رونویسی (ژنتیک)

بیوسنتز آران‌ای که روی الگویی از دی‌ان‌ای صورت می پذیرد.

رونویسی یکی از مراحل بیان ژن است که در آن، یک بخش خاص از دی‌ان‌ای توسط آران‌ای پلی‌مراز به آران‌ای پیام‌رسان (mRNA) کپی می‌شود. دی‌ان‌ای و آران‌ای هر دو از اسیدهای نوکلئیک هستند که از جفت‌بازهای نوکلئوتیدی به‌عنوان زبان مکمل استفاده می‌کنند. طی رونویسی، یک توالی دی‌ان‌ای توسط آران‌ای پلی‌مراز خوانده می‌شود، که یک رشتهٔ مکمل آران‌ای موازی ولی در جهت عکس یکدیگر را در فرایندی به‌نام رونویسی اولیه تولید می‌کند. رونویسی در مراحل زیر انجام می‌شود:

  1. آران‌ای پلی‌مراز، همراه با یک یا چند فاکتور رونویسی، به دی‌ان‌ای پروموتر متصل می‌شود.
  2. آران‌ای پلی‌مراز یک حباب رونویسی ایجاد می‌کند که دو رشته از مارپیچ دی‌ان‌ای را جدا می‌کند. این کار با شکستن پیوندهای هیدروژنی بین نوکلئوتیدهای دی‌ان‌ای مکمل انجام می‌شود.
  3. آران‌ای پلی‌مراز، نوکلئوتیدهای آران‌ای را اضافه می‌کند. (که مکمل نوکلئوتیدهای یک رشته دی‌ان‌ای است)
  4. واحدهای قند-فسفاتِ آران‌ای، با کمک آران‌ای پلی‌مراز، به‌منظور تشکیل رشتهٔ آران‌ای، تشکیل می‌شود.
  5. پیوندهای هیدروژنیِ مارپیچ آران‌ای-دی‌ان‌ای شکسته شده و رشتهٔ آران‌ای سنتزشدهٔ جدید را آزاد می‌کند.
  6. اگر سلول دارای یک هسته باشد، آران‌ای ممکن است بیشتر پردازش شود که ممکن است شامل پلی‌آدنیله شدن، کلاهک‌گذاری و پیرایش شود.
  7. آراِن‌اِی ممکن است در هسته باقی بماند یا از طریق مجموعهٔ منافذ هسته‌ای به سیتوپلاسم برود.

بخشی از دی‌ان‌ای که به یک مولکول RNA رونویسی شده‌است، یک واحد رونویسی نامیده می‌شود و حداقل یک ژن را رمزگذاری می‌کند. اگر ژن یک پروتئین را رمزگذاری کند، رونویسی یک آران‌ای پیام‌رسان (mRNA) را تولید می‌کند. mRNA، به نوبهٔ خود، به‌عنوان یک الگو برای سنتز پروتئین از طریق فرایند ترجمه (Translation) عمل می‌کند.

بخش‌های دیگری از دی‌ان‌ای ممکن است به انواع آران‌ای‌های غیر-کدکننده مانند ریزآران‌ای‌ها، آران‌ای‌های ریبوزومی (rRNA) آران‌ای حامل (tRNA), آران‌ای‌های کوچک هسته‌ای (snRNA)، آران‌ای‌های کوچک هستکی (snoRNA) یا مولکول‌های آران‌ای آنزیمی به‌نام ریبوزیم‌ها و آران‌ای بلند غیرکدکننده (IncRNA) رمزگذاری شوند.[۱] به‌طور کلی، آران‌ای به سنتز، تنظیم و پردازش کردن پروتئین‌ها کمک می‌کند؛ بنابراین نقشی اساسی در سلول‌ها ایفا می‌کند.

در ویروس‌شناسی، این اصطلاح همچنین می‌تواند در هنگام اشاره به سنتز آران‌ای پیام‌رسان از مولکول آران‌ای استفاده شود. به‌عنوان مثال، ژنوم یک آران‌ای ویروس تک‌رشته‌ای جهت منفی (-ssRNA) ممکن است یک الگو برای آران‌ای تک‌رشته‌ای جهت مثبت (ssRNA +) باشد. این به این دلیل است که رشتهٔ جهت مثبت شامل اطلاعاتی است که برای ترجمهٔ پروتئین‌های ویروسی برای تکثیر ویروس، وجود دارد. این فرایند توسط یک RNA Replicase ویروسی تسریع می‌شود.[۲]

پیشینهویرایش

یک واحد رونویسی دی‌ان‌ای که برای پروتئین رمزگذاری می‌شود، می‌تواند شامل هر دو توالی کدگذاری (که به پروتئین ترجمه می‌شود) و توالی‌های تنظیم‌کننده (که سنتز پروتئین را هدایت و تنظیم می‌کنند) باشد. توالی تنظیمی پیش از توالی کدگذاری، پنج ناحیه اصلی غیر ترجمه (5'UTR) نامیده می‌شود؛ توالی پس از توالی کدگذاری، سه ناحیه نخست غیر ترجمه (3'UTR) نامیده می‌شود.[۱] در مقایسه با همانندسازی دی‌ان‌ای، رونویسی در یک مکمل RNA که شامل اوراسیل نوکلئوتیدی (U) در تمام مواردی است که تیمین (T) در یک مکمل DNA رخ داده‌است، نتیجه می‌شود. تنها یکی از دو رشته دی‌ان‌ای، به‌عنوان یک الگو برای رونویسی عمل می‌کند. رشته Antisense DNA توسط آران‌ای پلیمراز از انتهای ۳ 'تا انتهای ۵' در طی رونویسی خوانده می‌شود. آران‌ای مکمل در جهت مخالف، در جهت ۵ به ۳، ایجاد می‌شود، مطابق با دنباله ای از زنجیره معنی به استثناء تعویض یوراسیل به تیمین. این جهت برای این است که آران‌ای پلیمراز تنها می‌تواند نوکلئوتیدها را به انتهای ۳ از زنجیرهٔ آران‌ای پیام‌رسان در حال رشد اضافه کند. این استفادهٔ تنها از رشتهٔ ۳ به ۵ دی‌ان‌ای نیاز به قطعات اکازاکی که در تکرار دی‌ان‌ای دیده می‌شود را از بین می‌برد.[۱] همچنین نیاز به یک آغازگر آران‌ای برای آغاز سنتز آران‌ای، همان‌طور که در مورد تکثیر دی‌ان‌ای نیز هست، حذف می‌شود. رشتهٔ غیرمتمرکز دی‌ان‌ای، رشتهٔ کدگذاری نامیده می‌شود، زیرا دنباله آن همان رونوشت جدید آران‌ای ایجاد شده‌است (به جز جایگزین یوراسیل به تیمین). این رشته‌است که طبق توافق در هنگام ارائهٔ توالی دی‌ان‌ای استفاده می‌شود.[۳] رونویسی برخی از مکانیسم‌های اصلاح را دارد، اما آن‌ها از نظر تعداد، کمتر و از نظر مؤثر بودن نیز کمتر از کنترل‌های همانندسازی دی‌ان‌ای هستند. در نتیجه، رونویسی دارای احتمال خطای بیشتری نسبت به همانندسازی دی‌ان‌ای است.[۴]

مراحل اصلیویرایش

رونویسی در چهار مرحله آغاز، پروموتر اسکیپ، طویل شدن و خاتمه انجام می‌شود.[۵]

آغازویرایش

 
مرحله آغاز رونویسی (RNAP = آران‌ای-پلی‌مراز)

رونویسی با اتصال آران‌ای پلیمراز همراه با یک یا چند فاکتور رونویسی عمومی آغاز می‌شود تا یک توالی خاص دی‌ان‌ای که به‌عنوان پروموتر شناخته می‌شود به منظور ایجاد پروموتر بسته آران‌ای پلیمراز تشکیل شود.

در کمپلکس پروموتور بسته، دی‌ان‌ای همچنان دورشته‌ای است.[۵] در این هنگام آران‌ای پلیمراز به کمک یک یا چند فاکتور رونویسی کلی تقریباً ۱۴ جفت باز دی‌ان‌ای را باز می‌کند تا یک کمپلکس باز آران‌ای پلیمراز-پروموتر ایجاد کند. در کمپلکس باز، دی‌ان‌ای پروموتر تا حدی بدون پیچ‌خوردگی و تک‌رشته‌ای است. دی‌ان‌ای تک‌رشته‌ای در معرض حباب رونویسی قرار می‌گیرد.[۵] در این هنگام، آران‌ای پلیمراز با کمک یک یا چند فاکتور رونویسی عمومی یک محل شروع رونویسی را در حباب رونویسی انتخاب می‌کند و به NTP آغاز شده و NTP گسترش یافته (یا یک پرایمر کوتاه آران‌ای و یک NTP گسترش یافته) متصل می‌شود که مکمل مسیر توالی محل رونویسی است، و تشکیل یک رابط را برای تولید یک محصول اولیهٔ آران‌ای تسهیل می‌کند.[۵] در باکتری RNA پلیمراز holoenzyme متشکل از پنج زیر واحد است:۲ زیرواحد α، ۱ زیر واحد β و۱زیر واحد ω. در باکتری‌ها، یک فاکتور رونویسی عمومی آران‌ای شناخته‌شده به عنوان عامل سیگما وجود دارد. آنزیم هسته ای آران‌ای پلیمراز به عامل رونویسی باکتریایی (سیگما) برای ایجاد آران‌ای پلیمراز هولوآنزیم متصل می‌شود و سپس به پروموتر متصل می‌شود. (آران‌ای پلیمراز holoenzyme این‌طور تعریف می‌شود، زمانی که واحد سیگما به آنزیم آران‌ای پلیمراز هسته‌ای متصل می‌شود که شامل ۲ واحد α، ۱ β واحد و ۱ واحد β ' است).[۵]در آرکی‌ها و یوکاریوت‌ها آران‌ای پلیمراز حاوی زیرمجموعه‌های همولوگ با هر یک از پنج زیر واحد آران‌ای پلیمراز در باکتری است و همچنین حاوی زیرمجموعه‌های اضافی نیز می‌باشد. در آرکی‌ها و یوکاریوت‌ها عملکردهای فاکتور رونویسی باکتریایی سیگما توسط عوامل متعدد رونویسی عمومی انجام می‌شود که با هم کار می‌کنند.[۵] در آرکی، سه عامل رونویسی عمومی وجود دارد: TBP, TFB و TFE. در یوکاریوت‌ها در رونویسی وابسته به آران‌ای پلیمراز II، شش فاکتور عمومی رونویسی وجود دارد: TFIIA, TFIIB (یک ارتولوگ از TFB آزکی‌ها)، TFIID(یک فاکتور چند زیر واحدی که واحد کلیدی آن TBP است که ارتولوگ TBP ارکی‌ها است)، TFIIE (ارتولوگ TFE ارکی‌ها)، TFIIF , TFIIH در آرکی‌ها و یوکاریوت‌ها کمپلکس بستهٔ آران‌ای پلیمراز-پروموتر معمولاً به عنوان کمپلکس preinitiation اشاره می‌شود.[۶] آغاز رونویسی توسط پروتئین‌های اضافی شناخته شده به عنوان activators (فعال کننده‌ها) و repressors (ممانعت کننده‌ها) تنظیم می‌شود و در بعضی موارد، coactivators یا corepressors، که تنظیم کنندهٔ شکل‌گیری و عملکرد مجموعه پیچیده رونویسی است، مرتبط می‌باشند.[۵]

پروموتر اسکیپویرایش

 
مرحله ادامه رونویسی

بعد از اینکه اولین باند سنتز شد، RNA پلیمراز باید از پروموترجدا شود. در طول این زمان تمایل به انتشار رونوشت RNA و تولید رونوشت‌های کوتاه شده وجود دارد. این حالت را abortive initiation یا آغاز ناهنجاری می‌نامند که هم در ارکی‌ها و هم در پروکاریوت‌ها رایج است.[۷] آغاز ناهنجاری همچنان ادامه دارد تا زمانی که یک محصول RNA از یک آستانه حدود تقریباً ۱۰ نوکلئوتید سنتز شود، در آن نقطه فرار پروموتر اتفاق می‌افتد و یک کمپلکس رونویسی بلند تشکیل می‌شود. به‌طور مکانیکی، فرار پروموتورها از طریق شکستن دی‌ان‌ای انجام شده و انرژی لازم برای شکستن تعاملات بین RNA پلیمراز هولوآنزیم و پروموتر را فراهم می‌کند.[۸]

در باکتری‌ها، از لحاظ تاریخی تصور می‌شد که بعد از ترمیم پروموتور، عامل سیگما عیناً آزاد می‌شود. این تئوری به عنوان مدل ملزم کننده انتشار شناخته شده بود با این حال داده‌های بعدی نشان دادند بر اساس و پس از برداشتن پروموتر، عامل سیگما با توجه به یک مدل تصادفی که به عنوان مدل انتشار تصادفی شناخته می‌شود، منتشر می‌شود.[۹]

در یوکاریوت‌ها در روی RNA پلیمراز II وابسته به پروموتور بر برداشتن پرومتور TFIIH phosphorylates serine 5 در C ترمینال دومین RNA پلیمراز منجر به استخدام کپینگ انزیم(CE) می‌شود. هنوز مکانیسم دقیقی که چگونه CE باعث تحریک برداشت پروموتور می‌شود شناخته نشده‌است.[۱۰][۱۱]

امتدادویرایش

یک رشتهٔ دی‌ان‌ای الگو (یا رشتهٔ کدشونده) به عنوان یک الگو برای سنتز RNA استفاده می‌شود. همان‌طور که رونویسی ادامه می‌یابد RNA پلیمراز از رشته الگو عبور می‌کند و از مکمل جفت بازها با الگوی دی‌ان‌ای برای ایجاد یک کپی RNA (که در طول گذر طویل می‌شوند) استفاده می‌کند. اگر چه RNA پلیمراز از رشتهٔ الگو از ۳`→۵` عبور می‌کند رشتهٔ کد شده (غیر الگو) و RNA جدید ایجاد شدهٔ تواند به عنوان نقاط مرجع مورد استفاده قرار گیرد بنابراین رونویسی می‌تواند از۳` →۵` اتفاق بیفتداین اتفاق باعث می‌شود یک نسخه دقیق مانند رشته الگو حاصل شود (با این تفاوت که به جای تیمین، یوراسیل جایگزین می‌شود و مولکول‌های نوکلئوتید با قند ۵ کربنه در جایی که دی‌ان‌ای دارای دئوکسی ریبوز (یک اکسیژن کمتر) در اسکلت ساختمانی و فسفات می‌باشد ترکیب می‌شوند.

رونویسی mRNA نیازمند چندین RNA پلیمراز از یک الگو تک رشته‌ای دی‌ان‌ای و چندین دور رونویسی است که موجب تقویت یک mRNA خاص می‌شود همچنین بسیاری از مولکول‌های mRNA را می‌توان به سرعت از یک نسخه از یک ژن تولید کرد. میزان طول مشخص شده در پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها حدود ۱۰ تا 100 nts/sec است.[۱۲] در یوکاریوت‌ها با این حال نوکلئوزوم‌ها به عنوان موانع عمده ای برای ترک کردن پلیمرازها در طول رونویسی عمل می‌کنند. در این موجودات، موانع ناشی از نوکلئوزوم‌ها می‌توانند با عوامل طویل سازی رونویسی مانند TFIIS تنظیم شوند.[۱۳][۱۴] طویل شدن همچنین شامل مکانیسم اصلاح نیز می‌باشد که می‌تواند عوامل اشتباه جایگذاری شده را جایگزین کند. این ممکن است با وقفه ای کوتاه طی رونویسی صورت گیرد که باعث می‌شود عوامل مناسب ویرایش RNA بتوانند به درستی متصل شوند. این وقفه‌ها ممکن است به دلیل ذاتی خود RNA پلیمراز یا به علت وظیفه ساختار کروماتین باشد.[۱۵]

خاتمهویرایش

 
مرحله پایان رونویسی

باکتری‌ها از دو روش مختلف برای ختم رونویسی استفاده می‌کنند - ختم مستقل از Rho و وابسته به Rho. در خاتمه مستقل از Rho، رونویسی RNA وقتی متوقف می‌شود که مولکول RNA سنتز شده جدید به شکل یک حلقه سنجاق سر غنی با G-C را تشکیل دهد. هنگامی که شکل گیره مو می‌گیرد، تنش مکانیکی پیوند rU-dA را از بین می‌برد، و در این حال hybrid DNA-RNA را پر می‌کند. جدا کردن poly-U به بیرون از محل فعال RNA پلیمراز رونویسی را خاتمه می‌دهد.[۱۶]

در نوع وابسته به Rho یک عامل پروتئینی که "Rho" نامیده می‌شود، تعامل بین الگو و mRNA را بی‌ثبات می‌کند بنابراین انتشارmRNA تازه سنتز شده از کمپلکس، طویل شدگی را سبب می‌شود. خاتمهٔ رونویسی در یوکاریوت‌ها کمتر از باکتری‌ها قابل درک است ولی شامل شکافتن رونویسی جدید و به دنبال آن افزودن آدنین به الگوی مستقل در پایانه ۳` در مکانیسمی تحت عنوان polyadenylation است. (انتهای ۳' از RNA جدید توسط مجموعه‌ای از پروتئینها شکافته می‌شود. این پروتئین‌ها سپس دنبالهٔ آدنین را در انتهای 3' RNA تولید می‌کنند)[۱۷]

مهارکننده‌هاویرایش

مهارکننده‌های رونویسی می‌توانند به‌عنوان آنتی‌بیوتیک‌ها مثلاً در برابر باکتری‌های بیماری‌زا (ضد باکتری‌ها) و قارچ‌ها (ضد قارچ‌ها) استفاده شوند. یک نمونه از آنتی باکتریال، ریفامپیسین است که رونویسی دی‌ان‌ای باکتری به mRNA را مهار می‌کند بوسیلهٔ مهار RNA پلیمراز وابسته به دی‌ان‌ای، بوسیله اتصال بتا زیر واحد آن، در حالی که ۸ هیدروکسی کینولین یک مهار کننده رونویسی ضد قارچی است.[۱۸] اثرات متیلاسیون هیستون نیز ممکن است برای مهار عملکرد رونویسی باشد.

مهارکننده‌های اندوژنویرایش

در مهره‌داران، اکثر پروتئین‌های ژنی شامل جزیره CpG با سایت‌های CpG متعدد است.[۱۹] وقتی که بسیاری از سایت‌های CpG پروموتر ژنی متیله شوند، ژن، مهار می‌شود (خاموش می‌شود).[۲۰] سرطان‌های کولورکتال معمولاً ۳ تا ۶ محرک جهش و ۳۳ تا ۶۶ جهش رونده دارند.[۲۱] با این حال، مهار رونویسی (خاموش شدن) ممکن است اهمیت بیشتری نسبت به جهش در ایجاد پیشرفت به سرطان داشته باشد. به عنوان مثال، در سرطانهای کولورکتال، حدود ۶۰۰ تا ۸۰۰ ژن توسط متیلاسیون جزیره CpG رونویسی می‌شوند (به تنظیم رونویسی در سرطان نگاه کنید). سرکوب رونویسی در سرطان همچنین می‌تواند با مکانیزم‌های دیگری از قبیل بیان تغییرات میکرو RNAها رخ دهد.[۲۲] در سرطان پستان، سرکوب رونوشت BRCA1 ممکن است با بیان بیش از حد microRNA-182 توسط hypermethylation از promoter BRCA1 رخ دهد.

عوامل رونویسیویرایش

واحدهای رونویسی فعال در هسته، در سایت‌های گسسته به نام کارخانه‌های رونویسی یا یوکروماتین خوشه‌بندی می‌شوند. چنین سایت‌هایی را می‌توان با اجازه دادن به پلیمرازهای درگیر گسترش رونوشت خود در پیش برچسب (Br-UTP یا Br-U) و ایمن‌سازی برچسب RNA نوظهور، نشان داده شوند. کارخانه‌های رونویسی همچنین می‌توانند با استفاده از فلورسانس در موقعیت هیبریداسیون یا مشخص شده توسط آنتی‌بادی‌هایی که در برابر پلیمرازها مشخص شده‌اند، موضعی باشند. حدود ۱۰٬۰۰۰ کارخانه در هسته سلول HeLa وجود دارد که شامل ۸۰۰۰ کارخانه پلیمراز II و حدود ۲٬۰۰۰ کارخانه پلیمراز III است. هر کارخانه پلیمراز II حاوی حدود ۸ پلیمراز است. همان‌طور که بیشتر واحدهای فعال رونویسی تنها با یک پلیمراز همراه است، هر کارخانه معمولاً شامل حدود ۸ واحد رونویسی مختلف است. این واحدها ممکن است از طریق promoters یا تقویت کننده‌ها همراه باشند، با حلقه‌هایی که یک حباب را در اطراف عامل تشکیل می‌دهند.[۲۳]

تاریخچهویرایش

یک مولکول که اجازه می‌دهد تا مواد ژنتیکی به عنوان یک پروتئین شناخته شود، اولین بار توسط فرانسیس ژاکوب و ژاک مونو مطرح شد. Severo Ochoa در سال ۱۹۵۹ جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی را برای توسعه یک فرایند سنتز آران‌ای با آزمایش برون‌تنی با فسفوریلاز پلی‌نوکلئوتیدی به‌دست‌آورد که برای شکستن کد ژنتیک مفید بود. سنتز آران‌ای توسط آران‌ای پلیمراز در سال ۱۹۶۵ توسط آزمایشگاه‌های مختلف آزمایش شد. با این حال، آران‌ای که توسط این آنزیم‌های سنتز شده بود دارای خواصی بود که نشان دهنده وجود یک فاکتور اضافی که نیازمند به اتمام رساندن اصلاح رونویسی به درستی بود.

در سال ۱۹۷۲ والتر فایر اولین فرد بود که واقعاً آنزیم متوقف کننده را اثبات کرد.

راجر دی کورنبرگ برای مطالعات خود در "اساس مولکولی رونویسی یوکاریوت " برنده جایزه نوبل سال ۲۰۰۶ در شیمی شد.[۲۴]

اندازه‌گیری و شناساییویرایش

رونویسی می‌تواند به روشهای مختلف اندازه‌گیری و شناسایی شود:

تست رونویسی G-Less Cassette: اندازه‌گیری قدرت پروموتور

تست رونویسی: Run-offسایت‌های شروع رونویسی را شناسایی می‌کند (TSS)

آزمایش هسته ای: اندازه‌گیری فراوانی نسبی رونوشت‌های جدید ایجاد شده‌است

تست حفاظت RNase و Chip-Chip RNAP: شناسایی سایت‌های فعال رونویسی

RT-PCR: میزان فراوانی مطلق سطوح کل RNA یا هسته را اندازه‌گیری می‌کند، اما ممکن است با میزان رونویسی متفاوت باشد

Microarrays DNA: میزان فراوانی نسبی کل سطوح کل یا RNA هسته را اندازه‌گیری می‌کند؛ با این حال، این محاسبه ممکن است با نرخ رونویسی متفاوت باشد.

Hybridization in situ: حضور یک رونوشت را تشخیص می‌دهد

برچسب زدن MS2: با ترکیب حلقه‌های ساقه RNA، مانند MS2، به یک ژن، این تبدیل به RNA سنتز شده جدید تبدیل می‌شود. سپس حلقه‌های ساقه را می‌توان با استفاده از ترکیب پروتئین GFP و پروتئین پوشش MS2 شناسایی کرد که دارای ارتباط متقابل خاصی با حلقه‌های ساقه MS2 است. استخدام GFP به سایت رونویسی به صورت یک نقطهٔ فلورسنت تجسم می‌شود. این رویکرد جدید نشان داده‌است که رونویسی در انفجارهای متناوب یا پالس‌ها رخ می‌دهد (نگاه کنید به ریزش موازی). با استثناء قابل توجه در تکنیک‌های in situ، اکثر روش‌های دیگر متوسط جمعیت سلولی را تأمین می‌کنند و قادر به تشخیص این ویژگی اساسی ژن نیستند.[۲۵] بلوط شمالی: روش سنتی، و تا زمان ظهور RNA-Seq، بیشترین از نظر کمّی بودن است RNA-Seq: تکنیکهای توالی نسل بعدی را برای رونویسی کامل ترانسکتیکوم‌ها استفاده می‌کند، که اجازه اندازه‌گیری فراوانی نسبی RNA، و همچنین تشخیص تغییرات اضافی مانند ژن‌های همجوشی، ویرایش‌های پس از رونویسی و سایت‌های جدید رشته را می‌دهد.

رونویسی معکوسویرایش

برخی از ویروس‌ها (مانند اچ‌آی‌وی) توانایی رونویسی RNA و تبدیل آن به دی‌ان‌ای را دارند. اچ‌آی‌وی دارای ژنوم RNA است که بر اثر رونویسی معکوس به دی‌ان‌ای تبدیل شده‌است. دی‌ان‌ای حاصل می‌تواند با ژنوم دی‌ان‌ای میزبان ادغام شود. آنزیم اصلی برای سنتز دی‌ان‌ای از یک الگوی RNA، ترانس کریپتاز معکوس نامیده می‌شود. در مورد HIV، ترانس کریپتاز معکوس، مسئول سنتز رشتهٔ دی‌ان‌ای مکمل (cDNA) به ژنوم RNA ویروسی است. سپس آنزیم ریبونوکلئاز H، رشتهٔ RNA را اصلاح می‌کند و آنزیم رونوشت‌بردار معکوس یک رشتهٔ مکمل دی‌ان‌ای را می‌سازد تا یک ساختار دی‌ان‌ای دورشته‌ای مارپیچی (cDNA) را تشکیل دهد. cDNA توسط آنزیم اینتگراز (که باعث می‌شود که سلول میزبان پروتئین‌های ویروسی ای تولید کند که این ذرات دوباره وارد ویروسی جدید می‌شوند) وارد ژنوم سلول میزبان شده و با آن ادغام می‌شود. در HIV، پس از این، سلول میزبان وارد دوره آپوپتوز لنفوسیت‌های تی می‌شود.[۲۶] با این حال در دیگر رتروویروس‌ها، سلول پس از جوانه زدن ویروس‌ها به خارج سلول، سالم باقی می‌ماند. برخی از سلول‌های یوکاریوتی دارای آنزیمی با فعالیت رونویسی معکوس به نام تلومراز هستند. تلومراز آنزیمی برای رونویسی معکوس است که باعث افزایش طول انتهای کروموزوم‌های خطی می‌شود. تلومراز دارای یک الگو RNA است که از آن توالی تکراری دی‌ان‌ای یا دی‌ان‌ای بدون رمز تولید می‌کند. این توالی مکرر از دی‌ان‌ای، تلومر نامیده می‌شود و می‌تواند به عنوان «کلاهک» برای یک کروموزوم مورد توجه قرار گیرد. این مهم است زیرا که هر بار یک کروموزوم خطی تکثیر می‌شود، کوتاه می‌شود. در فرایند کوتاه شدن، این دی‌ان‌ای بدون رمز و کلاهک که قسمت‌های غیرضروری و تکراری دی‌ان‌ای هستند و دورتر از انتهای کروموزوم هستند را به جای بخش‌های دارای رمز دی‌ان‌ای برای ساختن پروتئین، حذف می‌کند. تلومراز اغلب در سلول‌های سرطانی فعال می‌شود تا سلول‌های سرطانی را قادر سازد تا ژنوم‌های خود را به‌طور نامحدود تکثیر کنند بدون اینکه از بخش‌های دی‌ان‌ای که برای پروتئین رمزگذاری شده‌اند، استفاده شود. فعال شدن تلومراز می‌تواند بخشی از پروسه ای باشد که سلول‌های سرطانی را جاودانه می‌کند. ثابت شده‌است که عوامل جاودانگی سلول‌های سرطانی (طولانی کردن تلومرها) به وسیله تلومراز در ۹۰ درصد تمامی تومورهای سرطان زای درون تنی فعالند و ۱۰ درصد باقی مانده، به روش دیگری توسط تلومرها نگهداری می‌شوند که به این روش ALT یا روش جایگزین افزایش طول تلومراز می‌گویند.[۲۷]

جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش

  1. ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ Eldra P. Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin. Biology, 8th Edition, International Student Edition. Thomson Brooks/Cole. شابک ‎۹۷۸−۰۴۹۵۳۱۷۱۴۲
  2. Koonin EV, Gorbalenya AE, Chumakov KM (July 1989). "Tentative identification of RNA-dependent RNA polymerases of dsRNA viruses and their relationship to positive strand RNA viral polymerases". FEBS Letters. 252 (1–2): 42–6. doi:10.1016/0014-5793(89)80886-5. PMID 2759231.
  3. "DNA Strands". www.sci.sdsu.edu. Archived from the original on 27 October 2017. Retrieved 1 May 2018.
  4. Berg J, Tymoczko JL, Stryer L (2006). Biochemistry (6th ed.). San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-8724-5.
  5. ۵٫۰ ۵٫۱ ۵٫۲ ۵٫۳ ۵٫۴ ۵٫۵ ۵٫۶ Watson JD, Baker TA, Bell SP, Gann AA, Levine M, Losick RM (2013). Molecular Biology of the Gene (7th ed.). Pearson.
  6. Roeder, Robert G. (1991). "The complexities of eukaryotic transcription initiation: regulation of preinitiation complex assembly". Trends in Biochemical Sciences. 16: 402–408. doi:10.1016/0968-0004(91)90164-Q. ISSN 0968-0004.
  7. Goldman SR, Ebright RH, Nickels BE (May 2009). "Direct detection of abortive RNA transcripts in vivo". Science. 324 (5929): 927–8. doi:10.1126/science.1169237. PMC 2718712. PMID 19443781.
  8. Revyakin A, Liu C, Ebright RH, Strick TR (November 2006). "Abortive initiation and productive initiation by RNA polymerase involve DNA scrunching". Science. 314 (5802): 1139–43. doi:10.1126/science.1131398. PMC 2754787. PMID 17110577.
  9. Raffaelle M, Kanin EI, Vogt J, Burgess RR, Ansari AZ (November 2005). "Holoenzyme switching and stochastic release of sigma factors from RNA polymerase in vivo". Molecular Cell. 20 (3): 357–66. doi:10.1016/j.molcel.2005.10.011. PMID 16285918.
  10. Mandal SS, Chu C, Wada T, Handa H, Shatkin AJ, Reinberg D (May 2004). "Functional interactions of RNA-capping enzyme with factors that positively and negatively regulate promoter escape by RNA polymerase II". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (20): 7572–7. doi:10.1073/pnas.0401493101. PMC 419647. PMID 15136722.
  11. Goodrich JA, Tjian R (April 1994). "Transcription factors IIE and IIH and ATP hydrolysis direct promoter clearance by RNA polymerase II". Cell. 77 (1): 145–56. doi:10.1016/0092-8674(94)90242-9. PMID 8156590.
  12. Milo, Ron; Philips, Rob. "Cell Biology by the Numbers: What is faster, transcription or translation?". book.bionumbers.org. Archived from the original on 20 April 2017. Retrieved 8 March 2017.
  13. Hodges C, Bintu L, Lubkowska L, Kashlev M, Bustamante C (July 2009). "Nucleosomal fluctuations govern the transcription dynamics of RNA polymerase II". Science. 325 (5940): 626–8. doi:10.1126/science.1172926. PMC 2775800. PMID 19644123.
  14. Fitz V, Shin J, Ehrlich C, Farnung L, Cramer P, Zaburdaev V, Grill SW (2016). "Nucleosomal arrangement affects single-molecule transcription dynamics". Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (45): 12733–12738. Archived from the original on 2018-05-01.
  15. Yukihara; et al. (1985). "Eukaryotic transcription: a summary of research and experimental techniques". Journal of Molecular Biology. 14 (21): 56–79.
  16. Richardson JP (September 2002). "Rho-dependent termination and ATPases in transcript termination". Biochimica et Biophysica Acta. 1577 (2): 251–260. doi:10.1016/S0167-4781(02)00456-6. PMID 12213656.
  17. Lykke-Andersen S, Jensen TH (October 2007). "Overlapping pathways dictate termination of RNA polymerase II transcription". Biochimie. 89 (10): 1177–82. doi:10.1016/j.biochi.2007.05.007. PMID 17629387.
  18. 8-Hydroxyquinoline info بایگانی‌شده در ۲۲ مارس ۲۰۲۱ توسط Wayback Machine from SIGMA-ALDRICH. Retrieved Feb 2012
  19. Saxonov S, Berg P, Brutlag DL (January 2006). "A genome-wide analysis of CpG dinucleotides in the human genome distinguishes two distinct classes of promoters". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (5): 1412–7. doi:10.1073/pnas.0510310103. PMC 1345710. PMID 16432200.
  20. Bird A (January 2002). "DNA methylation patterns and epigenetic memory". Genes & Development. 16 (1): 6–21. doi:10.1101/gad.947102. PMID 11782440.
  21. Vogelstein B, Papadopoulos N, Velculescu VE, Zhou S, Diaz LA, Kinzler KW (March 2013). "Cancer genome landscapes". Science. 339 (6127): 1546–58. doi:10.1126/science.1235122. PMC 3749880. PMID 23539594.
  22. Tessitore A, Cicciarelli G, Del Vecchio F, Gaggiano A, Verzella D, Fischietti M, Vecchiotti D, Capece D, Zazzeroni F, Alesse E (2014). "MicroRNAs in the DNA Damage/Repair Network and Cancer". International Journal of Genomics. 2014: 820248. doi:10.1155/2014/820248. PMC 3926391. PMID 24616890.
  23. Papantonis A, Kohro T, Baboo S, Larkin JD, Deng B, Short P, Tsutsumi S, Taylor S, Kanki Y, Kobayashi M, Li G, Poh HM, Ruan X, Aburatani H, Ruan Y, Kodama T, Wada Y, Cook PR (November 2012). "TNFα signals through specialized factories where responsive coding and miRNA genes are transcribed". The EMBO Journal. 31 (23): 4404–14. CiteSeerX 10.1.1.919.1919. doi:10.1038/emboj.2012.288. PMC 3512387. PMID 23103767.
  24. "Chemistry 2006". Nobel Foundation. Archived from the original on March 15, 2007. Retrieved March 29, 2007.
  25. Raj A, van Oudenaarden A (October 2008). "Nature, nurture, or chance: stochastic gene expression and its consequences". Cell. 135 (2): 216–26. doi:10.1016/j.cell.2008.09.050. PMC 3118044. PMID 18957198.
  26. Kolesnikova IN (2000). "Some patterns of apoptosis mechanism during HIV-infection". Dissertation (به روسی). Archived from the original on July 10, 2011. Retrieved February 20, 2011.
  27. Cesare AJ, Reddel RR (May 2010). "Alternative lengthening of telomeres: models, mechanisms and implications". Nature Reviews. Genetics. 11 (5): 319–30. doi:10.1038/nrg2763. PMID 20351727.

  • آلبرت لنینگر، مایکل کاکس، دیویدلی نلسون (۱۳۸۵اصول بیوشیمی لنینجر، ترجمهٔ رضا محمدی، آییژ، شابک ۹۶۴-۸۳۹۷-۰۵-۸
  • Berg J, Tymoczko JL, Stryer L (2006). Biochemistry (6th ed. ed.). San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-8724-5.
  • Robert J. Brooker Genetics: analysis and principles. 2nd edition. (New York: McGraw-Hill 2005) Chapter 12 «Gene transcription and RNA modification" pp. 318–325.
  • Mohamed Ouhammouch, Robert E. Dewhurst, Winfried Hausner, Michael Thomm, and E. Peter Geiduschek (2003). «Activation of archaeal transcription by recruitment of the TATA-binding protein". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 100 (9): 5097. doi:10.1073/pnas.0837150100. PMID 12692306.
  • «Chemistry 2006». Nobel Foundation. http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2006/. Retrieved on 2007-03-29.