048012300083

شارما ، إيه ك ، و O & # x02019 براين ، إي بي (2017). يمكن أن تؤدي زيادة معدلات إنتاج البروتين إلى تقليل معدل إنتاج البروتين الوظيفي ومستويات الحالة المستقرة. J. فيز. تشيم. ب. 121 ، 6775 & # x020136784. دوى: 10.1021 / acs.jpcb.7b01700

شارما ، إيه ك ، و O & # x02019 براين ، إي بي (2018). اقتران غير متوازن لبنية البروتين ووظيفته في حركيات استطالة الترجمة. بالعملة. رأي. هيكل. بيول. 49 ، 94 & # x02013103. دوى: 10.1016 / j.sbi.2018.01.005

شارما ، إيه ك ، سورماني ، ب ، أحمد ، إن ، سيريام ، بي ، فريدريش ، يو إيه ، كرامر ، جي ، وآخرون. (2019). أساس حركي كيميائي لقياس معدلات بدء الترجمة والاستطالة من بيانات التنميط الريبوسوم. بلوس كومبوت. بيول. 15 ، e1007070. دوى: 10.1371 / journal.pcbi.1007070

Shaw ، L.B ، Kolomeisky ، A.B ، and Lee ، K.H (2004). عدم التجانس المحلي في عمليات الاستبعاد البسيط غير المتماثل مع الكائنات الممتدة. J. فيز. ج: الرياضيات. الجنرال. 37 ، 2105 و # x020132113. دوى: 10.1088 / 0305-4470 / 37/6/010

Szavits-Nossan، J.، and Ciandrini، L. (2020). استنتاج كفاءة بدء الترجمة والاستطالة من التنميط الريبوسوم. الدقة الأحماض النووية. 48 ، 9478 & # x020139490. دوى: 10.1093 / nar / gkaa678

Szavits-Nossan، J.، Ciandrini، L.، and Romano، M.C (2018). فك رموز محددات تسلسل مرنا لمعدل إنتاج البروتين. فيز. القس ليت. 120 ، 128101. دوى: 10.1103 / physrevlett.120.128101

تولر ، ت. ، كارمي ، أ ، فيستسيجيان ، ك ، نافون ، س ، دورفان ، واي ، زابورسك ، ج ، وآخرون. (2010). آلية محفوظة تطوريًا للتحكم في كفاءة ترجمة البروتين. خلية. 141 ، 344 & # x02013354. دوى: 10.1016 / j.cell.2010.03.031

توني ، آر ، ماكجلينسي ، إن جيه ، جراهام ، إم إي ، نداف ، إن ، باتشر ، إل ، ولارو ، إل إف (2018). تصميم دقيق للمخرجات التحويلية من خلال نموذج الشبكة العصبية لتوزيع الريبوسوم. نات. هيكل. مول. بيول. 25 ، 577 & # x02013582. دوى: 10.1038 / s41594-018-0080-2

Vogel ، C. ، de Sousa Abreu ، R. ، Ko ، D. ، Le ، S. Y. ، Shapiro ، B. A. ، Burns ، S. C. ، et al. (2010). يمكن أن تفسر تواقيع التسلسل وتركيز mRNA اثنين & # x02010 ثلثي اختلاف وفرة البروتين في خط الخلية البشرية. مول. النظام. بيول. 6 ، 400. دوى: 10.1038 / msb.2010.59

فولكوف ، آي إل ، ويوهانسون ، م. (2018). طرق تتبع الجزيء الواحد لحركية تخليق البروتين في الخلايا الحية. الكيمياء الحيوية. 58 ، 7 & # x0201314. دوى: 10.1021 / acs.biochem.8b00917

واينبرغ ، دي إي ، شاه ، بي ، إيشهورن ، إس دبليو ، هوسمان ، جي إيه ، بلوتكين ، جي بي ، وبارتيل ، دي بي (2016). توفر بصمة الريبوسوم المحسنة وقياسات مرنا نظرة ثاقبة على ديناميكيات وتنظيم ترجمة الخميرة. سل. اعادة عد. 14 ، 1787 و # x020131799. دوى: 10.1016 / j.celrep.2016.01.043

وو ، إل ، وبيلاسكو ، جي جي (2008). اسمحوا لي أن أحصي الطرق: آليات تنظيم الجينات بواسطة Mirnas و Sirnas. مول. سل. 29 ، 1 & # x020137. دوى: 10.1016 / j.molcel.2007.12.010

زياو ، زو ، كيو ، ليو ، واي ، ويانغ إكس (2016). التقييم على مستوى الجينوم للترجمات التفاضلية باستخدام بيانات التنميط الريبوسوم. نات. كومون. 7 ، 11194. دوى: 10.1038 / ncomms11194

Zia، R.K P.، Dong، J.J، and Schmittmann، B. (2011). ترجمة النمذجة في تخليق البروتين باستخدام Tasep: برنامج تعليمي وآخر التطورات. J. ستات. فيز. 144 ، 405 & # x02013428. دوى: 10.1007 / s10955-011-0183-1

الكلمات الرئيسية: التنميط الريبوسوم ، تسلسل الريبوزوم ، معدل بدء الترجمة ، معدل ترجمة الكودون ، تحيز استخدام الكودون ، النمذجة الكمية لتخليق البروتين

الاقتباس: Yadav V و Ullah Irshad I و Kumar H و Sharma AK (2021) النمذجة الكمية لتخليق البروتين باستخدام بيانات التنميط الريبوسوم. أمام. مول. بيوسكي. 8: 688700. دوى: 10.3389 / فمولب .2021.688700

تم الاستلام: 31 مارس 2021 القبول: 25 مايو 2021
تاريخ النشر: ٢٨ يونيو ٢٠٢١.

فابيو تروفاتو ، الجامعة الحرة & # x000e4t برلين ، ألمانيا

الكسندر شميدت ، جامعة بازل ، سويسرا
C & # x000e9dric Gobet، & # x000c9cole Polytechnique F & # x000e9d & # x000e9rale de Lausanne، Switzerland

حقوق النشر & # x000a9 2021 Yadav و Ullah Irshad و Kumar و Sharma. هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution License (CC BY). يُسمح بالاستخدام أو التوزيع أو النسخ في منتديات أخرى ، بشرط أن يُنسب الفضل إلى المؤلف (المؤلفين) الأصليين ومالك (مالكي) حقوق الطبع والنشر وأن يتم الاستشهاد بالمنشور الأصلي في هذه المجلة ، وفقًا للممارسات الأكاديمية المقبولة. لا يُسمح بأي استخدام أو توزيع أو إعادة إنتاج لا يتوافق مع هذه الشروط.


شاهد الفيديو: تخليق البروتين