Back to chapter

6.8:

الجسيم النسخى

JoVE Core
Biologia Molecular
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Biologia Molecular
The Replisome

Idiomas

COMPARTILHAR

يتم تضاعف دى إن أيه من خلال مُجمع متعدد البروتين منسق تنسيق عالى معروف بإسم آلية تضاعف ال دى إن أيه،00:00:08.420 00:00:12.470 أو ريبليسوم الذي يزيد من كفاءة تضاعف ال دى إن أيه. المكونات الأساسية للآلية هي هيليكاز بروتينات ربط ال دى إن أيه أحادى الشريط،00:00:21.810 00:00:28.810 دى إن أيه برايماز،مشبك منزلق،حامل المشبك و دى إن أيه بوليميراز متعددة. وهي كلها مرتبطة ببعضها البعض بالقرب من شوكة التضاعف.دى إن أيه بوليميراز المتضاعف لديها محفز للتقدم المضطرد حوالي 10 نيوكليوتيدات والذى هو عدد النيوكليوتيدات 00:00:41.830 00:00:45.070 التى يمكنها إضافتها إلى الشريط الوليد قبل الانفصال عن الشريط القالب. هذا غير فعال للغاية لنسخ جينومات كاملة في إطار وقت معقول, وهذه المشكلة تم حلها بمساعدة بروتينات المشبك المنزلق. عندما يرتبط ال أيه تى بى ببروتين حامل المشبك 00:01:01.200 00:01:03.870 سوف يرتبطون بالمشبك المنزلق ويفتحوه بحيث التركيب شبيه بالخاتم يمكن أن يحيط بمُركب قالب الدى إن أيه برايمر.بمجرد أن إرتبط حامل المشبك يحلل ال أيه تى بى 00:01:13.470 00:01:17.670 إلى أيه دى بى مما يتسبب في إنفصال حامل المشبك و إغلاق المشبك حول دى إن أيه. ثم يرتبط دى إن أيه بوليميراز ببروتينات المشبك. 00:01:24.450 00:01:28.020 ومعا ينزلقون على طول قالب ال دى إن أيه, رابطا دى إن أيه بوليميراز فى الشريط وتزيد التقدم المضطرد إلى ما يصل إلى 1000 نيوكليوتيد هذه الزيادة فى التقدم المضطرد يسمح دى إن أيه بوليميراز 00:01:41.420 00:01:44.990 لتنفيذ تضاعف مستمر لل دى إن أيه على الشريط المتقدم.ومع ذلك على قالب الشريط المتباطىء دى إن أيه بوليميراز آخر يؤدى تضاعف متقطع لل دى إن أيه بطريقة تسمح دى إن أيه بوليميراز ان يخلّق الأشرطة المتقدمة والمتأخرة في وقت واحد. هذه العملية وصفت في بعض الأحيان بنموذج الترومبون. الشريط المتباطىء والقالب الخاص به.يشكلا حلقة عندما يبدأ دى إن أيه بوليميراز تخليق اجزاء أوكازاكي من بادئة أر إن أيه. حلقة الدى إن أيه تنمو من كلا الاتجاهين بينما الهليكاز يفك دى إن أيه و الشريط المتباطىء يتم تخليقه. عندما يصادف ال دى إن أيه بوليميراز بادئة الحمض النووي الريبي التالية 00:02:31.540 00:02:34.420 ينفصل عن شريطا القالب.وفي الوقت نفسه يضيف البريماز بادئة أخرى للشريط المتباطىء. و تتحرر حلقة الدى إن أيه المتنامية. بروتينات المشبك وحامل المشبك تسمح لدى إن أيه بوليميراز إعادة الاقتران بسرعة مع قالب الحمض النووي ذو البادئة.تكوين و انهيار حلقة الحمض النووي دى إن ايه تتكرر مع تخليق كل جزء جديد من أجزاء أوكازاكي

6.8:

الجسيم النسخى

يتم إجراء استنساخ الحمض النووي بواسطة مجموعة كبيرة من البروتينات التي تعمل في مادة منسقة لتحقيق تكرار عالي الدقة للحمض النووي. يُعرف هذا المركب معاً باسم آلية تكرار الحمض النووي أو إعادة التوازن.

يعد تجميع السلاسل الرائدة والمتأخرة عملية منسقة للغاية. لتوضيح ذلك، فإن &#8220؛ نموذج الترومبون &#8221؛ تم اقتراحه من قبل بروس ألبرتس في عام 1980. يبدأ تكوين حلقة الحمض النووي عندما يتم تصنيع مادة أولية على الشريط الأصلي المتأخر. تنمو الحلقة مع تخليق جزء من أوكازاكي وتذوب أخيراً عندما ينتهي تركيب القطعة. ثم يرتبط بوليميراز DNA ببادئة أخرى وتتكرر الدورة بأكملها، من تكوين الحلقة إلى الانهيار. يسمح ريبيزوم بتنسيق جميع الأنشطة كمركب لآلات النسخ المتماثل.

مكونات مكملة

استرخاء الهليكسات وفصل الحمض النووي المزدوج الشريطة &#160؛ توجد هذه الإنزيمات كحلقة سداسية مفردة في بدائيات النوى وكحلقة سداسية مزدوجة في حقيقيات النوى. تعتمد هليكازات حقيقية النواة على بروتينات إضافية، Cdc45 و GINS، لتعمل. &#160؛ تحافظ بروتينات ربط الحمض النووي أحادية السلسلة (SSB) على خيوط الحمض النووي من إعادة التماسك. &#160؛ في بدائيات النوى، تتكون SSBs من وحدة فرعية واحدة، بينما في حقيقيات النوى، فهي عبارة عن بروتين غير متجانس يعرف باسم بروتين النسخ A (RPA).

يضيف بريماز مادة أولية من الحمض النووي الريبي (RNA) إلى المكان الذي سينشأ فيه تخليق الحمض النووي. &#160؛ في بدائيات النوى، يوجد الإنزيم الرئيسي على هيئة إنزيم وحدة فرعية واحد يسمى DnaG، والذي يقوم بتركيب مادة أولية من الحمض النووي الريبي من حوالي 12 نيوكليوتيد. &#160؛ في حقيقيات النوى، إنزيم متعدد الوحدات، بوليميريز DNA – & # 945؛بريماز، توليف تمهيدي هجين RNA-DNA من حوالي 25 نيوكليوتيد. بالإضافة إلى البوليميراز – & # 945؛ فإن البوليميراز المتكرر سيوسع الحمض النووي المركب حديثاً. بينما يوجد نوع واحد من البوليميراز التكراري، DNA بوليميراز III، في بدائيات النوى، وهما نوعان مختلفان من البوليميرات التكرارية، Pol &#949؛ و Pol &#948؛، موجودان في حقيقيات النوى، لتوليف الخيوط الرائدة والمتأخرة، على التوالي. &#160؛

بروتينات المشبك المنزلق تحافظ على البوليميرات متصلة بقالب الحمض النووي. &#160؛ &#946؛ – مشبك، وهو بروتين متماثل، يعمل كمشابك في بدائيات النوى. في حقيقيات النوى، يتم تنفيذ نفس المهمة عن طريق تكاثر مستضد نواة الخلية (PCNA)، وهو بروتين متماثل. المسام المركزية للمشابك المنزلقة مشحونة إيجابًا، مما يتيح لها تفاعلات كهروستاتيكية مع العمود الفقري للفوسفات سالب الشحنة للحمض النووي. يتم توصيل المشبك بالحمض النووي بواسطة محمّل المشبك. تنتمي هذه البروتينات الخماسية إلى فئة AAA + من ATPases. يُعرف محمّل المشبك حقيقي النواة بعامل النسخ C، بينما يُعرف محمل المشبك في بدائية النواة بمعامل الاستنساخ C، يعرف محمل المشبك في عديد النوى E. coli باسم γ المركب؛ ومع ذلك، يُعتقد أن بروتينات المشبك ومحمل المشابك متماثلان تطوريان على عكس العديد من المكونات الأخرى في الريبليزوم.

Leitura Sugerida

  1. O’Donnell, Michael, Lance Langston, and Bruce Stillman. "Principles and concepts of DNA replication in bacteria, archaea, and eukarya." Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 5, no. 7 (2013): a010108.
  2. Alberts, Bruce. "DNA replication and recombination." Nature 421, no. 6921 (2003): 431.
  3. Kelch, Brian A., Debora L. Makino, Mike O'Donnell, and John Kuriyan. "Clamp loader ATPases and the evolution of DNA replication machinery." BMC Biology 10, no. 1 (2012): 34.
  4. Hedglin, Mark, Ravindra Kumar, and Stephen J. Benkovic. "Replication clamps and clamp loaders." Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 5, no. 4 (2013): a010165.
  5. Gardner, Andrew F., and Zvi Kelman. "The DNA Replication Machinery as Therapeutic Targets." Frontiers in Molecular Biosciences 6 (2019): 35.