معلومة

لماذا تحتاج البكتيريا رسول RNA؟

لماذا تحتاج البكتيريا رسول RNA؟


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.

لماذا تحتاج البكتيريا مرنا؟ أليس الحمض النووي خاليًا من الطفو بدون غشاء نووي ، فلماذا لا يقرأ الحمض النووي الريبي الكود مباشرة من خيوط الحمض النووي المنقسمة؟ (طبعا بعد انقسامهم هيليكاز). ألن يكون هذا أكثر كفاءة؟


  1. الريبوسومات لا تقرأ الحمض النووي.
  2. يضيف النسخ عدة طبقات من تكتيكات التنظيم: يمكنك التحكم في النسخ نفسه ، يمكنك التحكم في mRNA.
  3. يضخم mRNA المعلومات الجينية التي تحتاجها في الوقت الحالي. وجود العديد من نسخ المصفوفة يساعد حقًا.
  4. بعض بدائيات النوى لها تضفير. ليس من الجيد لصق حمضك النووي.

تعديل بناء على طلبك لبعض التفصيل.

لماذا تطوروا لقراءة الحمض النووي الريبي في المقام الأول لأنها بدائية لجميع الكائنات الحية الأخرى ، لماذا قاموا بتطوير هذا

تفترض فرضية "عالم الحمض النووي الريبي" (وهي النموذج الأكثر واقعية للحياة المبكرة ، مع الأخذ في الاعتبار مجموعة الأدلة المتزايدة باستمرار) أن الحمض النووي الريبي كان هو الشيء الرئيسي قبل فترة طويلة من إدخال الحمض النووي إلى الخلايا. يُعتقد أن الريبوسوم (كونه إنزيم RNA لا يتطلب أي بروتينات لربط الأحماض الأمينية معًا) ، إلى جانب العديد من إنزيمات ومنظمات RNA الأخرى ، من بقايا هذا العالم. يحتوي موقع Wiki على صفحة جيدة تحتوي على جميع المراجع التي قد ترغب في قراءتها.

أيضًا ، فإن التكتيكات التنظيمية ، ليست عائمة خالية من الحمض النووي وكذلك جميع إنزيمات النسخ المتماثل مثل Helicase و primase و RNA التمهيدي وما إلى ذلك. فكيف تنظم عمل هذه الإنزيمات لأنها مجرد عائمة حرة؟

بادئ ذي بدء ، من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن الخلايا بدائية النواة هي مجرد أكياس محشوة بالإنزيمات وأيًا كان. تمتلك بدائيات النوى أنظمة تجزئة معقدة للغاية (حتى أن بعضها يمتلك حجرات تشبه النواة). ثانيًا ، الحمض النووي ليس "عائمًا حرًا": إنه موجود في موقع محدد ببيئة جزيئية خاصة. إذا كنت تريد تفاصيل ، اطرح سؤالاً منفصلاً ، أو أفضل سلسلة من الأسئلة ذات النطاق الضيق ، لأن التنظيم البكتيري متنوع للغاية وغريب ومتطور بحيث لا يمكن تغطيته هنا (كان لدينا دورة مدتها 3 سنوات حول هذا الأمر عندما كنت طالبًا ).

هل يمكن أن تشرح قليلاً كيف تساعد النسخة الإضافية لأنها ليست مجرد بيانات أكثر للتعامل معها؟

عندما يكون لديك العديد من نسخ المصفوفة ، يمكن للعديد من الريبوسومات تخليق بروتين في وقت واحد. يكون هذا مفيدًا عندما تحتاج إلى صنع الكثير من الأشياء بأسرع ما يمكن. تذكر أن الريبوسومات موجودة في كل مكان في جميع الخلايا النشطة لهذا السبب بالذات: لتسهيل تخليق البروتين السريع (على الأقل فيما يتعلق بالكائنات الحية المغذية).

ماذا تقصد بالضبط بالربط؟

أعني التضفير: مجموعة من العمليات التي يتم من خلالها استئصال الإنترونات من منتجات النسخ الأولية.


الحمض النووي الريبي الرائع: حكايات رسول وراثي

يُعرف الحمض النووي الريبي (RNA) بأنه المرسل الذي يحمل المعلومات الجينية ، ولكن هذا الجزيء متعدد الاستخدامات يشارك أيضًا في العديد من الوظائف الخلوية الأساسية الأخرى. في ما يلي ملخص سريع لأنواع الحمض النووي الريبي التي يكتشفها العلماء ويتعلمون المزيد عنها بتمويل من المعاهد الوطنية للصحة.

المترجمون

تشارك RNAs في العملية الأساسية للترجمة ، عندما يتم فك تشفير المعلومات الموجودة في جيناتنا واستخدامها لإنتاج البروتينات.

Messenger RNA ، أو mRNA، ينقل المعلومات الموجودة في الجينات إلى الريبوسوم ، حيث تصنع البروتينات الخلوية. تحمل كل خلية من خلايانا عشرات الآلاف من الرنا المرسال المختلفة ، والتي تؤدي إلى ظهور مجموعة واسعة من البروتينات.

RNA الريبوسوم ، أو الرنا الريباسي، هو جزء من الريبوسوم يلعب دورًا مباشرًا في ربط كتل بناء البروتين التي تسمى الأحماض الأمينية. يمتلك البشر أربعة أنواع من الرنا الريباسي.

نقل RNA ، أو tRNA، يفك تشفير المعلومات الجينية الموجودة في الرنا المرسال ويساعد على إضافة الأحماض الأمينية إلى سلسلة البروتين المتنامية. يقدر العلماء أن الخلايا البشرية لديها أكثر من 500 tRNAs مختلف.

المنظمون

على الرغم من صغر حجمها ، فإن هذه الحمض النووي الريبي لها تأثير كبير في التحكم في أنماط النشاط الجيني في خلايانا.

رنا صغير متداخل ، أو سيرنا، عبارة عن قطعة من الحمض النووي الريبي تقطعها الخلية من فيروس غازي أو أي تهديد آخر ثم تستخدمه للبحث عن الدخيل الذي يحتمل أن يكون مميتًا والقضاء عليه. نظرًا لقدرتها على استهداف أجزاء معينة من الحمض النووي الريبي وتعطيله ، أصبحت siRNAs أيضًا أداة بحث قوية لمعرفة المزيد حول كيفية عمل الجينات.

MicroRNA أو miRNA، هو قطعة صغيرة من الحمض النووي الريبي الخلوي الذي ينظم إنتاج البروتين عن طريق الارتباط بـ mRNA ومنع قدرته على العمل. اكتشف العلماء المئات من الجزيئات الدقيقة في البشر ، ويقدرون أن الجزيئات الدقيقة تنظم أكثر من نصف جيناتنا المشفرة للبروتين.

الحمض النووي الريبي المتفاعل مع بيوي ، أو بيرنا، يقتصر إلى حد كبير على خلايا البويضات والحيوانات المنوية ، على عكس siRNA و miRNA ، والتي تعمل في العديد من أنواع الخلايا. تساعد piRNAs على ضمان سلامة المجموعة المهمة من الحمض النووي التي تنتقل إلى الأجيال القادمة عن طريق منع العناصر الجينية المتنقلة التي يمكن أن تقفز إلى الجينات وتسبب الطفرات.

الحمض النووي الريبي غير المشفر لفترة طويلة ، أو lincRNA، يبدو أنه يعمل كسقالة لتنسيق أنشطة البروتينات التي تنظم أنشطة الجينات. يتم ترميز أكثر من 8000 lincRNAs في الحمض النووي البشري.

المعالجات

يجب قطع العديد من جزيئات الحمض النووي الريبي أو لصقها أو قصها أو تعديلها كيميائيًا قبل أن تتمكن من العمل. تشارك هذه الرنا في معالجة أنواع أخرى من الرنا ، بما في ذلك العديد من الأنواع المذكورة أعلاه ، في أشكالها النهائية.

رنا نووي صغير ، أو snRNA، تتعاون مع مجموعة من البروتينات لتشكيل spliceosome ، وهو مركب يقوم بقص الأجزاء الخارجية من mRNA لصنع جزيء يعمل بكامل طاقته يمكنه بعد ذلك ترميز البروتين. لدى البشر خمسة جزيئات رناوية ، لكل منها دوره الخاص في هذه العملية.

رنا نووي صغير ، أو snoRNA، يحدد أهداف الرنا الريباسي لإضافة مجموعة كيميائية أو لإعادة ترتيبها. تنتج التعديلات جزيئًا وظيفيًا من الرنا الريباسي يعمل في الريبوسوم.

M1 RNA يساعد في قص الحمض الريبي النووي النقال في البكتيريا حتى تتمكن هذه الجزيئات من فك شفرة المعلومات الجينية. جعله اكتشافه من المشاهير في عالم الحمض النووي الريبي لأنها كانت المرة الأولى التي يجد فيها الباحثون دليلاً على أن الحمض النووي الريبي يمكن أن يعمل كمحفز يتحكم في الوظائف الخلوية ويوجهها. حصل العالم الذي قام بهذا الاكتشاف ، سيدني التمان ، على جائزة نوبل في عام 1989 مع توماس تشيك ، الذي كشف بشكل مستقل عن أدلة على النشاط التحفيزي في الحمض النووي الريبي عندما اكتشف جزيء الحمض النووي الريبي ذاتي التضفير.

قاد البحث على هذه الرنا وغيرها العلماء إلى فهم أوسع للدور الحاسم للحمض النووي الريبي في العديد من العمليات الخلوية الهامة وكيف يمكن أن تؤدي الإعاقات في هذه العمليات إلى المرض. يستخدم العلماء أيضًا الحمض النووي الريبي كأداة بحث وكأساس لعلاجات جديدة للعدوى والسرطان والحالات الأخرى.


الريبونوكليازات - الجزء ب

كريستيان هوبيك ، أستريد شون ، في طرق في علم الإنزيمات ، 2001

I. مقدمة

Ribonuclease P (RNase P ، EC 3.1.26.5) هو نوكلياز داخلي مطلوب لتوليد نهاية 5 ناضجة من الحمض الريبي النووي النقال في جميع الكائنات الحية في البكتيريا ، كما أنه يشارك في نضوج 4.5S RNA ، ورسول نقل RNA (tmRNA) ، و عدة RNAs صغيرة أخرى (للمراجعات ، انظر ، على سبيل المثال ، المراجع. 1-3). تم الآن إثبات طبيعة البروتين النووي لهذا الإنزيم في معظم الكائنات الحية والعضيات ، ومع ذلك ، لا تزال البلاستيدات الخضراء ، نواة النبات ، والميتوكوندريا الميتازوان ، حيث لم يتم اكتشاف الحمض النووي الريبي المرتبط بها حتى الآن. على النقيض من الوحدات الفرعية للحمض النووي الريبي المعروفة ، والتي يتم حفظها جيدًا في الحجم (حوالي 400 نيوكليوتيد) وهيكل بين مجموعات النشوء والتطور المتنوعة ، 4 تتباين مساهمة البروتين في الإنزيم المجسم بدرجة كبيرة في الحجم وعدد المكونات الفردية. في البكتيريا ، يرتبط بروتين أساسي صغير واحد يبلغ حوالي 15 كيلو دالتون بالحمض النووي الريبي ، بينما يحتوي إنزيم ميتوكوندريا الخميرة على وحدة فرعية بروتينية كبيرة (100 كيلو دالتون) ، وتتكون الإنزيمات النووية حقيقية النواة من تسعة بروتينات بالإضافة إلى الحمض النووي الريبي الأساسي. 5-7 على الرغم من أن جميع عضيات التمثيل الضوئي مرتبطة نسبيًا بالبكتيريا الزرقاء ، فإن RNase P من أنواع مختلفة من البلاستيدات يظهر تنوعًا مذهلاً: في حين لا يمكن اكتشاف أي وحدة فرعية RNA في إنزيم البلاستيدات الخضراء من الطحالب الخضراء أو النباتات العليا ، فإن البلاستيدات لبعض الطحالب البدائية تشفر RNase P RNA من نوع البكتيريا الزرقاء. عضية التمثيل الضوئي (سيانيل) من الزرق مفارقة السيانوفورا يجمع بين خصائص البكتيريا الزرقاء التي تعيش بحرية والبلاستيدات الخضراء الحقيقية ، مما يجعلها نظامًا نموذجيًا مثاليًا لدراسة تطور وبنية ووظيفة RNase P من البلاستيدات. هنا نصف الطرق المستخدمة في إنماء هذا الكائن الحي بكميات كافية لتحضير الإنزيم ، وعزل إنزيم RNase P holoenzyme العضوي ، واكتشاف نشاطه ، وتحليل بنية RNase P RNA وإعداد مكونات RNA والبروتين من هذا وما يتصل به. الكائنات الحية لاستخدامها في تجارب إعادة التكوين المتجانسة وغير المتجانسة.


الريبوسيتشات: طريقة أكثر وضوحًا لتنظيم MRNA

RNA قادر على العديد من أنواع الأنشطة البيولوجية. لقد كان الجزيء المحدد خلال بداية الحياة ، وفقًا لفرضية عالم الحمض النووي الريبي ، 1 وتحتوي الجينوم لدينا على العديد من الآثار المهمة وظيفيًا لهذا الماضي. على سبيل المثال ، RNA الريبوسوم (rRNA) يشكل مكونًا كبيرًا من الريبوسوم وهو ضروري لنقل الحفز RNA (tRNA) يحمل الأحماض الأمينية المستخدمة في تخليق البروتين. بعض الرنا ، المعروفة باسم الريبوزيمات ، تحفز التفاعلات الكيميائية مثل ربط الرنا المرسال. من الواضح أن الحمض النووي الريبي هو جزيء متنوع قادر على القيام بالعديد من الأنشطة الكيميائية المختلفة. 1

رسول RNA (مرنا) ينسخ المعلومات الجينية من الحمض النووي الخاص بنا من خلال عملية النسخ ، ثم ينتقل إلى الريبوسوم ، الذي يترجم هذه الرسالة إلى بروتين وظيفي. ومع ذلك ، فإن الرحلة من النواة إلى الريبوسوم ليست بسيطة. يجب مراقبة التعبير عن الجينات في الخلايا عن كثب ، وإحدى طرق القيام بذلك هي تنظيم ترجمة الرنا المرسال ، مما يحد من معدل توصيل الرنا المرسال لرسالته. طريقة واحدة أنيقة بشكل خاص mRNA يفعل هذا هو استخدام محولات الريبوس.

البروتينات تقود الطريق

في الواقع ، الحمض النووي الريبي والبروتينات متشابهان تمامًا على الرغم من اختلافاتهما في التركيب الكيميائي. البروتينات عبارة عن جزيئات خطية تنثني على نفسها بمجرد تصنيعها ويمكن أن تغير شكلها لتصبح أكثر نشاطًا أو أقل نشاطًا. تسمح خاصية تبديل الشكل هذه بتنظيم البروتينات بواسطة بروتينات أخرى أو بروابط جزيئية صغيرة ، بمجرد ربطها وتغيير شكلها. مثال على ذلك هو القامع لاك البروتين ، الذي ينظم أوبرا اللاك في البكتيريا. 2 يرتبط مثبط اللاكتوز بالحمض النووي لأوبرا اللاكتوز ، مما يمنع نسخ الجينات التي ترمز لإنزيمات استقلاب اللاكتوز. ومع ذلك ، عندما يكون اللاكتوز موجودًا بتركيزات عالية في الخلية ، فإنه يرتبط بمانع lac ويغير تشكيل مثبط اللاكتوز بحيث لا يمكنه الارتباط بأوبرون اللاكتوز. يؤدي هذا إلى إطلاق نسخ جينات اللاكتوز ، مما يسمح للخلية باستقلاب اللاكتوز. 2 تحقق من هذا الفيديو من Khan Academy إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن هذه العملية.

هناك العديد من الأمثلة على البروتينات التي تنظمها جزيئات صغيرة مثل اللاكتوز ، لكنها لا تنظم البروتينات فقط. يمكن أن تعمل الجزيئات الصغيرة أيضًا على mRNA. غالبًا ما تطوي mRNAs نفسها في كرة لتتحرك عبر السيتوبلازم. عندما يصلون إلى الريبوسوم ، يرتبطون به وتبدأ الترجمة. بالنسبة للعديد من mRNAs ، يحدث هذا التسلسل من الأحداث دون وجود عوائق ويتم ترجمة رسالة mRNA إلى بروتين. ومع ذلك ، يمكن تشغيل أو إيقاف تشغيل هياكل معينة من الرنا المرسال داخل التسلسل ، تسمى المحولات الريبية ، عن طريق ربط الجزيئات الصغيرة. هذا بمثابة وسيلة لتنظيم ترجمة هذه mRNA.

الريبوزيمات تفعل ذلك أيضًا

دعونا نلقي نظرة على مثال: تحتاج البكتيريا إلى تنظيم تركيزات النيكل والكوبالت. تستخدم البكتيريا هذه المعادن في بعض وظائفها البيولوجية ، لكن التركيزات العالية منها تكون سامة 3. وهذا يمثل تحديًا تنظيميًا مهمًا - وهو التحدي الذي تمكنت البكتيريا من حله باستخدام المحولات الريبية. تمتص البكتيريا الكوبالت والنيكل من بيئتها باستخدام بروتينات النقل الأيوني المضمنة في غشاءها الخلوي. ومن المثير للاهتمام أن الرنا المرسال الذي يشفر بروتينات النقل هذه يحتوي على محولات ريبوس. عندما يتواجد النيكل والكوبالت في الخلية ، فإنهما سيرتبطان بهذه المحولات الريبية ، ويغيران شكلهما. في هذا التشكل الجديد ، لم تعد mRNAs الحاملة للريبوسومات قادرة على الارتباط بالريبوسومات ، ولم تعد بروتينات النقل تُصنع. هذا يمنع البكتيريا من امتصاص كمية سامة من أيونات المعادن! على الجانب الآخر ، إذا كانت تركيزات المعادن منخفضة جدًا في الخلية ، فإن mRNAs للنقل لن تكون مرتبطة بالمعادن وسيتم ترجمتها إلى المزيد من بروتينات النقل. بهذه الطريقة ، يمكن للخلايا أن تزيد أو تنقص تراكيز أيوناتها المعدنية حسب الحاجة. 3

تستخدم الخلايا ريبوزيمات مثل هذه لتنظيم جميع أنواع الجزيئات. هناك مجموعة متنوعة من الريبوزيمات التي تربط المعادن والأحماض الأمينية وسلائف النوكليوتيدات والعوامل المساعدة البروتينية ، وكلها تحتاج إلى مراقبة دقيقة من قبل الخلايا. في هذه الحالات ، يعمل mRNA كملف جهاز استشعار، وهو جزيء يمكنه اكتشاف مستويات الجزيئات المهمة الأخرى. في المثال الذي وصفته ، كان المحول الريبي يمنع الرنا المرسال من ربط الريبوسوم ، ولكن هناك العديد من الطرق الأخرى التي تمكن المحولات الريبية من التنظيم. على سبيل المثال ، يمكن أن تتداخل المحولات الريبية مع النسخ ، أو توجيه كيفية لصق النص الأساسي. نظرًا لأن mRNAs يرمز للبروتينات التي تستخدم الجزيئات التي تنظمها ، فإن المحولات الريبية تخلق طريقة بسيطة وأنيقة للتنظيم.

استنتاج

كما تعلمنا ، يمكن أن يكون mRNA أكثر بكثير من مجرد مرسال بين الجينات والريبوزومات. تلعب العديد من mRNAs دورًا نشطًا في استشعار وتنظيم الجزيئات المختلفة التي تحتاجها الخلايا للبقاء على قيد الحياة. من الواضح أن الحمض النووي الريبي قادر على القيام بالعديد من الإجراءات أكثر مما كنا نعتقد في البداية ، ومن المهم أن نأخذ في الاعتبار أثناء استمرارنا في دراستها.


14.1: مقدمة

  • بمساهمة من جيرالد برجتروم
  • أستاذ فخري (العلوم البيولوجية) في جامعة ويسكونسن ميلووكي

النسخ ، تخليق الحمض النووي الريبي على أساس قالب الحمض النووي ، هو الخطوة المركزية للعقيدة المركزية التي اقترحها كريك في عام 1958. الخطوات الأساسية للنسخ هي نفسها بالنسبة للنسخ المتماثل: البدء والاستطالة والإنهاء. الاختلافات بين النسخ في بدائيات النوى وحقيقيات النوى في التفاصيل.

  • بكتريا قولونية يستخدم واحد بوليميراز الحمض النووي الريبي إنزيم لنسخ جميع أنواع RNAs بينما تستخدم الخلايا حقيقية النواة بوليميرات RNA مختلفة لتحفيزها RNA الريبوسوم (الرنا الريباسي) ، نقل الحمض النووي الريبي (tRNA) و رسول RNA (مرنا) التوليف.
  • على عكس حقيقيات النوى ، فإن بعض الجينات البكتيرية جزء منها أوبرا التي تقوم mRNA بتشفير العديد من الببتيدات.
  • عادة ما يتم ترجمة mRNAs البكتيرية أثناء نسخها.
  • تظهر معظم نسخ الحمض النووي الريبي في بدائيات النوى من النسخ الجاهز للاستخدام
  • يتم توليف نسخ حقيقيات النوى مع مرور السلائف الأطول يتم المعالجة بواسطة زركشة, الربط، او كلاهما!
  • الحمض النووي في البكتيريا هو عمليًا & lsquonaked & rsquo في السيتوبلازم بينما يتم لف الحمض النووي حقيقي النواة في بروتينات الكروماتين في النواة.
  • في الخلايا البكتيرية ، يمكن أن يبدأ ارتباط الريبوسومات مع الرنا المرسال وترجمة عديد الببتيد حتى قبل الانتهاء من النسخ. هذا لأن هذه الخلايا ليس لها نواة. في خلايانا ، يجب أن تخرج الـ RNA من النواة قبل أن تلتقي الريبوسومات في السيتوبلازم.

في هذا الفصل ، ستلتقي بالبكتيريا متعدد النتوءات mRNAs (نسخ من أوبرا الذي يشفر أكثر من عديد ببتيد واحد) و انقسام الجينات من حقيقيات النوى (مع الإنترونات و exons). سننظر في بعض تفاصيل نسخ الفئات الرئيسية الثلاث من الحمض النووي الريبي ، ثم في كيفية معالجة حقيقيات النوى نسخ السلائف إلى رنا ناضجة وظيفية. على طول الطريق ، سنرى مثالًا واحدًا لكيفية تطور بنية البروتين لتتفاعل مع الحمض النووي.

1. التمييز بين ثلاث خطوات للنسخ في المؤيِّدات وحقيقيات النوى ، والعوامل المشاركة في كل منها.

2. اذكر فرضية لماذا تطورت حقيقيات النوى المعقدة معالجة الحمض النووي الريبي خطوات.

3. فكر في سبب احتواء أي خلية في عقلها السليم على جينات الإنترونات و exons حتى تتم معالجة النصوص الخاصة بهم بواسطة الربط.

4. توضيح الاختلافات بين RNA مقابل بنية الحمض النووي.

5. اشرح الحاجة إلى عوامل سيجما في البكتيريا.

6. المضاربة على لماذا لا تحتوي حقيقيات النوى على أوبرا.

7. قائمة السمات الهيكلية للبروتينات التي تربط و التعرف على تسلسل الحمض النووي المحدد.

8. شرح كيف البروتينات لاتفعل ربط تسلسلات DNA محددة علبة لا يزال مرتبطًا بمناطق معينة من الجينوم.

9. صياغة فرضية لماذا لا تقوم البكتيريا بعديد الأدينيلات mRNA كما تفعل حقيقيات النوى.


10.1: مقدمة

  • بمساهمة من جيرالد برجتروم
  • أستاذ فخري (العلوم البيولوجية) في جامعة ويسكونسن ميلووكي

النسخ ، تخليق الحمض النووي الريبي على أساس قالب الحمض النووي ، هو الخطوة المركزية للعقيدة المركزية التي اقترحها كريك في عام 1958. الخطوات الأساسية للنسخ هي نفسها بالنسبة للنسخ المتماثل: البدء والاستطالة والإنهاء. الاختلافات بين النسخ في بدائيات النوى وحقيقيات النوى في التفاصيل.

  • بكتريا قولونية يستخدم واحد بوليميراز الحمض النووي الريبي إنزيم لنسخ جميع أنواع RNAs بينما تستخدم الخلايا حقيقية النواة بوليميرات RNA مختلفة لتحفيز RNA الريبوسوم (الرنا الريباسي) ، نقل الحمض النووي الريبي (tRNA) و رسول RNA (مرنا) التوليف.
  • على عكس حقيقيات النوى ، فإن بعض الجينات البكتيرية جزء منها أوبرا التي تقوم mRNA بتشفير العديد من الببتيدات.
  • عادة ما يتم ترجمة mRNAs البكتيرية أثناء نسخها.
  • تظهر معظم نسخ الحمض النووي الريبي في بدائيات النوى من النسخ الجاهز للاستخدام
  • يتم توليف نسخ حقيقيات النوى مع مرور السلائف الأطول يتم المعالجة بواسطة زركشة, الربط، او كلاهما!
  • الحمض النووي في البكتيريا هو عمليًا & lsquonaked & rsquo في السيتوبلازم بينما يتم لف الحمض النووي حقيقي النواة في بروتينات الكروماتين في النواة.
  • في الخلايا البكتيرية ، يمكن أن يبدأ ارتباط الريبوسومات مع الرنا المرسال وترجمة عديد الببتيد حتى قبل الانتهاء من النسخ. هذا لأن هذه الخلايا ليس لها نواة. في خلايانا ، يجب أن تخرج الـ RNA من النواة قبل أن تلتقي الريبوسومات في السيتوبلازم.

في هذا الفصل ، ستلتقي بالبكتيريا متعدد النتوءات mRNAs (نسخ من أوبرا الذي يشفر أكثر من عديد ببتيد واحد) و انقسام الجينات من حقيقيات النوى (مع الإنترونات و exons). سننظر في بعض تفاصيل نسخ الفئات الرئيسية الثلاث من الحمض النووي الريبي ، ثم في كيفية معالجة حقيقيات النوى نسخ السلائف إلى رنا ناضجة وظيفية. على طول الطريق ، سنرى مثالًا واحدًا لكيفية تطور بنية البروتين لتتفاعل مع الحمض النووي.

1. التمييز بين ثلاث خطوات للنسخ في المؤيِّدات وحقيقيات النوى ، والعوامل المشاركة في كل منها.

2. اذكر فرضية لماذا تطورت حقيقيات النوى المعقدة معالجة الحمض النووي الريبي خطوات.

3. فكر في سبب احتواء أي خلية في عقلها السليم على جينات الإنترونات و exons حتى تتم معالجة النصوص الخاصة بهم بواسطة الربط.

4. توضيح الاختلافات بين RNA مقابل بنية الحمض النووي.

5. اشرح الحاجة إلى عوامل سيجما في البكتيريا.

6. المضاربة على لماذا لا تحتوي حقيقيات النوى على أوبرا.

7. قائمة السمات الهيكلية للبروتينات التي تربط و التعرف على تسلسل الحمض النووي المحدد.

8. شرح كيف البروتينات لاتفعل ربط تسلسلات DNA محددة علبة لا يزال مرتبطًا بمناطق معينة من الجينوم.

9. صياغة فرضية لماذا لا تقوم البكتيريا بعديد الأدينيلات mRNA كما تفعل حقيقيات النوى.


يقترن النسخ بدائية النواة والترجمة

يحدث النسخ بدائية النواة في السيتوبلازم جنبًا إلى جنب مع الترجمة ويمكن أن يحدث في وقت واحد.

أهداف التعلم

وصف أحداث بدء النسخ بدائية النواة

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • في بدائيات النوى ، لا يتم وضع المادة الوراثية في نواة محاطة بغشاء ولها إمكانية الوصول إلى الريبوسومات في السيتوبلازم.
  • من المعروف أن النسخ يتم التحكم فيه بواسطة مجموعة متنوعة من المنظمات في بدائيات النوى. العديد من عوامل النسخ هذه عبارة عن نماذج متجانسة تحتوي على أشكال ربط الحمض النووي الحلزوني الدوراني الحلزوني.
  • يأتي تنظيم النسخ الإضافي من عوامل النسخ التي يمكن أن تؤثر على استقرار بنية holoenzyme عند البدء.

الشروط الاساسية

نظرة عامة على النسخ بدائية النواة

النسخ بدائيات النوى هو العملية التي يتم فيها إنتاج نسخ RNA من المادة الوراثية في بدائيات النوى ، ليتم ترجمتها لإنتاج البروتينات. يحدث النسخ بدائية النواة في السيتوبلازم جنبًا إلى جنب مع الترجمة. يمكن أن يحدث النسخ والترجمة بدائية النواة في وقت واحد. هذا مستحيل في حقيقيات النوى ، حيث يحدث النسخ في نواة مرتبطة بغشاء بينما تحدث الترجمة خارج النواة في السيتوبلازم. في بدائيات النوى ، لا يتم وضع المادة الوراثية في نواة محاطة بغشاء ولها إمكانية الوصول إلى الريبوسومات في السيتوبلازم.

تخليق البروتين: نظرة عامة على تخليق البروتين. داخل نواة الخلية (أزرق فاتح) ، يتم نسخ الجينات (DNA ، الأزرق الداكن) إلى RNA. يخضع هذا الحمض النووي الريبي بعد ذلك للتعديل والتحكم بعد النسخ ، مما ينتج عنه mRNA ناضج (أحمر) يتم نقله بعد ذلك من النواة إلى السيتوبلازم (الخوخ) ، حيث يخضع للترجمة إلى بروتين. يتم ترجمة mRNA بواسطة الريبوسومات (الأرجواني) التي تتطابق مع الكودونات ثلاثية القواعد من mRNA مع الكودونات المضادة المكونة من ثلاث قواعد من الحمض الريبي النووي النقال المناسب. غالبًا ما يتم تعديل البروتينات المصنعة حديثًا (السوداء) ، مثل الارتباط بجزيء المستجيب (البرتقالي) ، لتصبح نشطة تمامًا.

يتم التحكم في النسخ من قبل مجموعة متنوعة من المنظمات في بدائيات النوى. العديد من عوامل النسخ هذه عبارة عن أجهزة متجانسة تحتوي على أشكال ربط الحمض النووي الحلزونية بدورها الحلزوني.

خطوات بدء النسخ

تحدث الخطوات التالية ، بالترتيب ، لبدء النسخ:

  • يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNAP) بواحد من عدة عوامل خصوصية ، σ ، لتشكيل الإنزيم المجسم. في هذا الشكل ، يمكنه التعرف على مناطق محفز معينة في الحمض النووي والالتزام بها. تشكل المنطقة -35 والمنطقة -10 (& # 8220Pribnow box & # 8221) المروج الأساسي بدائية النواة ، و | T | لتقف على فاصل.
  • يتم نسخ الحمض النووي الموجود على شريط القالب بين موقع +1 والمُنهي إلى RNA ، والذي يُترجم بعد ذلك إلى بروتين. في هذه المرحلة ، يكون الحمض النووي مزدوج الشريطة (& # 8220 مغلق & # 8221). يشار إلى بنية الإنزيم الهولندي / الجرح DNA باسم المركب المغلق.
  • الحمض النووي غير ملفوف ويصبح أحادي الجديلة (& # 8220open & # 8221) بالقرب من موقع البدء (يُعرف بـ +1). يسمى هذا الإنزيم الهولندي / بنية الحمض النووي غير الملفوفة بالمركب المفتوح.
  • يقوم بوليميراز الحمض النووي الريبي بنسخ الحمض النووي (تبدأ الوحدة الفرعية بيتا في التوليف) ، ولكنها تنتج حوالي 10 نسخ فاشلة (قصيرة وغير منتجة) غير قادرة على مغادرة بوليميراز الحمض النووي الريبي لأن قناة الخروج محجوبة بواسطة العامل. - ينفصل العامل في النهاية عن الإنزيم المجسم ، ويستمر الاستطالة.

عوامل النسخ الإضافية

يمكن أن يختلف المروجون في & # 8220st Strength & # 8221 أي مدى نشاطهم في تعزيز نسخ تسلسل الحمض النووي المجاور. تكمن قوة المروج في كثير من الحالات (ولكن ليس كلها) ، في مسألة مدى إحكام بوليميريز RNA والبروتينات الملحقة المرتبطة به مع تسلسل الحمض النووي الخاص بهما. كلما كانت التسلسلات أكثر تشابهًا مع تسلسل الإجماع ، كان الارتباط أقوى.

يأتي تنظيم النسخ الإضافي من عوامل النسخ التي يمكن أن تؤثر على استقرار بنية holoenzyme عند البدء. تنشأ معظم النصوص باستخدام الأدينوزين -5 & # 8242-ثلاثي الفوسفات (ATP) وبدرجة أقل ، جوانوزين -5 & # 8242-ثلاثي الفوسفات (GTP) (نوكليوزيد البيورين ثلاثي الفوسفات) في موقع +1. Uridine-5 & # 8242-triphosphate (UTP) و cytidine-5 & # 8242-triphosphate (CTP) (pyrimidine nucleoside triphosphates) في موقع البدء.

آليتان للإنهاء معروفتان جيدًا: جوهري نهاية (يُطلق عليه أيضًا إنهاء النسخ المستقل عن Rho) يتضمن تسلسلات إنهاء داخل RNA التي تشير إلى توقف بوليميريز RNA. عادةً ما يكون تسلسل المنهي عبارة عن تسلسل متناوب الشكل يشكّل بنية دبوس الشعر ذات الحلقة الجذعية التي تؤدي إلى تفكك RNAP من قالب الحمض النووي. الإنهاء المعتمد على Rho يستخدم عامل إنهاء يسمى عامل (عامل rho) وهو بروتين لوقف تخليق الحمض النووي الريبي في مواقع محددة. يرتبط هذا البروتين في موقع استخدام rho على خيط RNA الوليد ويمتد على طول mRNA باتجاه RNAP. تعمل بنية الحلقة الجذعية في الجزء العلوي من منطقة النهاية على إيقاف RNAP مؤقتًا ، عندما يصل عامل إلى RNAP ، فإنه يتسبب في انفصال RNAP عن الحمض النووي ، مما يؤدي إلى إنهاء النسخ.


المحاضرة 33: البكتيريا ومقاومة المضادات الحيوية

يستعرض البروفيسور إمبريالي آليات كيفية تطوير البكتيريا لمقاومة المضادات الحيوية. بعد ذلك ، تدخل الفيروسات وتناقش بعض خصائصها.

معلم: باربرا إمبريالي

المحاضرة 1: أهلاً بك أنترودو.

المحاضرة 2: الترابط الكيميائي.

المحاضرة 3: هياكل صباحا.

المحاضرة 4: الانزيمات والميتا.

المحاضرة 5: الكربوهيدرات و.

المحاضرة 9: إعادة تشكيل الكروماتين.

المحاضرة 11: الخلايا ، البسيط.

المحاضرة 16: الحمض النووي المؤتلف.

المحاضرة 17: الجينوم والحمض النووي.

المحاضرة 18: SNPs والإنسان.

المحاضرة 19: Cell Traffickin.

المحاضرة 20: إشارات الخلايا.

المحاضرة 21: إشارات الخلايا.

المحاضرة 22: الخلايا العصبية ، العمل.

المحاضرة 23: دورة الخلية و.

المحاضرة 24: الخلايا الجذعية Apo.

المحاضرة 27: تصور الحياة.

المحاضرة 28: تصور الحياة.

المحاضرة 29: التصوير الخلوي.

المحاضرة 32: Dise Dise.

المحاضرة 33: Bacteria and An.

المحاضرة 34: الفيروسات والنمل.

المحاضرة 35: الإنجاب سل.

باربرا إمبريالي: حسنًا ، أريد أن أطلعنا على القليل من التمرين لفهم ما يحدث عندما يصبح الناس مقاومين لمضاد حيوي. ما هو الأساس الجزيئي للمقاومة؟ لا شيء سحري. إنها حقًا أشياء يمكنك فهمها بناءً على ما تعلمته خلال أجزاء مختلفة من الدورة التدريبية. لكني أريد فقط أن أذكرك بهذا المخطط المروع هنا ، والذي يوضح مدى سرعة ظهور المقاومة للمضادات الحيوية المختلفة من خلال إظهار السنة التي تم فيها تقديم الأدوية والعام الذي تتطور فيه المقاومة.

أحد أحدث المضادات الحيوية التي تم تقديمها - اعتقد الناس ، أنها آلية مختلفة للعمل. يجب أن تكون مرنة جدًا. يجب أن تستمر لفترة. يجب أن يكون مفيدًا مع دابتومايسين. إنه مضاد حيوي ببتيد دوري ، له بنية خاصة لا تشبه الكثير من الأنواع الأخرى. وبصراحة ، مرت سنتان إلى ثلاث سنوات قبل ظهور المقاومة. إذن ما أريد أن أفعله هو التفكير معًا في الطرق التي يمكن أن تتطور بها البكتيريا لتطور مقاومة ضد المضاد الحيوي؟

لذلك لدينا الهدف هنا. نحن نعلم أن المضاد الحيوي فعال للغاية ضد الهدف. ما هي أنواع الأشياء التي يمكن أن تحدث في البكتيريا حتى تتمكن من تجاهل المضاد الحيوي ومقاومة المضاد الحيوي؟ أي اقتراحات؟ لذا فالأمر بسيط للغاية. هناك هدف جزيئي. يمكن أن يكون توبويزوميراز. يمكن أن يكون في الواقع الريبوسوم وآلية تصنيع البروتينات. يمكن أن تكون الآلية التي تربط الببتيدوغليكان. ما أنواع الأساليب وما هي أنواع الاستراتيجيات التي قد تتطور لجعل المضاد الحيوي يتوقف عن العمل؟ حسنًا ، حريق. نعم فعلا.

الجمهور: عندما يكون هناك إنزيمان يحتجزان الهيدروجين - يخلقان أشياء لا تمتص [غير مسموع].

باربرا إمبريالي: حسنًا ، صحيح. لذلك يدخل المضاد الحيوي. الإنزيم يكسر المضاد الحيوي ، لذا تطور لتدمير المضاد الحيوي. وهذا ما يحدث مع البنسلين. يصبح الجانب الرئيسي للهيكل المفيد للغاية غير صالح فجأة من خلال تدهور رابطة بيتا لاكتام. إذن هذا واحد منهم. ماذا بعد؟ نعم.

باربرا إمبريالي: حسنًا ، ربما يكون هناك انخفاض في الامتصاص ، لذلك هذا صعب للغاية ، ولكن قد يكون هناك بعض التطور في جدار الخلية لجعله أقل نفاذية للمضادات الحيوية لأننا عادة نعتمد على المضادات الحيوية لتنتشر بشكل سلبي. لذلك إذا كان الغشاء - يمكن أن يكون هذا في غشاء لبكتيريا سالبة الجرام ، أو الغشاء الخارجي لبكتيريا سالبة الجرام التي لها تركيبة مختلفة قليلاً ، يمكن أن تغير بنيتها جسديًا. هذه أشياء يصعب تطويرها كلها مرة واحدة ، لكنها بالتأكيد احتمال. لقد تحدثنا عن الامتصاص. ماذا عن - ماذا يمكن أن يحدث أيضًا؟ نعم فعلا.

الجمهور: عندما تخرج [غير مسموع] ، يكون لديهم أكسجين [غير مسموع].

باربرا إمبريالي: حسنًا. لذلك يمكن لهذا الرجل - لدينا عادة مضاد حيوي دائري ، لكن هذا يتغير فقط - الهدف يتغير فقط. لا يمكن أن يرتبط بعد الآن ، من خلال الطفرة ، بحيث لا يرتبط المضاد الحيوي. إنها تدخل ، لكنها تغيرت ، وهذا يحدث كثيرًا.

يحدث هذا أيضًا كثيرًا - يمكن للمرء أن يفكر في مقاومة المضادات الحيوية كثيرًا على طول نفس الأوردة كما يعتقد المرء بمقاومة عوامل العلاج الكيميائي. أنت تستهدف كيناز. الدواء الخاص بك يعمل بشكل رائع. بعد عام ، عاد السرطان مرة أخرى لأن هناك طفرة واحدة في هدفك. يحدث هذا كثيرًا مع EGF و kinase و RAS وما إلى ذلك. هناك تغيير جذري. لذا فإن هذا التغيير سيكون تغييرًا في الهدف. لقد ذكرت شيئين ، أليس كذلك؟ اعتقدت. ربما لا.

الجمهور: حسنًا ، كما قلت ، كان هناك البعض لذلك [غير مسموع].

باربرا إمبريالي: آه. على السطح.

الجمهور: ستعود بعد يومين ، لذا.

باربرا إمبريالي: حسنًا ، قد يكون هناك نوع من استراتيجية الاستيراد. لذا فإن بعض المضادات الحيوية منتشرة. يذهب البعض من خلال الاستيراد المستهدف ، وقد يتغير ذلك بحيث لا يمكن للمضاد الحيوي الدخول بعد الآن. أفكار أخرى؟ هناك طريقتان أخريان متستران. أعني ، يجب أن تمنح هذه البكتيريا الفضل في الحد الأقصى من التسلل.

إذا كان التدفق يمثل مشكلة ، فماذا عن التدفق؟ أكبر مشكلة مع المضادات الحيوية ضد سلبيات الجرام هي أنها تعمل على تنظيم مضخات التدفق. إنهم فقط ، مثل ، يغطون خلاياهم بالمضخات التي تذهب للتو ، هل ستعطيني مضادًا حيويًا؟ أنا فقط سأقوم بإخراجها مباشرة إليك. لذلك تزداد مضخات التدفق. لذلك جزيئاتهم ، لدينا الكثير من مضخات التدفق لطرد الأشياء غير الموجودة - التي لا نريدها في خلايانا.

للبكتيريا أشياء متشابهة. سوف - إنهم مختلطون إلى حد ما ، حيث يقومون بتصدير المضخات التي ستلتصق بالأشياء التي لا تبدو مثل الأشياء التي يجب أن تكون في خلية ، وترتبط بها حرفيًا داخل الغشاء ، [MAKES SQUIRT SOUND] ترسلها العودة إلى خارج الغشاء.

لذا يمكن للبكتيريا سالبة الجرام أن تنظم بشكل كبير إنتاج المضخة التي لديها بالفعل ، لكنها تصنع المزيد منها. لذلك في كثير من الحالات ، بالكاد يمكنك اختبار مركب جديد لأنه يتم ضخه بأسرع ما يتم ضخه فيه.

ماذا يمكن أن تكون استراتيجية عندما يحدث هذا؟ لأن الناس يفعلون هذا. أنت تمنع المضخة. لذلك أنت تصنع المضاد الحيوي الخاص بك - إنه يعمل بشكل رائع ، لكنك توقف المضخة عن العمل. لذا عليك إعطاء دواءين ، الدواء الذي هو مضاد حيوي للهدف والدواء الذي يثبط المضخة ، وهذا يحدث.

وبالمثل ، مع هذه الآلية ، حيث يتم تدمير المضاد الحيوي ، يمكنك التعافي من ذلك عن طريق تثبيط الإنزيم المدمر ، ومن ثم لا يتم تدمير المضاد الحيوي الخاص بك عندما يدخل الخلايا. لذلك هناك تركيبة واحدة مهمة للغاية من المضادات الحيوية يتم استخدامها. إنه يسمى أوجمنتين.

وما هو البنسلين بالإضافة إلى مثبط بيتا لاكتاماز. إنه الدواء الذي يعمل بالإضافة إلى دواء يثبط الإنزيم الذي يدمر الدواء. الناس يحصلون على هذا في كل وقت. كل يوم من أيام الأسبوع ، يتم وصف هذه الأشياء. إنه مزيج مكون من مركبين ولديه شيء للتغلب على المقاومة بحيث يظل الدواء الخاص بك يعمل في الخلية. حسنا؟

وهناك آلية رئيسية أخرى ، وما ستفعله البكتيريا هو أنهم يقولون ، حسنًا ، كما تعلمون ، أنا أتلقى جرعة من هذا المضاد الحيوي. ما هي أفضل طريقة للتغلب عليه هو تنظيم التخليق الحيوي للهدف بشكل كبير إلى حالة لا يمكنك فيها تشبع كل شيء. لذا فإن تنظيم الهدف أمر شائع جدًا. إذاً - كان من المفترض أن يؤدي هذا إلى زيادة عدد النصوص التي يتم إجراؤها. أنت تزيد من كمية الهدف الذي يتم إجراؤه بحيث ، حتى لو كانت المضادات الحيوية تتدفق إلى الخلايا ، فلا يوجد ما يكفي لتثبيط كل الهدف لأنه تم تنظيمه بمقدار 10 أو 100 ضعف.

لذا فإن ما أعتقد أنه رائع بشأن كل هذه الآليات هو أنها جميعها منطقية. عليك فقط أن تفكر فيهم - هل أتوقف عن دخول الدواء؟ هل أتوقف عن ضخه؟ هل أتوقف عن التدهور؟ هل أستهدف أكثر؟ كل هذه الأشياء قابلة للتطبيق للغاية ، وهي استراتيجيات يتم استخدامها بشكل شائع.

لذلك من الشائع جدًا ، في كل من البكتيريا والفيروسات ، نادرًا ما نعطي مركبًا واحدًا. عادةً ما نعطي مركبات متعددة لتصل إلى أهداف متعددة ، لأنك إذا أعطيت جرثومة كوكتيل من عقارين ، لكنك تعلم أنه سيكون هناك تنظيم لهدف ما ، يمكنك أن تأمل أن يظل الإنزيم الآخر هدفًا. لذا فأنت تعطي خليطًا من الأدوية ، على عكس الأدوية المنفردة.

وستلاحظون ذلك بشكل وثيق الصلة عندما نتحدث عن فيروس نقص المناعة البشرية لأنه فقط أصبح فيروس نقص المناعة البشرية - لقد أصبح فيروس نقص المناعة البشرية / الإيدز حالة قابلة للعلاج بسبب خليط الأدوية ، وليس بسبب الأدوية المفردة التي تمنع خطوة واحدة. وستراه شائعًا جدًا هناك. أي أسئلة حول هذه الأشياء؟ نعم.

لذلك سننتقل إلى الفيروسات. ولذا سوف أقوم بتحديث الشرائح الموجودة على الويب لإعطائك هذه المجموعة من المعلومات حتى تتمكن من رؤيتها في مكان واحد. حسنًا ، الفيروسات. الفيروسات كائنات حية رائعة. ليس لديهم الحق في أن يكونوا على قيد الحياة لأنهم لا يملكون الآلية للبقاء على قيد الحياة ، لكنهم يستغلون آليات المضيف لإكمال قابليتهم للحياة. لذا أعتقد أن الفيروسات ، بشكل أو بآخر ، نحب أن نفكر فيها على أنها تعيش حياة مستعارة. ولا يبقون على قيد الحياة إلا إذا أمضوا بعض الوقت داخل خلية مضيفة.

لذلك سنرى مع الفيروسات ، بعض الفيروسات تستهدف البشر على وجه التحديد. قد تقضي فيروسات أخرى بعض الوقت في كائنات مختلفة ، ثم تستهدف البشر ، وتنتقل بين الكائنات الحية المختلفة. لكن الشيء الرئيسي هو أن الفيروسات لا يمكن أن تتكاثر فعليًا إلا عندما تكون داخل خلية مضيفة لأنها تستغل جميع آليات الخلية المضيفة للقيام بذلك.

لذا لا تصنع الفيروسات الكثير من الإنزيمات الخاصة بها. ليس لديهم إمدادات الأحماض الأمينية الخاصة بهم أو جميع الإنزيمات الأيضية المطلوبة للحياة ، كل آلات النسخ والنسخ والترجمة. إنهم يستعيرون فقط آلية المضيف ، ولكن هناك أحيانًا مكونات فردية سيحضرها الفيروس معه لتغطية أشياء معينة لا يوفرها المضيفون.

لكن الجينومات الفيروسية صغيرة. ربما تتكون من ثمانية جينات. بعضها كبير - أكبر ، لكنها جينومات صغيرة جدًا جدًا. إنها ، ما نسميه ، جينومات شحيحة للغاية ، لذلك هناك جينات متداخلة ، لذا يمكنك الحفاظ على الجينوم صغيرًا من خلال - ضغط حجم الجينوم.

ثم هناك فيروسات أكبر. تقترب بعض أكبر الفيروسات من أحجام البكتيريا ، مثل فيروسات mimivirus ، وربما كانت خطوة وسيطة من الفيروس إلى الكائنات الحية الأكثر تفصيلاً. وهذه الفيروسات لديها آلية أكثر قليلاً ضمن سياقاتها.

الناس - من الواضح أنه لا يوجد سجل أحفوري للفيروسات. ليس الأمر كما لو أنه يمكننا الذهاب ، كما تعلمون ، للاستكشاف والعثور على سجل أحفوري. ولكن حيث توجد هذه الفيروسات في التربة الصقيعية ، لذا فهي مجمدة. لقد تم تجميدهم هناك لعدة قرون. لذلك يجد الناس نوعًا من الأشياء المخيفة حقًا في التربة الصقيعية في سيبيريا لأن الفيروسات محفوظة هناك. ويتم اكتشاف بعض هذه الفيروسات العملاقة في تلك المواقع.

وإذا لم يكن هذا هو موضوع كتب الخيال العلمي الرائعة ، فأنا لا أعرف ما هو ، لأن هناك - وأنا أميل إلى قراءة هذه الأشياء لأن الشيء المفضل لدي هو العثور على أخطاء فيها. لذلك هناك الكثير حول هذه الأنواع من الأشياء.

لذا اسمحوا لي أن أريكم القليل عن - كما تعلمون ، هذا هو ذلك الشيء القديم الممل & quot؛ علم الوراثة & quot ؛ منذ البداية ، ولكن ما أريد أن أعيدك إليه هو الأحجام. لذلك نحن نعرف كل هذه الأشياء. لقد تعلمناها حتى الموت ، والهيموجلوبين ، والأجسام المضادة ، والريبوسوم. لكن ما أريد حقًا أن أشير إليه في هذه الشريحة هو أن أصغر الفيروسات ، مثل فيروس الأنف - هذا هو الزكام الشائع - أو فيروس التهاب الكبد ليس أكبر من الريبوسوم.

لذلك من الواضح أنه لا يوجد الكثير في الفيروس ، ولكن جميع مكونات الفيروس قد تطورت لتمكينها من الدخول بشكل سري إلى الخلايا المضيفة ، واستغلال آلية الخلية المضيفة ، ثم التكاثر داخل الخلية المضيفة ، ثم الخروج من الخلية المضيفة وجاهز لإصابة خلية مضيفة أخرى.

لذلك أريدك أن تلاحظ هذه الأحجام حقًا. لذا فإن فيروس الأنف يشبه الريبوسوم ، لكن بعض الفيروسات ، التي سنتحدث عنها ، هي فيروس الإنفلونزا وفيروس HIV أكبر قليلاً ، لكن لا أحد منهما ينافس حجم البكتيريا. ولكي تحصل على هذا الوضع ، توجد البكتيريا ، وهناك الميتوكوندريا ، وتذكر نظرية التعايش الداخلي ، والبكتيريا ، بحجم مماثل للميتوكوندريا ، وأكبر بكثير من أي فيروس نموذجي.

لكن الفيروسات العملاقة تقترب من بعض هذه الأحجام الأكبر. إنها لعبة مختلفة تمامًا. ولن نتحدث عنها ، بصرف النظر عن حقيقة أنها رائعة حقًا ، وتوجد في التربة الصقيعية.

حسنًا ، هناك شيء آخر مثير للإعجاب بخصوص الفيروسات ، كما تبدو - بعضها مثل هذا. Phage ، فيروس بكتيري ، تبدو مثل الأشياء ، مركبات الهبوط على سطح القمر ، على سبيل المثال ، أو أنواع أخرى من الأشياء. بعضها خطي. بعضها أنواع مختلفة من الأشكال. الكثير من الفيروسات عبارة عن عشري الوجوه. سنتحدث عن ذلك في لحظة.

لكن صحيفة الحقائق حول الفيروسات هي أولاً وقبل كل شيء الأحجام.والحجم الفيروسي النموذجي ، إذا كان هناك شيء نموذجي ، يتمدد من 20 إلى 400 نانومتر في القطر. لذلك تذكر أن الريبوسوم يجلس في هذه النهاية فيما يتعلق بالحجم ، لكن البكتيريا - أوه ، أصفر ، لا يمكنني إلقاء محاضرة صفراء هنا - تذكر ، يبلغ طولها من 1 إلى 10 ميكرومتر ، اعتمادًا على البعد الذي تريده. إعادة القياس ، أصغر بكثير ، مقياس نانومتر ، مقياس ميكرومتر للبكتيريا. لذلك هذا هو أول شيء من المهم أن تعرفه. إنها صغيرة جدًا.

الشيء المهم التالي هو ما الذي يوجد في الفيروس؟ ما هو - ما هو دم وأحشاء الفيروس؟ وهي إما DNA أو RNA ، ويمكن أن تكون أحادية الشريطة أو مزدوجة الشريطة. لذلك لديها مادتها الجينية. المواد الجينية الخاصة به مكرسة عادة لعمل نسخ أكثر من نفسه.

لذلك إذا كان للفيروس غطاء ، طبقة من البروتينات ، يجب أن يكون للفيروس جين لذلك لأن المضيف لن يكون لديه غطاء للفيروس. لذلك يجب أن يحتوي الفيروس على أشياء متخصصة معينة تكمل نفسها ولا يمكن استعارتها من الخلية المضيفة.

ويمكن أن يكونوا - دعنا نرى - يمكن أن يكونوا ما يسمى فيروسات قفيصة أو مغلفة. تحتوي فيروسات القفيصة على غلاف بروتيني فقط. تحتوي الفيروسات المغلفة على غشاء يحيط بها ببروتينات ملتصقة بها. لذا فإن الفيروسات المغلفة لها غشاء خارجي مرصع بالبروتينات.

لكن المثير في هذا الفيروس أنه لا يصنع أبدًا أغشية خاصة به. لا تصنع منه الدهون الفوسفورية. إنه فقط ، عندما يخرج من خلية مضيفة ، يقرص قطعة من سطح الخلية. يسرق معها الغشاء الخلوي ، لأنه يخرج من خلية. وسترون هذا في مقطع فيديو ، كم هذا رائع ، كل البروتينات - جميع مكونات تجمع الفيروس بالقرب من سطح الغشاء ، ثم لديك هذا الالتقام الخلوي الرائع باستخدام الغشاء المضيف. لذلك لا يتعين على الفيروس أبدًا أن يصنع غشاءًا خاصًا به. ولا يتم تغليف جميع الفيروسات ، بعضها فقط ، وسترى أمثلة لكل منها.

لذا فالتعريف هو أنها عوامل مُعدية صغيرة ، وأنها تتكاثر داخل الخلايا الحية فقط لأن عليها أن تستغل الكثير من آلية الخلايا الحية. ويمكن أن تصيب البشر والحيوانات الأخرى. هناك فيروسات نباتية. البكتيريا لها فيروسات. لذلك كل الكائنات الحية لديها فيروسات تصيبها.

لكن الفيروسات عادة ما تستهدف الخلايا التي تصيبها على وجه التحديد. وفي الواقع ، سترى مع فيروس نقص المناعة البشرية ، إنه ليس مجرد فيروس يصيب مضيفًا بشريًا. إنه يصيب على وجه التحديد ، وهذا هو السبب في أنه مرعب للغاية ، هذا - في الواقع الخلايا التائية. هذا هو نوع الخلية الواحدة في المضيف الذي يتبعه. لذلك غالبًا ما تستهدف الفيروسات أعضاءً معينةً داخل مضيفيها ، ولهذا السبب نعرف بعض الفيروسات. وسترى أن أسماء الفيروسات مرتبطة بالأعضاء التي قد تصيبها.

لذلك أريد فقط أن أصف المصطلحات بإيجاز. نتحدث عن هؤلاء مع جميع الأمراض المعدية ، التي قد تكون متوطنة ووبائية ووبائية. المستوطنة هو المصطلح الذي نستخدمه ، هناك مستوى منخفض جدًا من العامل المعدي في السكان. إنه خارج نطاق السيطرة تمامًا. هناك حالات قليلة ، لكن لا يوجد انتقال من شخص لآخر أو من حيوان إلى حيوان. قد نسمي هذا الوباء ، مستوى منخفض جدًا جدًا من الفيروسات لا يسبب أي تهديد.

بمجرد أن يبدأ الفيروس أو العوامل المعدية البكتيرية بالانتشار بين السكان المحليين ، يمكننا أن نطلق على ذلك الوباء المحلي ، لذلك يتم تعريف كل مجتمع ، كل بلد ، جغرافيًا جدًا في مساحة معينة حيث يتم انتقال الفيروسات من من شخص إلى شخص أو من حيوان إلى شخص داخل المجتمع. يجب أن يكون هناك اتصال مباشر.

ولكن الآن ، مع السفر ، تصل العديد من الفيروسات إلى مراحل الوباء ، مما يعني في جميع أنحاء العالم. لذلك تسبب السفر بالطائرة في مشاكل هائلة لأنه يمكن أن يكون لديك فيروس في إفريقيا أو آسيا. شخص ما يصعد على متن طائرة وينتهي به الأمر في مكان آخر ، وقد تم نقل الفيروس إلى بلد جديد.

لقد ارتكبت خطأ فادحا في القراءة حار منطقة على متن طائرة ذات مرة ، يتعلق الأمر بفيروس ماربورغ ، حيث يبدأ الناس في الأساس في النزيف في الحال. وأنا أقرأ هذا الكتاب ، وهو يصف خطوات شخص لديه ماربورغ وكان ينزف إلى جانبه على متن الطائرة. وأنا مثل ، هل أنت مجنون ، قراءة هذا الكتاب على متن طائرة؟ لأنهم كانوا يصفون كيف تم نقل ماربورغ للتو من موطنها الأصلي إلى مدينة نيويورك ، أو شيء من هذا القبيل.

لذلك تتذكر عندما كانت لدينا مخاوف بشأن الإيبولا. كان هناك قلق حقيقي وحقيقي من أن فيروس إيبولا قد يقفز من خلال الرحلات الجوية ، من خلال الأشخاص القادمين في المطارات ، وينتهي به الأمر مع وباء الإيبولا.

عندما كانت هناك مشكلة حقيقية مع إنفلونزا الطيور في آسيا ، سنغافورة ، كان ذلك حماية كبيرة جدًا لأراضيها ، وكان بها مستشعرات من شأنها - ستذهب إلى سنغافورة ، وستنزل على هذين السلمين الكهربائيين الضخمين. ولديهم مستشعرات تقيس درجة حرارة الأشخاص عن بعد أثناء نزولهم المصعد ، ونقل الأشخاص ، ونوعًا من استجوابهم ، أين كنت؟ - لمعرفة ما إذا كان سيسمح لهم بدخول سنغافورة ، لأن الرحلة تسافر ، الأشخاص الذين يستقلون الطائرات ، وينشرون فيروسًا شديد العدوى إلى بلد جديد أمر واقعي للغاية.

قضية الانتشار إلى حالات الوباء مهمة للغاية عندما يفكر المرء في التاريخ ، لأنه عندما كان الأوروبيون يغزون الأمريكتين ، ولا سيما أمريكا الجنوبية وأمريكا الوسطى ، جلبوا معهم الكثير من الفيروسات. ولكن كان هناك نوع فطري من المقاومة - بسبب سنوات وسنوات من التعرض.

لكن هذه المجتمعات لم تشهد هذه الفيروسات من قبل ، لذلك مات ملايين الأشخاص لأنهم تعرضوا فجأة لفيروس بشري لم يسبق لهم رؤيته من قبل ، من خلال انتقال من بلد لم تكن فيه مثل هذه المشكلة مع الفيروس. لذلك كان للشعوب الأصلية في الأمريكتين وأستراليا ونيوزيلندا عواقب وخيمة هناك.

ربما سمع البعض منكم عن الأنفلونزا الإسبانية ، وكان ذلك قرب نهاية الحرب العالمية الأولى ويعتقد أنه قتل ما يصل إلى 100 مليون شخص. وهذا ، في الواقع ، مثير للاهتمام للغاية. إنها تسمى الإنفلونزا الإسبانية ، ولكن هناك بعض الأدلة على أنها ربما نشأت في الأمريكتين ، في القوارب التي نقلت القوات إلى أوروبا للمساعدة في نهاية الحرب العالمية الأولى. وهناك كتاب مثير للاهتمام حقًا حول تلك القصة بأكملها ، أن الإنفلونزا الإسبانية ربما لم تنشأ في إسبانيا. وهذا - إنها بالتأكيد قراءة جديرة بالاهتمام.

هذا يخبرك كثيرًا عن إحصائيات الفيروسات. أريد فقط أن أوضح هنا ، أننا نتحدث عن فيروس نقص المناعة البشرية باعتباره فيروسًا خطيرًا للغاية. ظهر في أوائل الثمانينيات حتى هذا الوقت الحالي - حسنًا ، في عام 2011 ، كان هناك 35 مليون شخص مصاب. هناك حوالي 2 و 1/2 مليون حالة جديدة كل عام.

ولكن الشيء الرائع في فيروس نقص المناعة البشرية - كانت هناك مرحلة قبل توفر مضادات الفيروسات الجيدة حقًا ، إذا كانت الأم مصابة بفيروس نقص المناعة البشرية ، فإن الطفل سيصاب بفيروس نقص المناعة البشرية. ولكن الآن ، إذا كان هناك علاج للأم ، وتم ولادة الطفل ، غالبًا بعملية قيصرية ، يمكن للطفل أن يفلت من الإصابة بالفيروس بسبب الأدوية المضادة للفيروسات الجديدة.

لذلك من المهم حقًا ، أن - في الأصل ، كان هناك الكثير من حالات الأطفال حديثي الولادة الذين أصيبوا ببساطة بفيروس نقص المناعة البشرية أثناء الولادة. ولكن الآن يمكن أن يكون - هناك هروب من ذلك ، وهو حقًا رائع حقًا. يمكن تقليل الحمل الفيروسي حقًا باستخدام الأدوية المضادة للفيروسات الشائعة ضد فيروس نقص المناعة البشرية ، ولا يمتلك الجيل التالي هذه الجملة.

لذلك ذكرت لك أن الكثير من الفيروسات يتم تسميتها أساسًا على اسم الأعضاء التي أصابتهم. لقد حصلت للتو على إنسان هنا به الكثير من الفيروسات المختلفة التي تصيب أماكن مختلفة ، وأريد فقط أن أشير إلى بعض النقاط. قد تكون الفيروسات هدفًا في الوقت الحاضر للتطعيمات في مرحلة الطفولة ، وقد تلقى العديد منكم - وآمل أنتم جميعًا - لقاحات للعديد من هذه الفيروسات الشائعة.

هناك قلق الآن من المجتمعات التي تقرر عدم تطعيم الأطفال. هذه مشكلة اجتماعية كبيرة ، في البداية ، نوعًا ما ، يمكن للناس أن يفلتوا منها بسبب وجود تطعيم مجتمعي. أنت في مجتمع يتمتع فيه الكثير من الناس بمقاومة أو نوع من المناعة ضد الفيروس. ولكن عندما تصبح المجتمعات أقل تحصينًا ، ستبدأ الأجيال اللاحقة في الحصول على المرض بجدية.

وهذا يحدث بالفعل في أجزاء من العالم حيث - لم يكن هناك شلل أطفال ، والآن ظهر شلل أطفال لأن مناعة المجتمع - بدأت تتلاشى. لذلك نأمل أن يتم تطعيم الناس. بالتأكيد. التطعيمات تعمل.

عدة لقاحات - تم القضاء على العديد من الفيروسات إلى حد كبير. كان الجدري وشلل الأطفال من أمثلة الملصقات الحقيقية لتطعيمات الأطفال التي نجحت وعملت بشكل مذهل. لكن الآن ، هناك مشكلة في عدم التطعيم في أجزاء معينة من العالم. لذلك هذا مصدر قلق.

وبعد ذلك ، هناك شيء آخر مثير للاهتمام وهو أن بعض الفيروسات - عفوًا ، عادت إلى الوراء. آسف. العودة ، العودة ، العودة ، العودة. لا تفعل الآن - هذا كله سر. لا يمكنك رؤية ذلك بعد. تؤدي بعض الفيروسات إلى الإصابة بالسرطان ، لذا فإن فيروس الورم الحليمي البشري ، حيث يوجد لقاح ، يرتبط الأشخاص المصابون بفيروس نقص المناعة البشرية - بعض أنواع التهاب الكبد و Epstein-Barr بحالات السرطان اللاحقة. من المهم أن تعرف.

غالبًا ما يتم تسمية السرطانات من خلال العضو الذي يعلقونه ، لذلك على الرغم من أن الثلاثة - جميع المصابين بالسرطان الخمسة يهاجمون الكبد ، إلا أنهم غير مرتبطين. إنها مجرد خمسة فيروسات تنتقل إلى الكبد. لذلك إذا كنت قد تلقيت لقاحًا ضد التهاب الكبد A ، فإنه لا يحميك من الإصابة بفيروس التهاب الكبد B أو C من خلال العلاقة. إنهم مختلفون جدًا جدًا ، لذا يجب أن تحصل على لقاحات مختلفة.

إذاً هذا فقط يعطيك نظرة جميلة للفيروسات البشرية ، ما هي أسمائهم ، ما هي الأعضاء التي قد يهاجمونها ، ما أنواع الأشياء التي قد ترتبط بها. لكن المشكلة هي أن هذه التسمية لا تقودك إلى أي مكان نحو فهم آلية الفيروس. لذا فإن ما سنركز عليه هو نظام أفضل بكثير لوصف الفيروسات الذي يعتمد على ما إذا كانت تحتوي على DNA أو RNA داخل الجينومات التي تستوردها إلى الخلايا المضيفة ، وما إذا كان هذا الحمض النووي أو RNA أحادي السلسلة أو مزدوج السلسلة ، لأن ذلك يخبرنا حقًا بالكثير عن الفيروس وربما الخطوات التي يمكن منعها لمنع العدوى الفيروسية.

لكن أولاً وقبل كل شيء ، فقط بضع صور - وإليك بعضًا - حتى يمكن للفيروسات أن تكون على شكل قضيب. يمكن أن تبدو مثل - يمكن أن تكون عشرية الوجوه. يمكنهم فقط الحصول على قفيصة. لذلك ذكرت أنها قد تحتوي فقط على غلاف بروتيني ، مجموعات من البروتينات المتكررة التي تتجمع في بنية جميلة ، عادةً ما تكون ذات وجهين عشريين ، وسأوضح لكم سبب ذلك.

أو قد تكون فيروسات مغلفة ، مثل الأنفلونزا لها سطح غشائي حول مكان تعبئة الحمض النووي. كل هذه الأحماض النووية معبأة داخلها ، DNA أو RNA ، مفردة أو مزدوجة تقطعت بهم السبل. وفي حالة الفيروسات المغلفة ، هذا الغشاء - إنه غشاء طبيعي. إنه مثل غشاءك تمامًا. في الواقع ، إن غشاءك - الذي سيحتوي على بروتينات منقطة بداخله - يعمل بمثابة التعرف على الخلايا المضيفة. سوف يمسكون بالخلايا المضيفة ويكونون مصدر العدوى في الخلايا المضيفة.

وهذا فيروس بكتيري ، وكما قلت ، أنا فقط أحب الطريقة التي - أعني أنها تبدو هكذا حقًا. كما تعلمون ، الرسوم المتحركة هي في الحقيقة الرسوم الكاريكاتورية لما يبدو عليه الشيء ، وهي رائعة نوعًا ما. وهم نوعًا ما - يحتفظون بالحمض النووي في الرأس هنا. يهبطون على أقدامهم ، ويطلقون مادة الحمض النووي في الخلايا المضيفة. هذا مثير جدا للاهتمام. بالطبع ، هذا الشيء - حسنًا.

فلماذا العديد من الفيروسات التي هي فيروسات قفيصة مجهولة الوجوه؟ لذلك ينتهي الأمر بكونها مشكلة هندسية. إذن كيف يمكنك صنع معطف مثالي حول شيء ما باستخدام عدد قليل جدًا جدًا من وحدات البناء من أنواع مختلفة؟ على سبيل المثال ، إذا كانت كل لبنة في هذا المعطف مختلفة ، فسيتعين على الفيروس الحصول على جينات لكل منهم.

ما يمكن للفيروسات فعله هو أن يكون لديها جينات ، مثل ثلاث قطع من وحدة الفيروس. لذا سأريكم كيف تتجمع هذه الفيروسات القفيصة. إذن ، هنا ، مرمز بالألوان ، هو فيروس عشري الوجوه ، حيث قمت بترميز مكون مثلث باللون الأحمر والأخضر والأزرق - هذا رائع حقًا - هذا هو نوع واحد من اللوحة على ذلك الفيروس ذي الأوجه العشرينية الوجود معًا كمثلث من خلال التفاعلات غير التساهمية بين ثلاثة بروتينات.

ترى تلك اللوحة هناك. ما يمكنك فعله بعد ذلك هو أن ترى كيف ستلائم هذه اللوحة شكل خماسي مع مثلث إضافي عالق عليه ، ويمكنك أن تلائم هذا المثلث في البنتاغون وأيضًا في القطعة الإضافية. وبعد ذلك يمكنك البدء في تصور كيف يمكنك بناء عشري الوجوه من تلك القطع لأنها تمثل كل وجه من تلك الوجوه داخل الفيروس.

لذا يمكنك أن تبدأ من هذا ، وهي مجموعة من اللبنات التي عرضتها عليك للتو - ثم يمكنك تجميعها على هذا النحو. وأحد هؤلاء سيكون هذا الجزء من عشري الوجوه ، وبعد ذلك لديك مجموعة من النسخ منه. ويمكنك أن ترى كيف ستجمع ذلك.

وقبل سنوات ، قررت تزيين شجرة عيد الميلاد الخاصة بي بعشرون الوجوه. لذلك مررت بهذا الشيء الهندسي ، وصدقوني ، إنه يعمل بشكل جيد حقًا. يمكنك وضع عشري الوجوه معًا وبناء عشري الوجوه. يمكنك رشه بالذهب ووضعه على شجرة عيد الميلاد الخاصة بك. إنه نوع من التعصب ، لكنه حقًا - إنه موصى به للغاية.

حسنًا ، دعنا الآن ننتقل إلى شيء أكثر جدية من أشجار وأشياء عيد الميلاد. حسنًا ، لقد أخبرتك أن تصنيف الفيروسات وفقًا للعضو الذي يهاجمونه أو من اكتشفها أو أي شيء هو مجرد - هو حالة من التقلص ليست مفيدة جدًا لغير الأطباء لأنك لا تستطيع أن تعرف على الفور ، أوه ، هذا هو كيف يدخل الفيروس إلى الخلية المضيفة. هذه هي الطريقة التي يستخدم بها الفيروس مادته الجينية لصنع فيروسات جديدة.

لذا فإن ما تم تطويره من قبل بالتيمور - كان ديفيد بالتيمور في الماضي - كان نوعًا ما مثيرًا للاهتمام. ديفيد بالتيمور ، وهو شخص مشهور جدًا وحائز على جائزة نوبل ، اعتاد أن يكون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عندما كنت في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وكنا نتحرك في اتجاهين متعاكسين. لست متأكدًا من أنها كانت تجارة رائعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، لكنها كانت تجارة رائعة لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. لذلك انتهى بي الأمر مع مختبرات ديفيد بالتيمور في المبنى 68 لأننا قمنا بهذا التبادل في 1999 أو شيء من هذا القبيل. لذلك اعتقدت أن ذلك كان ممتعًا جدًا.

على أي حال ، ما قرره بالتيمور هو أنه كان أفضل بكثير لتصنيف الفيروسات حسب نوع المادة الجينية ، مثل ، هل هي DNA أم RNA؟ هل هذا الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي أحادي الجديلة أم مزدوج الشريطة؟ لأنه ، اعتمادًا على ماهية المادة الجينية في الفيروس ، بمجرد تفريغها في خلية مضيفة ، يجب أن تحدث خطوات معينة حتى يتمكن الفيروس من تكرار تلك المادة الجينية ، وتحويلها في النهاية إلى البروتينات التي يحتاجها ، ثم تجميع المواد الوراثية الفيروسية الجديدة في كبسولات فيروسية بحيث يمكن بعد ذلك إخراجها من الخلية وتنتقل إلى خلية أخرى.

لذا فقد سار التصنيف في الأساس على هذا النحو. لذا ، إذا فكرت في الأمر ، فإن الهدف الرئيسي في الخلية المصابة هو نقل الفيروس إلى مرحلة يكون فيها الفيروس يحتوي على الحمض النووي الريبي المرسال plus-messenger RNA. يحتوي على RNA يمكن قراءته بواسطة ريبوسومات المضيف وتحويله إلى بروتينات. لذا فإن الهدف العام للفيروس ، إذا أعطيناه نوعا من الضمير ، يجب أن نقول ، هو تحويل مادته الفيروسية إلى مرسال RNA.

الآن ، الفيروس لا يشمل الرنا المرسال. هذا فقط ما يتم صنعه بشكل عابر ، ولكن قد يكون للفيروس حمض نووي أحادي الشريطة. قد يكون لها RNA زائد الحس. قد يكون لها رنا سلبي المعنى. يمكن أن يكون لها DNA مزدوج الشريطة ، أو حتى يمكن أن يكون لها RNA مزدوج الشريطة. واعتمادًا على ماهية تلك المادة الجينية ، سيكون تصنيف بالتيمور للفيروس. بناءً على ما يوجد داخل الفيروس ، يمكن تصنيفهم.

وما سنمر به اليوم ويوم الجمعة هو أمثلة على فيروسات الفئة الأولى والفئة الخامسة والفئة السادسة ، حتى نتمكن من رؤية كيف تصبح هذه المادة الجينية في النهاية فيروسية جديدة - فيروس جديد داخل خلية مضيفة ، أو على الأقل مكوناته الجاهزة للتخلص من الفيروس.

وهناك نقطة مهمة أريد أن أتطرق إليها أيضًا - عفوًا - ناشئة أو متحللة. حسنًا ، هناك طريقتان تهرب بهما الفيروسات من الخلية المضيفة. قد تكون في مهدها. لذا هنا لديك خلية مضيفة. تتجمع جميع المكونات الفيروسية بالقرب من سطح الغشاء من الداخل ، ثم تنفجر الخلية المضيفة. المكونات الفيروسية تذهب معها ، وينقسم البرعم.

لذا فإن الخلية المضيفة لها نواتها. لا يزال سليما. فيروس نقص المناعة البشرية هو مثل هذا الفيروس. لا يقتل فيروس نقص المناعة البشرية مضيفيه. هذه أفضل علامة على وجود طفيلي. إنه يريد أن يظل المضيف في مكانه ، لذا فهو ينطلق.

الأنواع الأخرى من الفيروسات هي الليتية ، وفي الأساس ، تنفجر الخلية وتطرد الفيروس. لذا فهم في فئتين. بعضها يتبرعم ، على الرغم من أن الفيروسات المغلفة يجب أن تكون في مهدها لأنها ستأخذ معها غشاء الخلية المضيفة. حسنا؟ إذن هذا فرق مهم آخر.

وذلك ما قد وصلنا إلى هنا؟ لذا في النهاية ، الهدف هو أن تكون قادرًا على صنع مرنا موجب لتخليق البروتين. لذلك نحن حقًا بحاجة إلى الإحساس المناسب للحمض النووي الريبي الذي سيحدد تركيب البروتين. لذلك دعونا أولاً نلقي نظرة على واحدة من النسخ البسيطة ، فيروس DNA مزدوج الشريطة.

وهذا يمثله فيروس الجدري. لذلك سمع الجميع عن ذلك ، والهربس البسيط. وكلاهما فيروسات مغلفة ، وهذا يعني أنهما يمتلكان غلافًا غشائيًا. ولذا سأقوم فقط بتوجيهكم عبر خطوات الانتقال من الحمض النووي مزدوج الشريطة لصنع فيروس جديد.

إذن ها هو الفيروس. لها قفيصة ، وكذلك غلاف غشاء. وهناك تمييز بين الفيروس والخلية المضيفة. وسنتحدث على وجه التحديد عن ماهية هذا الاعتراف عندما نتحدث عن فيروس نقص المناعة البشرية ، لأن ذلك مصنف جيدًا.

بمجرد دخول الفيروس إلى الخلية المضيفة ، فإنه ينسكب نوعًا ما من كل الغلاف ويطرح الحمض النووي المزدوج الشريطة ، الحمض النووي الفيروسي ، في الخلية المضيفة. ومن ثم يمكن لهذا الحمض النووي - في النواة ، أن يتكاثر إلى نسخ أكثر من الحمض النووي الفيروسي ، أو يمكن نسخه إلى الحمض النووي الريبي المرسال ، والذي يكون بعد ذلك الغلاف لكل تلك البروتينات القفيصة التي يحتاجها الفيروس.

وبعد ذلك يبدأ هؤلاء في التجمع الذاتي داخل الخلية المضيفة حيث تلتف البروتينات القفيصة حول المادة الوراثية الفيروسية. تتراكم بالقرب من سطح الخلية ، ثم تتبرعم من الخلية. هذه هي الطريقة التي تنتقل بها من الحمض النووي البسيط.

لذا فإن هذه العمليات تعتمد بالكامل على الإنزيمات البشرية التي تقوم بهذه العمليات. النسخ المتماثل ، علينا نسخ الحمض النووي. علينا القيام بذلك في النواة. النسخ ، علينا أن نشحن جزءًا من الحمض النووي من النواة إلى السيتوبلازم ونصنع-- علينا عمل نسخة من الرنا المرسال وشحنها إلى النواة.

وبعد ذلك سنستخدم الريبوسومات المضيفة ، الأحماض الأمينية للمضيف ، اللبنات الأساسية في كل شيء ، لصنع بروتين جديد ليس بروتين خلية المضيف. إنه بروتين الكابسيد. من الواضح أن الخلية البشرية لن تصنع بروتينًا قفيصًا. لذلك هذا هو الشيء الرئيسي الذي كان على الفيروس ترميزه. كان يجب أن يكون لديها الحمض النووي لتحقيق ذلك.

بحيث يبدو كل شيء بسيطًا نوعًا ما ، والخطوات منطقية. هذا هو السبب في أننا نغطي هذا الفيروس أولاً لأنه حقًا - إنه نوع من الأكثر شفافية للفهم ، لذا فهذه المرحلة العابرة من آلية الاقتراض. وكما ذكرت هنا ، يمكن للفيروس أن يخرج من الخلية المضيفة. نعم فعلا.

الجمهور: كل ما يعنيه ذلك هو - أن الشخص الذي لا يقتل الخلايا المضيفة ، كيف يعجبهم ، على الجسم ، أو الخلايا التي--

باربرا إمبريالي: لقد بدأوا في أن يكونوا عبئًا كبيرًا على الجسم ، لذا فهم فقط - كما تعلمون ، إذا كانوا داخل الخلايا ويستغلون موارد الخلية ، فهم في الأساس - هم يؤذيها ، لكنهم لا يدمرونها على الفور في كل دورة حياة. إنهم يستخدمون الموارد فقط للتكرار ، ثم ينتقلون إلى خلية أخرى ، وخلية أخرى ، حيث سيستمرون في استخدام الموارد. لذا فهو في الحقيقة مجرد عبء زائد على النظام. إنها نقطة جيدة للغاية.

لكن يمكنهم البقاء لفترة طويلة ، ومع فيروس نقص المناعة البشرية ، سترى ما الذي يفعلونه حقًا هو الشيء المخادع لأنهم وضعوا جينومهم في جينوم المضيف. وهذا نوع من المرعب حقًا. أنا دائما أطرح هذا السؤال ، لكنه سؤال سخيف. تعرف ما هي الحياة؟ الفيروس حي. حسنًا ، إنهم على قيد الحياة نوعًا ما ، لكنهم ليسوا على قيد الحياة حقًا ما لم يكن لديهم مكان للعيش فيه. لكن ألسنا جميعًا هكذا؟ لذلك هذا فلسفي للغاية. لذلك سننتقل هنا.

لذلك عندما تفكر في فيروس ، فهذه هي العقيدة المركزية الأصلية ، جميع الأجزاء المتحركة للعقيدة المركزية. ولاحظ - لذلك عندما تفكر في فيروس ، ما هو المضاعف - ما الذي يحتاجه الحمض النووي المزدوج الشريطة من المضيف؟ لديها كل هذه الأشياء. لقد حصلت على - المضيف لديه البوليميراز. لديها بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي. إنه يحتوي على كل آلات الريبوسوم. لذا فإن الشيء الوحيد الذي يحتاجه الفيروس هو الجين الخاص ببروتيناته القفيصة. لذلك يمكنك أن تستبعد من دورة الحياة بأكملها الشيء الوحيد الفريد المتعلق بالفيروس. لذلك هذا الحمض النووي مزدوج الشريطة.

دعنا الآن ننتقل إلى نوع مختلف من V ، وهو فيروس RNA سلبي تقطعت به السبل. وهذه مهمة جدًا لأن هذه تشكل الأساس - دعني أذهب إلى الأمراض. هذا هو فيروس الأنفلونزا ، وسأذكر بعض النقاط المهمة جدًا المتعلقة بفيروس الأنفلونزا.

لذا فإن فيروس الإنفلونزا هو ما يُعرف بالفيروس المجزأ. وما يعنيه ذلك هو أن جينومها - في هذه الحالة ، الحمض النووي الريبي السالب الذي تقطعت به السبل - مقطوع إلى أجزاء. تمتلك الكثير من الفيروسات الأخرى خيطًا واحدًا من الجينوم ، وهو خيط حمض نووي واحد. إنها مجرد قطعة واحدة ، حيث أجزاء من كود الحمض النووي لبروتينات مختلفة ، وغالبًا ما يتم ترميزها للبروتينات المتعددة التي يتم تفكيكها. وسنرى فيروسًا بخيط واحد عندما ننظر إلى فيروس نقص المناعة البشرية.

لكن فيروس الإنفلونزا له جينوم مجزأ. وهذا وثيق الصلة بأسلوب حياته لأننا سنرى بعد قليل كيف يمكن لفيروس الإنفلونزا أن يسبب ضررًا أكثر مما نتوقع بسبب إعادة تركيب نسخ مختلفة من الفيروس المقسم من خلال الاختلافات.

لكن دعنا أولاً نلقي نظرة على دورة حياة هذا الفيروس ، ثم ننتقل إلى التعامل مع قضية التجزئة. إذاً ها هو فيروس نموذجي مغلف مع قفيصة. في الداخل ، هناك الحمض النووي الريبي السالب الذي تقطعت به السبل والذي يدخل الخلية المضيفة ، وأنت تصنع - وتفرغ في الخلية المضيفة الحمض النووي الريبي الجينومي الفيروسي. يمكن نسخ ذلك. يتم نسخ الحمض النووي الريبي ناقص حبلا إلى الحمض النووي الريبي الموجب ، والذي يصبح الناقل لتخليق البروتين في الخلية.

لذلك دخلت مع علامة ناقص. لقد صنعت الـ plus strand ، وهو الـ messenger ، والذي يشفر جميع البروتينات اللازمة لفيروس جديد. وبعض هذه البروتينات قد يكون لها تسلسل إشارات. قد يتم شحنها إلى سطح الخلية ، ويمكن زرعها في الغشاء الخلوي الخارجي للخلايا المضيفة.

وما ترونه هنا هو نسخ من تلك البروتينات في الواقع على سطح الخلية. إذن ما يحدث لهذا الفيروس هو ، بمجرد أن يتم تصنيع جميع الأجزاء المتحركة ، فإنها تتجمع على سطح الخلية ، ويتم تعبئتها ، ثم تنطلق من الخلية.

لذا تذكر أن جميع القواعد التي تعلمتها حول مكان وصول البروتينات في الخلية لا تزال جيدة هنا لأن البروتينات القفيصة يجب أن تصل إلى غشاء الخلية ، لذا فهي مترجمة بتسلسل إشارة. إنهم يتجمعون - لا أعرف كيف يحدث هذا التجميع الذاتي ، لكنها عملية رائعة ، بحيث تتبرعم في النهاية من فيريون سليم من الخلية المضيفة.

لكن الشيء الرئيسي الذي يجب أن يمتلكه الفيروس هو شيء يقوم بنسخ الحمض النووي الريبي السالب الذي تقطعت به السبل إلى الحمض النووي الريبي الزائد الذي تقطعت به السبل ، والذي سيكون المرسل. لذلك يجب على الفيروس أيضًا أن يرمز إلى بروتين معين فريد في أسلوب حياته. لذلك فهو يحتوي على بوليميراز RNA المعتمد على RA.

نحن لا نستخدم بوليميراز RNA المعتمد على RNA ، لكن الفيروس يحتاج إليه ليأخذ RNA ذو الشريط السالب إلى RNA زائد حبلا ، والذي سيكون المرسل. هل هذا منطقي؟ من الواضح أن هذا جزء مؤثر يجب أن يقدمه للمضيف.

الآن ، ما هذا عن الفيروسات المجزأة المهم جدًا؟ أوه ، وأريد فقط أن أؤكد هنا ، ما الذي يحدد وجهة هذه البروتينات ، سواء كانت بروتينات قفيصة أو بروتينات سيتم تعبئتها داخل الفيروس ، هي في الأساس نفس القواعد التي تنطبق والتي تحدثنا عنها عندما تحدث عن تهريب البروتين.

لذلك كل عام ، هناك حالة من الذعر. هل حصلت على لقاح الانفلونزا؟ هل ستعمل هذا العام؟ يا إلهي ، ملايين الناس سيمرضون. اذهب واحصل على لقاح الانفلونزا. إنه رباعي التكافؤ وثلاثي التكافؤ وهكذا. لذا فإن ما نحاول القيام به كل عام هو توقع شكل الفيروس.

لذلك علينا - هناك فرق من الناس ، الذين يخطئون في بعض الأحيان ، والذين يتوقعون التباين في هذه الجينات. وينظرون إلى الشتاء في نصف الكرة الجنوبي ، لأن هذا يسبقنا ، ويحاولون تخمين ما سيحدث في الشتاء في النصف الشمالي من الكرة الأرضية. ونحاول أن نجمع حزمة التطعيم.

لكن مشكلة فيروس الأنفلونزا الفيروسية هي أنه لا يمكن أن يكون هناك مجرد انحراف ، مثل الطفرات ، الطفرات الصغيرة التي تحدث قليلاً في كل مرة ، ولكن يمكن أن يكون هناك إعادة تركيب للجينات ، لأنها مجزأة ، إلى جزيئات فيروس جديدة تمامًا التي لها خصائص مختلفة.

لذا لا تنجرف الفيروسات في تسلسلها الجيني فقط. يمكن أن تحدث تحولات جذرية في تسلسلها - يصيح - من خلال مجموعات من الفيروسات القادمة - التي أصابت حيوانات مختلفة. لذا فإن بعض السلالات الشائعة ، عندما نتحدث عن سلالات معينة كانت مزعجة جدًا جدًا للبشر ، قد تنتج عن مثل هذا المزيج.

إذن فهذه هي إنفلونزا الخنازير الأوراسية ، إنفلونزا الخنازير التقليدية ، إنفلونزا البشر ، إنفلونزا الطيور. إذا أصيبت إحدى الخلايا بالفيروسات وفيروس بشري وفيروس الخنازير في مجتمعات معينة حيث يعيش الناس غالبًا مع مواشيهم ، فيمكنهم الاختلاط والتوافق معًا. ويمكنك تكوين تركيبة فيروسية مختلفة تمامًا ، حيث تحصل على جزء واحد من المعلومات الجينية من أنفلونزا الخنازير وسبعة معلومات أخرى عن الإنفلونزا البشرية.

وما يمكن أن يعنيه ذلك فجأة هو - أولاً وقبل كل شيء ، اللقاحات لا تعمل على الإطلاق ، ولكن قد يكون لها خصائص مختلفة جدًا جدًا فيما يتعلق بالعدوى. قد يكون البروتين الذي يتم التعبير عنه والذي قد يتسبب في الهجوم الأول للفيروس على خلاياك في الرئتين العلويتين مختلفًا تمامًا عن النوع - عن البروتين الذي يأتي من أنفلونزا الخنازير وقد يسبب لك التهابات رئوية أكثر خطورة بسبب يمكنهم التعمق في الرئتين.

لذلك يمكن أن تكون تغييرات صغيرة جدًا عن طريق سحب إنزيم ، قطعة من الجين ، من كائن حي مختلف تمامًا ومطابقته مع بقية الجينات من الفيروس البشري مما يؤدي إلى تحولات جذرية في العدوى الفيروسية التي تسبب هذه الأنواع من المفاجآت. التحولات التكتونية حيث يتعين علينا بالفعل التعامل مع الفيروس.

هناك نوعان من المصطلحات هنا. هناك H و N. وهذان هما Hemagglutinin و Neuraminidase. إنهما نوعان من البروتينات الموجودة في الغلاف الفيروسي ، لذلك غالبًا ما تسمع فيروسات يشار إليها باسم H1N1 ، H3N3 ، وهي مجرد نوع مختلف من تلك البروتينات الموجودة في الفيروسات. انظر إلى هذه المصطلحات الصغيرة هنا - هذا ما يعنيه ، ما هو نوع الهيماجلوتينين ، ما هو نوع النيورامينيداز الموجود على سطح الفيروس.

لقد انتهيت من هذا اليوم ، وسيكون الفصل التالي حصريًا حول فيروس الإيدز وفيروس نقص المناعة البشرية ، حيث سنذهب إلى دورة الحياة هذه ونتحدث أيضًا عن مقاومة العوامل العلاجية والعلاجات المركبة.


كيف "تقرأ" الخلايا المكونات الاصطناعية التي تُلقى في الوصفة الجينية

الائتمان: CC0 المجال العام

إذا كان الجينوم هو وصفة الحياة ، فإن الأزواج الأساسية هي المكونات الفردية المدرجة. تشكل هذه الهياكل الكيميائية الحمض النووي ، وكل كائن حي على الأرض لديه أربعة فقط. الترتيبات المحددة لهذه الأزواج الأساسية الأربعة - A ، T ، C ، G - تجعلنا من نحن وماذا نحن.

لذلك كانت مفاجأة كبيرة عندما كشف علماء سكريبس للأبحاث في عام 2014 أنه بإمكانهم إدخال زوجين قاعدتين جديدتين غير طبيعيين (أطلقوا عليهما X و Y للاختصار) في الشفرة الجينية للبكتيريا الحية في المختبر. كان الأمر أشبه بمكونين لم يسبق لهما مثيل تم إلقاؤهما في الوصفة ، مما يؤدي افتراضيًا إلى توسيع مجموعة الأطباق التي يمكن للخلية تحضيرها.

رأى الباحثون على الفور التطبيقات المحتملة: مع مزيد من التحكم والاختيار ، قد يتمكنون من استخدام الخلايا كمطابخ صغيرة لطهي الأدوية واللقاحات الجديدة. لكن مجرد وجود عدد أكبر من الأحرف في الوصفة الجينية لا يعني أن الخلية تستطيع قراءتها ، أو تعرف ماذا تفعل بها - أو أن أيًا منها يعمل في خلايا الكائنات الحية أكثر تعقيدًا من البكتيريا.

في دراسة نشرت في 17 يونيو 2021 في بيولوجيا الطبيعة الكيميائية، فريق بقيادة باحثين في مدرسة Skaggs للصيدلة والعلوم الصيدلانية في جامعة كاليفورنيا سان دييغو ساعد في معالجة هذه العقبات.

كشف الفريق أن آلية خلايا الخميرة "تقرأ" بسلاسة مكونات X و Y غير الطبيعية ، بالطريقة التي يمكن بها أن تترجم إلى RNA ، والتي يمكن ترجمتها في النهاية إلى بروتينات ، وهي أساس كل عنصر تقريبًا. جزء من الخلية. على عكس البكتيريا ، فإن الخميرة هي حقيقيات النوى ، وهي جزء من نفس فئة الحياة متعددة الخلايا مثل الحيوانات والنباتات والفطريات. (ملاحظة حول السلامة: لا يمكن لهذه الخلايا الاصطناعية أن تعيش بدون طعام سائل خاص يتم توفيره في المختبر).

قال كبير المؤلفين دونغ وانغ ، دكتوراه ، أستاذ في مدرسة Skaggs of مقابل. "نأمل أن يكون لهذا الاكتشاف تأثير عميق في هذا المجال من خلال تمكين تصميم أزواج قاعدة غير طبيعية من الجيل التالي أكثر فاعلية."

درس مختبر وانغ منذ فترة طويلة بوليميريز RNA ، وهو إنزيم أساسي موجود في كل خلية فطرية ونباتية وحيوانية. يقرأ RNA Pol II وصفة الحمض النووي ويساعد في تحويل الشفرة الجينية إلى رسول RNA. (يحمل هذا الرنا المرسال تلك الوصفة الجينية من النواة إلى السيتوبلازم ، حيث تُترجم وتُستخدم لتجميع البروتينات وفقًا للتعليمات.) في الماضي ، درس الفريق بنية RNA Pol II وكيف تستجيب للجينات الطبيعية. وصفة الفواق مثل تلف الحمض النووي الناجم عن الإشعاع.

في دراستهم الأخيرة ، كشف فريق وانج للمرة الأولى خطوة بخطوة عما يبدو عليه ، من الناحية الهيكلية ، عندما يلتقط RNA Pol II حقيقية النواة ويدمج أزواجًا قاعدية غير طبيعية أثناء نسخ قطعة من الحمض النووي. وبذلك ، اكتشفوا ، على سبيل المثال ، أن RNA Pol II انتقائي - يمكن أن يربط X أو Y على خيط واحد من جينوم DNA مزدوج الشريطة ، ولكن ليس الآخر.

قال وانغ ، وهو أيضًا أستاذ في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو وقسم الكيمياء والكيمياء الحيوية: "ما لدينا الآن هو نظرة فريدة لما هو معروف وما لا يعترف به جيدًا RNA Pol II". "هذه المعرفة مهمة بالنسبة لنا لتصميم أزواج قاعدة غير طبيعية جديدة يمكن استخدامها بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي المضيف."


بداية مفاجئة لـ RNA

تعتبر الجزيئات العضوية التي تسمى الإنزيمات المساعدة مركزية لعملية التمثيل الغذائي ، ولكن وُجد أيضًا أنها تعمل كمكونات للحمض النووي الريبي في البكتيريا. تكشف دراسة عن كيفية دمج الإنزيمات المساعدة في الحمض النووي الريبي. انظر الرسالة ص 444

لطالما اعتبر غياب بنية الغطاء الجزيئي في بداية جزيئات الحمض النووي الريبي المرسال سمة مميزة للبكتيريا 1. ومع ذلك ، في العقد الماضي 2،3 ، تم اكتشاف تعديلات كيميائية في الحمض النووي الريبي البكتيري التي تشبه هيكليًا الأغطية الموجودة في الرنا المرسال من حقيقيات النوى (الكائنات التي تحتوي خلاياها على نواة). إن وحدات البناء المعدلة هذه عبارة عن أنزيمات مساعدة ، معروفة جيدًا للكيميائيين الحيوية لدورها كمساعدين في التفاعلات الأيضية المحفزة بالإنزيم. في الصفحة 444 ، بيرد وآخرون. ذكر 4 أن آلية التغطية البكتيرية تختلف اختلافًا جوهريًا عن تلك الموجودة في حقيقيات النوى. ثم وسع المؤلفون دراستهم لكشف سبب حمل بعض تسلسلات الحمض النووي الريبي هذا الغطاء ، في حين أن البعض الآخر لا يحمل هذا الغطاء.

يتكون الحمض النووي الريبي عمومًا من أربعة كتل بناء فقط - جزيئات نوكليوزيد أدينوزين وسيتيدين وجوانوزين ويوريدين - مرتبطة بمجموعات الفوسفات. ومع ذلك ، فإن العديد من التعديلات الكيميائية الخاصة بالموقع تزين جزيئات الحمض النووي الريبي ، مما يدعم وظائف الترميز المتنوعة والهيكلية والحفازة 5. يعتبر الغطاء الموجود في نهاية الرنا المرسال 5 ′ واحدًا من أبرز التعديلات حقيقية النواة ، حيث يؤثر على عمليات متنوعة مثل ربط الحمض النووي الريبي ، والنقل داخل الخلايا ، والتخليق الحيوي للبروتين 1. يحدث إرفاق هذا الغطاء بالتوازي مع نسخ الحمض النووي الريبي ، وذلك بفضل الجهود المشتركة للأنزيمات المختلفة 6 (الشكل 1 أ).

أ، أثناء النسخ حقيقية النواة ، يبدأ إنزيم RNA polymerase (RNAP) في تصنيع الحمض النووي الريبي من الحمض النووي مباشرة في اتجاه مجرى تسلسل محفز الحمض النووي ، في الموضع +1. يربط RNAP النيوكليوسيدات - الأدينوزين (A) ، والسيتيدين (C) ، والغوانوزين (G) ، واليوريدين (U) ، مع دمج U بدلاً من nucleoside thymidine (T) - الذي يؤوي ثلاث مجموعات فوسفاتية. يزيل الإنزيم اثنين من الفوسفات حيث يضاف كل جزيء إلى السلسلة. بعد أن يصل الحمض النووي الريبي إلى طول معين ، تغطي الإنزيمات الأخرى (غير موضحة) الطرف 5: تتم إزالة مجموعة الفوسفات ، ويضاف أحادي الفوسفات guanosine وتضاف مجموعة الميثيل إلى ذلك. بعلى النقيض من ذلك ، الطيور وآخرون. ذكر 4 أن الحمض النووي الريبي البكتيري متوج أثناء بدء النسخ. يتنافس جزيء الإنزيم المساعد (هنا ، NAD +) الذي يحتوي على بنية أساسية من الأدينوزين مع أدينوسين ثلاثي الفوسفات في الموضع +1 ، وبالتالي يتم دمجه مباشرةً في نهاية 5 ′ من RNA بواسطة RNAP. يحدد النيوكليوزيد الموجود في موضع الحمض النووي 1 كفاءة دمج الإنزيم.

أولاً ، يرتبط إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNAP) بتسلسل محدد يسمى المحفز في الحمض النووي ، ويبدأ تخليق الحمض النووي الريبي فورًا في اتجاه مجرى هذا ، في موقع بدء النسخ (يُشار إليه على أنه موضع +1). يقوم RNAP بتجميع سلسلة الحمض النووي الريبي المكملة لقالب قالب الحمض النووي عن طريق ربط النيوكليوسيدات التي تحتوي على ثلاث مجموعات فوسفات متصلة (nucleoside triphosphates NTPs) ، كل رابط يتسبب في الإطلاق المتزامن لمجموعتين من الفوسفات. يحمل الحمض النووي الريبي مجموعة ثلاثي الفوسفات في نهايته 5 الرائدة ، المنبثقة من NTP المدمجة في موضع +1. بمجرد أن تصل سلسلة الحمض النووي الريبي المتنامية إلى طول معين ، تتم إضافة هيكل غطاء لهذه الغاية: تقوم الإنزيمات أولاً بقطع مجموعة أحادي الفوسفات ، ثم إضافة جزيء أحادي الفوسفات من جوانوزين ، وأخيراً إضافة مجموعة ميثيل إلى الغوانوزين ، وبالتالي إنتاج بنية غطاء ناضجة .

لا تمتلك البكتيريا آلية السد هذه ، لذلك تقول الكتب المدرسية أن نسخها تحتوي على 5 ′ ثلاثي فوسفات. لكن مقياس الطيف الكتلي يشير إلى 3،7 أن هذا ليس دقيقًا تمامًا. كشف تحليل الحمض النووي الريبي البكتيري المقطّع عن مكونات غير متوقعة ، والتي ، بسبب بنيتها ، يمكن أن تتواجد فقط في نهاية 5 من الحمض النووي الريبي. كان هذان المكونان من المعارف القدامى ، نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD +) و 3′-ديفوسفو-أنزيم A (dpCoA) ، أنزيمات مركزية في فسيولوجيا البكتيريا.

في عام 2015 ، كشف الجمع بين بروتوكول الإثراء الخاص بـ NAD + وتحليل تسلسل الإنتاجية العالية 2 عن مجموعة من RNAs الصغيرة التنظيمية البكتيرية للحصول على مرفقات NAD + تشبه الغطاء تحميها من التدهور والتعديل. يمكن لإنزيم يسمى NudC إزالة الغطاء 2.8 ، ولكن لم يكن واضحًا كيف دخلت NAD + في خيوط RNA هذه في المقام الأول.

يبدأ تسلسل جميع جزيئات NAD + -RNA المبلغ عنها بالأدينوزين 2 ، ويحتوي NAD + و dpCoA على بنية أساسية من الأدينوزين. نتيجة لذلك ، الطيور وآخرون. افترض أن الإنزيمات المساعدة تتنافس مع NTP العادي ، أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، في خطوة بدء النسخ ، وبالتالي يتم دمجها في سلسلة الحمض النووي الريبي في الموضع +1 4 (الشكل 1 ب). أكدت فحوصات النسخ الخالية من الخلايا التي أجراها المؤلفون أن RNAP البكتيرية يمكن أن تدمج بكفاءة NAD + ، شكله المصغر NADH ، و dpCoA في نسخ RNA كاملة الطول. ومع ذلك ، فإن الدمج يكون فعالًا فقط إذا كان تسلسل المروج للحمض النووي المقابل هو نفسه الموجود في البكتيريا الإشريكية القولونية التي يتم نسخها إلى RNAs عالي NAD + 2.

كشف التحقيق المنهجي أن نيوكليوسيد المروج فورًا عند المنبع من +1 (النيوكليوزيد في الموضع 1) هو المحدد الرئيسي لدمج الإنزيم المساعد ، مع وجود الأدينوزين عند −1 مما يمنح مستويات دمج أعلى بكثير من السيتدين. في تجربة حاسمة ، حلل المؤلفون قدرة مختلف بكتريا قولونية المروجين لبدء نسخ NAD + RNAs المعدلة في الجسم الحي، وأثبتوا أن هؤلاء في المختبر النتائج تنطبق أيضا في الخلايا الحية. علاوة على ذلك ، أظهروا أن تغطية الإنزيم المساعد يؤدي إلى زيادة كبيرة في استقرار الحمض النووي الريبي في الجسم الحي.

أخيرًا ، بيرد وآخرون. استخدم علم البلورات بالأشعة السينية لتحليل الأساس الهيكلي لتضمين الإنزيم. لقد قاموا بنقع بلورات مركب محفز RNAP في محلول يحتوي على الإنزيمات المساعدة و NTPs ، ولاحظوا أن تغطية الإنزيم المساعد يمكن أن يبدأ تكوين الحمض النووي الريبي في البلورة.

"تقدم الدراسة التفسير الأول لكيفية تصنيع الحمض النووي الريبي المعدل بالأنزيم في البكتيريا."

تقدم الدراسة الحالية شرحًا أوليًا لكيفية تصنيع الحمض النووي الريبي المعدل بالإنزيم في البكتيريا وتوضح الاختلافات الأساسية بين هذه العملية والتغطية النموذجية لحقيقة النواة. علاوة على ذلك ، يحدد العمل الأهمية الوظيفية لسد NAD + في الجسم الحي - زيادة استقرار الحمض النووي الريبي. يشير وجود 2 من إنزيم NudC إلى أن النسخ المستقرة يمكن زعزعتها واستهدافها للتدهور إذا نشأت الحاجة الأيضية.

يبقى أن نرى ما إذا كان الاستقرار الانتقائي والتدهور هما الوظيفتان الوحيدتان لنهايات الحمض النووي الريبي غير التقليدية هذه. لقد اقترحنا مؤخرًا 8 أن الإنزيمات المساعدة والمستقلبات المرتبطة بـ RNA توفر طبقة من معلومات `` epitranscriptomic '' التي تعدل نشاط RNA دون تغيير تسلسلها. يمكن أن تمنح هذه المعلومات RNAs بوظائف إضافية وتسهل تفاعلها مع الجزيئات الحيوية الأخرى.إذا كانت هذه هي الحالة ، يجب أن يكون هناك مستوى عالٍ من الخصوصية في ربط أنزيم معين بـ RNA. لا تكشف دراسة بيرد وزملائه ما إذا كان RNAP يمكنه التمييز بين الإنزيمات المساعدة المختلفة المحتوية على الأدينوزين في الجسم الحي. لذلك فإن السؤال المثير للاهتمام هو ما إذا كانت هناك محددات هيكلية أخرى لتضمين الإنزيم بجانب النوكليوزيد 1. سيكون من المثير للاهتمام أيضًا معرفة ما إذا كان RNAP يمكن أن يدمج ، من خلال آليات مماثلة ، الجزيئات الحيوية المحتوية على uridine- و cytidine- و guanosine.

أخيرًا ، بيرد وآخرون. مبرهن في المختبر أن RNAP حقيقية النواة يمكنها أيضًا دمج الإنزيمات المساعدة في الحمض النووي الريبي. وبالتالي ، قد لا يقتصر هذا الغطاء غير النمطي على البكتيريا. قد يكون تنوع هياكل الغطاء وآليات السد في حقيقيات النوى أكبر مما هو متوقع حاليًا. الحاشية 1


شاهد الفيديو: An RNA world (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Okoth

    أنا أعتبر، أنك لست على حق. يمكنني إثبات ذلك. اكتب لي في PM.

  2. Hartley

    أنا أعتبر، أنك لست على حق. أنا متأكد. أقترح ذلك لمناقشة.

  3. Hai

    نعم ... هنا ، كما اعتاد الناس أن يقولوا: إنهم يعلمون ABC - يصرخون في كوخ كله

  4. Jomar

    موضوع فضولي بدلاً من ذلك

  5. Maonaigh

    انت مخطئ. يمكنني إثبات ذلك. اكتب لي في رئيس الوزراء ، وسوف نتواصل.

  6. Hampton

    السؤال مثير للاهتمام ، أنا أيضًا سأشارك في المناقشة. معا نستطيع أن نتوصل إلى الإجابة الصحيحة. أنا متأكد.

  7. Houdain

    إنها إجابة القيمة

  8. Curt

    شيء قيم جدا



اكتب رسالة