معلومة

العلاقة بين شكل الحمض النووي البكتيري وعرقلة آلية النسخ المتماثل

العلاقة بين شكل الحمض النووي البكتيري وعرقلة آلية النسخ المتماثل



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.

كنت أقرأ دورة عن الأطفال عندما وصلت إلى هذه العبارة:

[...] لا يمكن تكرار نهايات جزيء DNA الخطي بواسطة آلية النسخ الخلوي (والذي قد يكون أحد أسباب كون جزيئات الحمض النووي البكتيرية دائرية).

أريد أن أعرف ما هي العلاقة بين الشكل الدائري للحمض النووي البكتيري وعرقلة آلية النسخ؟


تمت تغطية هذا في مكان آخر (أوصي بشدة بهذه الصفحة) ولكن الأمر يتعلق أساسًا بتهيئة الخيوط وحقيقة أن جميع البوليمرات تعمل من 5 'Prime إلى 3'. لقد قمت بعمل تخطيطي سريع للتوضيح (الشرح أدناه):

تتم عملية التحضير باستخدام الحمض النووي الريبي أثناء تكرار الحمض النووي في الخلية ، على عكس تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) حيث تستخدم قلة الحمض النووي للتمهيد. يسمى هذا الحمض النووي الريبي DNA شظايا Ozakazi. بعد التكرار ، يقوم RNAse H بإزالة هذه الاشعال تاركًا فقط الحمض النووي والفجوات. في منتصف التسلسل ، يمكن ملء الفجوات بواسطة آلية الإصلاح العادية ولكن في النهايات لا توجد نهاية 3 'لملء الفجوات. هذا هو المكان الذي يأتي فيه الإنزيم تيلوميراز ويملأ هذه الفجوات بتسلسل ثابت (يعتمد أيضًا على قالب RNA ولكن هذا يدخل في التفاصيل). إذا كان لديك كروموسوم دائري ، فهناك دائمًا 3 'لملء الفجوة.


تم تضمين مؤقت الطفرات في كيمياء الحمض النووي

إذا كان عليك نسخ مليارات الرسائل من ورقة إلى أخرى ، فمن المحتمل أن ترتكب بعض الأخطاء. لذلك قد لا يكون مفاجئًا أنه عندما يصنع الحمض النووي نسخة من شفرته الجينية المكونة من ثلاثة مليارات من القواعد ، فإنه يمكن أن ينزلق أيضًا.

قد يكون عذر الإنسان هو الإرهاق أو الملل ، لكن العلماء تساءلوا منذ فترة طويلة كيف ترتكب آلية النسخ المتماثل للحمض النووي تقريبًا الأخطاء التي ترتكبها. الآن ، يعتقدون أنهم قد يعرفون جزءًا كبيرًا من الإجابة.

اكتشف العلماء أن التركيب الحلزوني للحمض النووي يحتوي على نوع من المؤقت المدمج الذي يحدد التردد الذي تحدث فيه طفرات معينة تلقائيًا. لقد أظهروا أن بعض قواعد الحمض النووي يمكن أن تتغير شكلها لألف من الثانية ، وتتحول بشكل عابر إلى حالات بديلة يمكن أن تسمح لآلية النسخ بدمج أزواج القاعدة الخاطئة في حلزونها المزدوج. يمكن أن تكون حالات عدم التطابق هذه ، على الرغم من ندرتها ، بمثابة أساس للتغيرات الجينية التي تدفع التطور والأمراض ، بما في ذلك السرطان.

قال هاشم الهاشمي ، دكتوراه ، كبير مؤلفي الدراسة وجيمس ب. أستاذ الكيمياء الحيوية والكيمياء بكلية الطب بجامعة ديوك. وقال الهاشمي "السؤال المثير هو: ما الذي يحدد معدل الطفرات في الكائن الحي". "من هناك ، يمكننا أن نبدأ في فهم الظروف المحددة أو الضغوطات البيئية التي يمكن أن تزيد من الأخطاء."

تم نشر النتائج في 1 فبراير في المجلة طبيعة سجية.

في كل مرة تنقسم خلايانا ، يجب أن يتكاثر الحمض النووي الموجود بداخلها بحيث تتلقى كل خلية جديدة نفس مجموعة التعليمات. تقوم الآلات الجزيئية المعروفة باسم البوليميرات بعمل نسخ من الحمض النووي من خلال التعرف على شكل مجموعات أزواج القاعدة الصحيحة - G مع C و A مع T - وإضافتها إلى كل حلزون مزدوج جديد ، مع التخلص من تلك التي لا تتلاءم معًا بشكل صحيح . على الرغم من أنهم جيدون في عملهم ، فمن المعروف أن البوليميراز ينزلق من وقت لآخر ، مما يتسبب في حدوث خطأ واحد تقريبًا من بين كل 10000 قاعدة. إذا لم يتم إصلاحها تصبح مخلدة في الجينوم كطفرة.

في بحثهم التاريخي عام 1953 الذي يصف الهيكل الأيقوني للحلزون المزدوج للحمض النووي ، افترض واتسون وكريك أن قواعد الحمض النووي قد تكون قادرة على تغيير شكلها بحيث يمكن أن تمر أزواج الأخطاء على أنها شيء حقيقي. قبل بضع سنوات ، استخدم الهاشمي وزملاؤه تقنية متطورة تسمى تشتت الاسترخاء NMR لالتقاط هذه الحركات الصغيرة أو "الاهتزازات الكمومية" ، والتي لا تدوم إلا طرفة عين.

نشرت الدراسة في عدد 2015 من طبيعة سجية، أظهر القاعدتان G و T وهما يدفعان الذرات الموجودة على سطحهما جانبًا حتى يتمكنوا من الاتصال مثل قطع الألغاز. وجد الباحثون أن إعادة الترتيب هذه جاءت في أنواع مختلفة ، تسمى أشكال "tautomeric" و "anionic" ، على الرغم من أنه لم يكن واضحًا أيهما مسؤول عن أخطاء النسخ المتماثل.

في هذه الدراسة ، استخدم طلاب الدراسات العليا بجامعة ديوك ، إسحاق كيمزي وإريك زيمانسكي ، نسخة محسّنة من تقنيتهم ​​السابقة لفحص العلاقة بين قواعد تغيير الشكل والأخطاء التي ارتكبها بوليميراز نسخ الحمض النووي. مرة أخرى ، اكتشفوا قاعدتي G و T في الفعل ، وأظهروا أن تغير شكلها حدث تقريبًا بنفس المعدل الذي تتضمن به البوليمرات عدم تطابق G-T.

وبالتعاون مع المتعاونين معهم في جامعة ولاية أوهايو ، قاموا بتغذية بيانات الرنين المغناطيسي النووي الخاصة بهم في "نموذج حركي" يتتبع الحركات غير المرئية تقريبًا التي اتخذتها الذرات في حالات عدم التطابق والتي تؤدي إلى أخطاء في النسخ المتماثل. ووجدوا أنه على الرغم من أن كل حالة بديلة مختلفة ساهمت في حدوث أخطاء ، إلا أن الأشكال الحشوية سادت في ظل الظروف العادية وكانت الأشكال الأنيونية هي السائدة في وجود المطفرات والضغط البيئي.

قال زوكاي سو ، دكتوراه ، أستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية بولاية أوهايو: "في الماضي ، كنا نعلم أن بوليمرات الحمض النووي ترتكب أخطاء أثناء تكرار الحمض النووي ، لكننا لم نعرف كيف تفعل ذلك". "الآن ، توفر دراستنا إحساسًا ميكانيكيًا لكيفية ظهور الأخطاء."

توفر النتائج "إثباتًا مقنعًا للأصول الكيميائية للطفرات التي اقترحها واتسون وكريك في عام 1953 ،" كما قال مايرون جودمان ، دكتوراه ، أستاذ البيولوجيا الجزيئية والكيمياء بجامعة جنوب كاليفورنيا ، والذي لم يشارك في دراسة. "إنه أمر مهم علميًا ، وعلى الرغم من أنه استغرق حوالي 65 عامًا لإثباته ، إلا أنه يوضح أيضًا حماقة المراهنة على Watson و Crick."

وقال الهاشمي إن تصوير الكتاب المدرسي للحلزون المزدوج الأيقوني يُظهر بنية ثابتة مزدوجة الشريطة ، لكن اتضح أنه في مناسبات نادرة يمكن أن يتحول إلى أشكال أخرى موجودة لفترات زمنية قصيرة بشكل استثنائي. "على الرغم من أن البعض قد يتساءل أهمية مثل هذه الحالات ، هناك عدد متزايد من الدراسات التي تظهر أنها يمكن أن تكون محركات رئيسية للبيولوجيا والمرض. نظرًا للصعوبة في ملاحظة هذه الظواهر ، فإنه يجعلك تتساءل عن عدد الحالات الأخرى التي تملي نتائج علم الأحياء التي لا نعرف عنها حتى ".

كان أحد الاكتشافات المفاجئة التي توصل إليها الفريق هو أن التردد الذي تغيرت فيه القواعد في أشكالها يختلف باختلاف تسلسل الحمض النووي. في إحدى تجاربهم ، قام عالم الكيمياء الحيوية في ولاية أوهايو Zucai Suo و Walter Zahurancik بحساب عدد المرات التي دمجت فيها البوليمرات القاعدة الخاطئة في الحمض النووي. ووجدوا أن الأخطاء لم تكن في الواقع موحدة: فقد ظهرت بشكل متكرر في بعض التسلسلات أكثر من غيرها. على سبيل المثال ، قد تشكل المنطقة التي تحتوي على المزيد من Gs و C المزيد من التوتر الكمي ، وبالتالي المزيد من الطفرات ، من منطقة كانت غنية بـ As و Ts.

قد تكون التوترات الكمومية مسؤولة ليس فقط عن الأخطاء في النسخ المتماثل ، ولكن أيضًا في العمليات الجزيئية الأخرى مثل النسخ والترجمة وإصلاح الحمض النووي. لذلك ، يخطط الباحثون لمواصلة التحقيق في الكيفية التي قد تؤدي بها هذه الحالات البديلة إلى تعطيل التدفق السلس للمعلومات الموجودة في حمضنا النووي.


يكتشف الباحثون الصلة بين متناظرات الحمض النووي والمرض

في السنوات العشر الماضية ، لاحظ الباحثون في مجال استقرار الجينوم أن أنواعًا عديدة من السرطانات مرتبطة بالمناطق التي تنكسر فيها الكروموسومات البشرية. في الآونة الأخيرة ، اكتشف العلماء أن التكاثر البطيء أو المتغير يسبب انكسار الكروموسومات. لكن لماذا يتوقف استنساخ الحمض النووي؟

في دراسة أجرتها جامعة تافتس نشرت في عدد 14 يوليو من "وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم" ، وجد فريق من علماء الأحياء علاقة بين تسلسل الحمض النووي الغريب المسماة المتناظرة وتأخيرات النسخ المتماثل.

اكتشف سيرجي ميركين ، أستاذ علم الأحياء في عائلة وايت في مدرسة تافتس للفنون والعلوم ، جنبًا إلى جنب مع طالبة الدراسات العليا إيرينا فوينيجو والمتعاونين كيريل لوباتشيف وفيدهيا نارايانان من معهد جورجيا للتكنولوجيا ، الوظيفة المراوغة حتى الآن لمناظر طويلة في تكرار الحمض النووي. تم تمويل أبحاث ميركين من قبل المعاهد الوطنية للصحة.

درس ميركين وفريقه السلوك المتناظر في الخلايا البكتيرية والخميرة والثديية لأنهم سمحوا لهم بمراقبة تكاثر الحمض النووي بطريقة أكثر تفصيلاً من النظر إلى الكروموسومات البشرية الفعلية. بناءً على الدراسات السابقة في الأنظمة النموذجية ، يتوقعون أن تكون نتائجهم قابلة للتطبيق على الكروموسومات البشرية.

يحجب الحمض النووي بشكل غير طبيعي تكاثر الجزيء

قال ميركين إنه في سياق الحياة اليومية ، فإن المتناظرات شائعة جدًا. إنها كلمات أو عبارات أو أرقام أو تسلسلات أخرى للوحدات تقرأ بنفس الطريقة في أي من الاتجاهين. "نتمتع جميعًا بأشكال متناظرة في اللغة اليومية ، مثل" رجل ، خطة ، قناة - بنما! " فهي قصيرة وذات معنى كامل ويسهل تذكرها ". تبدأ المشاكل عندما تصبح أطول. قال: "لقد توقفوا عن التفكير". "على سبيل المثال ، قل" رجل ، خطة ، قطة ، لحم خنزير ، ثيران ، يام ، قبعة ، قناة - بنما! "

أظهرت أبحاث الحمض النووي السابقة أن المتناظرات الطويلة تغير شكل الجزيء من حلزون مزدوج إلى دبوس شعر أو هيكل يشبه الصليبي في أنبوب اختبار. ومع ذلك ، لم يكن معروفًا ما إذا كانت هذه التغييرات يمكن أن تحدث داخل الخلايا ، وإذا كان الأمر كذلك ، فإنها تؤثر على عمل الحمض النووي. في هذه الدراسة ، وجد الباحثون أن المتناظرات الكبيرة تعطل آلية النسخ.

وأوضح ميركين: "يتم إجراء النسخ من خلال آلية معقدة ومتطورة ، والتي لديها مستويات عديدة من الضوابط والتوازنات لمنع حدوث" أخطاء مطبعية ". ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي متناظرات الحمض النووي الطويلة إلى تشويش آلية النسخ القوية هذه أحيانًا". تمكن الباحثون أيضًا من تحديد البنية الدقيقة التي تسبب خللًا في الحمض النووي. وقال: "في جميع الحالات ، كان تكوين بنية الحمض النووي الشبيهة بدبابيس الشعر في تناظر متماثل هو الذي تسبب في توقف التكاثر".

وجد علماء آخرون سابقًا أنه عندما يتباطأ التكرار ، تنكسر الكروموسومات. "يمكن أن يؤدي توقف تكاثر الحمض النووي إلى كسر الكروموسومات أثناء انقسام الخلية ، مما يفسر سبب كون المتناظرات المتناظرة للحمض النووي هي نقاط ضعف جينومية."

أسفرت دراسة خلايا الخميرة عن نتيجة إضافية. وجد ميركين وفريقه أن اثنين من البروتينات داخل الخلية - Tof1 و Mrc1 - مكّنا التكاثر من المضي قدمًا من خلال هياكل الحمض النووي التي تشبه دبوس الشعر. قال ميركين: "قد تكون هذه البروتينات تلعب دورًا رئيسيًا في حماية الجينوم من الانهيار في متناظرات الحمض النووي".

قال ميركين إنه بدأ تجارب لمعرفة ما إذا كانت النتائج نفسها ستُلاحظ مع المتماثلات البشرية لهذه البروتينات.


يكتشف باحثو جامعة تافتس الصلة بين تناظر الحمض النووي والمرض

ميدفورد / سومرفيل ، ماساتشوستس - في السنوات العشر الماضية ، لاحظ الباحثون في مجال استقرار الجينوم أن العديد من أنواع السرطانات مرتبطة بالمناطق التي تنكسر فيها الكروموسومات البشرية. في الآونة الأخيرة ، اكتشف العلماء أن التكاثر البطيء أو المتغير يسبب انكسار الكروموسومات. ولكن لماذا يتوقف استنساخ الحمض النووي؟

في دراسة أجرتها جامعة تافتس نشرت في عدد 14 يوليو من "وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية" ، وجد فريق من علماء الأحياء علاقة بين تسلسل الحمض النووي الغريب المسماة باليندروم وتأخيرات النسخ المتماثل.

استكشف سيرجي ميركين ، أستاذ علم الأحياء في عائلة وايت في مدرسة تافتس للفنون والعلوم ، جنبًا إلى جنب مع طالبة الدراسات العليا إيرينا فوينيجو والمتعاونين كيريل لوباتشيف وفيدهيا نارايانان من معهد جورجيا للتكنولوجيا ، الوظيفة المراوغة حتى الآن لمناظر طويلة في تكرار الحمض النووي. تم تمويل أبحاث ميركين من قبل المعاهد الوطنية للصحة.

درس ميركين وفريقه السلوك المتناظر في الخلايا البكتيرية والخميرة والثديية لأنهم سمحوا لهم بمراقبة تكاثر الحمض النووي بطريقة أكثر تفصيلاً من النظر إلى الكروموسومات البشرية الفعلية. بناءً على الدراسات السابقة في الأنظمة النموذجية ، يتوقعون أن تكون نتائجهم قابلة للتطبيق على الكروموسومات البشرية.

يمنع الحمض النووي ذو الشكل غير الطبيعي تكاثر الجزيء

قال ميركين إنه في سياق الحياة اليومية ، فإن المتناظرات شائعة جدًا. إنها كلمات أو عبارات أو أرقام أو تسلسلات أخرى للوحدات تقرأ بنفس الطريقة في أي من الاتجاهين. "نتمتع جميعًا بأشكال متناظرة في اللغة اليومية ، مثل" رجل ، خطة ، قناة - بنما! " فهي قصيرة وذات معنى كامل ويسهل تذكرها ". تبدأ المشاكل عندما تصبح أطول. قال: "لقد توقفوا عن التفكير". "على سبيل المثال ، قل" رجل ، خطة ، قطة ، لحم خنزير ، ثيران ، يام ، قبعة ، قناة - بنما! "

أظهرت أبحاث الحمض النووي السابقة أن المتناظرات الطويلة تغير شكل الجزيء من حلزون مزدوج إلى دبوس شعر أو هيكل يشبه الصليبي في أنبوب اختبار. ومع ذلك ، لم يكن معروفًا ما إذا كانت هذه التغييرات يمكن أن تحدث داخل الخلايا ، وإذا كان الأمر كذلك ، فإنها تؤثر على عمل الحمض النووي. في هذه الدراسة ، وجد الباحثون أن المتناظرات الكبيرة تعطل آلية النسخ.

وأوضح ميركين: "يتم إجراء النسخ من خلال آلية معقدة ومتطورة ، والتي لديها مستويات عديدة من الضوابط والتوازنات لمنع حدوث" أخطاء مطبعية ". ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي متناظرات الحمض النووي الطويلة إلى تشويش آلية النسخ القوية هذه أحيانًا". تمكن الباحثون أيضًا من تحديد البنية الدقيقة التي تسبب خللًا في الحمض النووي. وقال: "في جميع الحالات ، كان تكوين بنية الحمض النووي الشبيهة بدبابيس الشعر في تناظر متماثل هو الذي تسبب في توقف التكاثر".

وجد علماء آخرون سابقًا أنه عندما يتباطأ التكرار ، تنكسر الكروموسومات. "يمكن أن يؤدي توقف تكاثر الحمض النووي إلى تكسر الكروموسومات أثناء انقسام الخلية ، مما يفسر سبب كون المتناظرات المتناظرة للحمض النووي هي نقاط ضعف جينومية."

أسفرت دراسة خلايا الخميرة عن نتيجة إضافية. وجد ميركين وفريقه أن اثنين من البروتينات داخل الخلية - Tof1 و Mrc1 - مكّنا التكاثر من المضي قدمًا من خلال هياكل الحمض النووي التي تشبه دبوس الشعر. قال ميركين: "قد تكون هذه البروتينات تلعب دورًا رئيسيًا في حماية الجينوم من الانهيار في متناظرات الحمض النووي".

قال ميركين إنه بدأ تجارب لمعرفة ما إذا كانت النتائج نفسها ستُلاحظ مع المتماثلات البشرية لهذه البروتينات.

تقع جامعة تافتس في ثلاثة أحرم جامعية في ماساتشوستس في بوسطن وميدفورد / سومرفيل وجرافتون ، وفي تالوير بفرنسا ، وهي معترف بها بين جامعات الأبحاث الممتازة في الولايات المتحدة. تتمتع جامعة Tufts بسمعة عالمية في التميز الأكاديمي وإعداد الطلاب كقادة في مجموعة واسعة من المهن. يمتد عدد متزايد من مبادرات التدريس والبحث المبتكرة في جميع حرم جامعة تافتس ، كما يتم تشجيع التعاون بين أعضاء هيئة التدريس والطلاب في برامج البكالوريوس والدراسات العليا والمهنية عبر مدارس الجامعة على نطاق واسع.

تنصل: AAAS و EurekAlert! ليست مسؤولة عن دقة النشرات الإخبارية المرسلة على EurekAlert! من خلال المؤسسات المساهمة أو لاستخدام أي معلومات من خلال نظام EurekAlert.


الحمض النووي "Palindromes" مرتبط بالمرض

في السنوات العشر الماضية ، لاحظ الباحثون في مجال استقرار الجينوم أن أنواعًا عديدة من السرطانات مرتبطة بالمناطق التي تنكسر فيها الكروموسومات البشرية. في الآونة الأخيرة ، اكتشف العلماء أن التكاثر البطيء أو المتغير يسبب انكسار الكروموسومات. ولكن لماذا يتوقف استنساخ الحمض النووي؟

في دراسة أجرتها جامعة تافتس نُشرت في عدد 14 يوليو من وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية ، وجد فريق من علماء الأحياء علاقة بين تسلسلات الحمض النووي الغريبة المسماة باليندروم وتأخيرات النسخ المتماثل.

اكتشف سيرجي ميركين ، أستاذ علم الأحياء في عائلة وايت في مدرسة تافتس للفنون والعلوم ، جنبًا إلى جنب مع طالبة الدراسات العليا إيرينا فوينيجو والمتعاونين كيريل لوباتشيف وفيدهيا نارايانان من معهد جورجيا للتكنولوجيا ، الوظيفة المراوغة حتى الآن لمناظر طويلة في تكرار الحمض النووي.

درس ميركين وفريقه السلوك المتناظر في الخلايا البكتيرية والخميرة والثديية لأنهم سمحوا لهم بمراقبة تكاثر الحمض النووي بطريقة أكثر تفصيلاً من النظر إلى الكروموسومات البشرية الفعلية. بناءً على الدراسات السابقة في الأنظمة النموذجية ، يتوقعون أن تكون نتائجهم قابلة للتطبيق على الكروموسومات البشرية.

يحجب الحمض النووي بشكل غير طبيعي تكاثر الجزيء

قال ميركين إنه في سياق الحياة اليومية ، فإن المتناظرات شائعة جدًا. إنها كلمات أو عبارات أو أرقام أو تسلسلات أخرى للوحدات تقرأ بنفس الطريقة في أي من الاتجاهين. "نتمتع جميعًا بأشكال متناظرة في اللغة اليومية ، مثل" رجل ، خطة ، قناة - بنما! " فهي قصيرة وذات معنى كامل ويسهل تذكرها ". تبدأ المشاكل عندما تصبح أطول. قال: "لقد توقفوا عن التفكير". "على سبيل المثال ، قل" رجل ، خطة ، قطة ، لحم خنزير ، ثيران ، يام ، قبعة ، قناة - بنما! "

أظهرت أبحاث الحمض النووي السابقة أن المتناظرات الطويلة تغير شكل الجزيء من حلزون مزدوج إلى دبوس شعر أو هيكل يشبه الصليبي في أنبوب اختبار. ومع ذلك ، لم يكن معروفًا ما إذا كانت هذه التغييرات يمكن أن تحدث داخل الخلايا ، وإذا كان الأمر كذلك ، فإنها تؤثر على عمل الحمض النووي. في هذه الدراسة ، وجد الباحثون أن المتناظرات الكبيرة تعطل آلية النسخ.

وأوضح ميركين: "يتم إجراء النسخ من خلال آلية معقدة ومتطورة ، والتي لديها مستويات عديدة من الضوابط والتوازنات لمنع حدوث" أخطاء مطبعية ". ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي متناظرات الحمض النووي الطويلة إلى تشويش آلية النسخ القوية هذه أحيانًا". تمكن الباحثون أيضًا من تحديد البنية الدقيقة التي تسبب خللًا في الحمض النووي. وقال: "في جميع الحالات ، كان تكوين بنية الحمض النووي الشبيهة بدبابيس الشعر في تناظر متماثل هو الذي تسبب في توقف التكاثر".

وجد علماء آخرون سابقًا أنه عندما يتباطأ التكرار ، تنكسر الكروموسومات. "يمكن أن يؤدي توقف تكاثر الحمض النووي إلى تكسر الكروموسومات أثناء انقسام الخلية ، مما يفسر سبب كون المتناظرات المتناظرة للحمض النووي هي نقاط ضعف جينومية."

أسفرت دراسة خلايا الخميرة عن نتيجة إضافية. وجد ميركين وفريقه أن اثنين من البروتينات داخل الخلية - Tof1 و Mrc1 - مكَّنا من التكاثر من خلال تراكيب الحمض النووي التي تشبه دبوس الشعر. قال ميركين: "قد تكون هذه البروتينات تلعب دورًا رئيسيًا في حماية الجينوم من الانهيار في متناظرات الحمض النووي".

قال ميركين إنه بدأ تجارب لمعرفة ما إذا كانت النتائج نفسها ستُلاحظ مع المتماثلات البشرية لهذه البروتينات.

تم تمويل أبحاث ميركين من قبل المعاهد الوطنية للصحة.

مصدر القصة:

المواد المقدمة من جامعة تافتس. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


العلاقة بين شكل الحمض النووي البكتيري وعرقلة آلية النسخ - علم الأحياء

في قلب انقسام الخلايا البكتيرية يوجد هيكل ديناميكي يشبه الحلقة من بوليمرات متجانسة توبولين FtsZ. تشكل هذه الحلقة سقالة لتجميع ما لا يقل عن عشرة بروتينات إضافية في منتصف الخلية ، ومن المرجح أن يشارك معظمها في إعادة تشكيل جدار الخلية الببتيدوغليكان في موقع الانقسام. يُعتقد أن هذه البروتينات ، جنبًا إلى جنب مع FtsZ ، تشكل معقدًا لانقسامًا خلويًا أو انقسامًا. في الإشريكية القولونية، يتم تجنيد مكونات divisome إلى midcell وفقًا لتسلسل هرمي خطي لافت للنظر يتنبأ بمسار التجميع التدريجي. ومع ذلك ، كشفت الدراسات الحديثة عن تعقيد غير متوقع في خطوات التجميع ، مما يشير إلى أن الخطية الظاهرة لا تعكس بالضرورة ترتيبًا زمنيًا. تتنوع الإشارات المستخدمة لتجنيد بروتينات الانقسام الخلوي للخلايا المتوسطة وتشمل التجميع الذاتي المنظم ، وتفاعلات البروتين والبروتين ، والتعرف على ركائز ببتيدوغليكان الحاجزة المحددة. هناك أيضًا دليل على وجود شبكة معقدة من التفاعلات بين هذه البروتينات وتم تحديد مجمع فرعي واحد على الأقل من بروتينات انقسام الخلايا ، والذي يتم حفظه بين بكتريا قولونية, العصوية الرقيقة و العقدية الرئوية.


يشرح نموذج الكروماتين متعدد الطبقات بنية الانحرافات الصبغية في الخلايا السرطانية

الشكل: علاقة مباشرة بين شكل الانتقالات في الخلايا السرطانية والبنية متعددة الطبقات للكروموسومات. تم الحصول على صور SKY للانتقالات المختلفة التي تتضمن الكروموسومات 1 و 3 و 5 و 10 و 16 و 20 في خط خلايا سرطان الثدي T47D من NCI-60 Drug Discovery Panel.

كان تنظيم الحمض النووي المعبأ في الكروموسومات أثناء انقسام الخلية صعبًا للغاية للدراسة التجريبية. وجد باحثون من جامعة برشلونة المستقلة أن بنية النقل في الخلايا السرطانية تظهر أن الكروموسومات تتكون من صفائح رقيقة من الكروماتين.

أثناء انقسام الخلية ، يحتوي كل كروموسوم طوري على جزيء DNA طويل للغاية مرتبط ببروتينات الهيستون ويشكل خيوط كروماتين طويلة مع العديد من النيوكليوزومات. تعتبر نماذج الكروموسوم الحالية أن الكروماتين مطوي مكونًا حلقات أو شبكات غير منتظمة. ومع ذلك ، أظهرت الدراسات المجهرية السابقة التي أجراها باحثون في مختبر الكروماتين بقيادة الأستاذ جوان رامون دابان (وحدة العلوم البيولوجية في قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية ، UAB) بشكل غير متوقع أن الكروماتين من الكروموسومات الطورية يتم طيها في لوحات متعددة الطبقات. أدى هذا الاكتشاف إلى اقتراح نموذج الصفيحة الرقيقة ، والذي يعتبر أن الكروموسومات تتكون من العديد من الطبقات المكدسة من الكروماتين الموجهة بشكل عمودي على محور الكروموسوم. لقد ظهر مؤخرًا أن هذه المنظمة يمكن أن تبرر الشكل الأسطواني المطول والخصائص الميكانيكية للكروموسومات.

تم استخدام الصور التي تم الحصول عليها في العديد من المعامل باستخدام تقنيات مختلفة في علم الوراثة الخلوية من قبل الدكتور دابان لفحص البنية الداخلية للكروموسومات. تم قياس زاوية اتجاه نطاقي G- و R فيما يتعلق بمحور الكروموسوم متوسط ​​القيم التي تم الحصول عليها لنطاق الزاوية هذا من 88 درجة إلى 91 درجة. لوحظ هذا الاتجاه المتعامد حتى في أنحف العصابات. العصابات الفرعية الناتجة عن الانقسام الميكانيكي للعصابات الأصلية ونطاقات النسخ الرفيعة هي أيضًا متعامدة مع محور الكروموسوم. تشير هذه النتائج إلى أن النطاقات ثلاثية الأبعاد عبارة عن هياكل شبيهة بالقرص يمكن أن تكون رفيعة جدًا وأن الامتدادات القصيرة للحمض النووي يمكن أن تشغل المقطع العرضي للكروموسوم تمامًا. علاوة على ذلك ، في التبادلات الكروماتيدية الشقيقة ، تكون أسطح التوصيل الناتجة مستوية ، وزاوية الاتجاه الملحوظة لهذه الأسطح حوالي 90 درجة. أسطح الاتصال التي لوحظت في عمليات نقل الكروموسوم التي تحدث في سرطانات مختلفة وأورام خبيثة دموية هي أيضًا القيم المتوسطة لزاوية اتجاه هذه الأسطح في عمليات النقل التي تم تحليلها باستخدام تقنيات متعددة الألوان (SKY و M-FISH) تتراوح من 90 درجة إلى 92 درجة.

تفرض كل هذه الملاحظات قيودًا هندسية يجب أخذها في الاعتبار للتحقق من صحة نماذج تنظيم الكروماتين في الكروموسومات الطورية. النماذج القائمة على حلقات الكروماتين والشبكات غير المنتظمة غير متوافقة مع هذه القيود. يمكن تفسير الاتجاه المتعامد والهندسة المستوية لأسطح الاتصال في عمليات نقل الكروموسومات بسهولة إذا تم تشكيل الكروموسومات بواسطة طبقات رقيقة مكدسة من الكروماتين. هذا النموذج متعدد الطبقات متوافق أيضًا مع الاتجاه المتعامد للعصابات ، مع وجود نطاقات رفيعة ، ومع تقسيم الشريط الناتج عن تمدد الكروموسوم.

بنى هذا العمل جسرًا بين علم الأحياء البنيوي وعلم الوراثة الخلوية. نتائج هذا البحث مفيدة لفهم التنظيم ثلاثي الأبعاد للحمض النووي في الكروموسوم والأساس الهيكلي للطرق الوراثية الخلوية المستخدمة في تشخيص الأمراض الوراثية والسرطانات. تم نشر العمل في مجلة متعددة التخصصات التقارير العلمية من مجموعة نيتشر للنشر.


شاهد الفيديو: تضاعف المادة الوراثية DNA (أغسطس 2022).