معلومة

ما هي mRNAs التي تدخل الأجسام P؟

ما هي mRNAs التي تدخل الأجسام P؟


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.

تعتبر أجسام المعالجة (P -odies) بؤرًا مميزة داخل سيتوبلازم الخلية حقيقية النواة تتكون من العديد من الإنزيمات المشاركة في دوران الرنا المرسال (المرجع). يلعبون دورًا أساسيًا في إسكات / تدخل الحمض النووي الريبي ، لا سيما كاستجابة مضادة للفيروسات ، نظرًا لأنهم الموقع الرئيسي لـ RISCs المرتبط بـ siRNA (صغير متداخل مرتبط بـ RNA صغير متاح-أناnduced سألم جomplexes) لتحطيم mRNA مع أصل خارجي. بعض mRNAs التي تدخل الأجسام P ثم تغادر وتعيد بدء الترجمة ، وآلية التبديل لهذا غير مفهومة حاليًا.

ومع ذلك ، ليس من الواضح ما إذا كان الكل تمر mRNAs عبر الأجسام P في وقت ما ، عندما لا تشارك بنشاط في الترجمة. هل هناك خطوة منفصلة يتم من خلالها تجنيد mRNAs من أصل خارجي على وجه التحديد (أو بسرعة أكبر) في الأجسام P - وإذا حدث هذا ، فكيف يتم استهدافها على وجه التحديد لهذا الامتصاص؟

يبدو غريباً إلى حد ما إذا تطور RNAi لإعطاء الفيروسات هدفين مستقلين للتهرب ، ولكن إذا كان الشرط الوحيد للتجنيد في P-body (ومن المحتمل أن يتدهور عبر RNAi) هو عدم المشاركة حاليًا في الترجمة ، أليس كذلك؟ من أجل ترجمة البروتينات الفيروسية بدرجة أكبر (وبالتالي تأجيل الحركة إلى P-body)؟ لا أفهم حقًا سبب عدم حدوث معالجة الرنا المرسال في السيتوبلازم.

تقول الورقة المذكورة أعلاه: "تشير الأدلة المتاحة إلى أن الأجسام P هي مواقع تتراكم فيها جزيئات mRNA التي لم يتم ترجمتها ، ويتم دمج المعلومات التي تحملها البروتينات المرتبطة والـ RNA التنظيمي ، ويتقرر مصيرها - إما الترجمة أو الإسكات أو الاضمحلال" ، ولكن هذا من عام 2007 وأنا أعلم أن RNAi هو مجال سريع الحركة للغاية.


لا أفهم حقًا سبب عدم حدوث معالجة الرنا المرسال في السيتوبلازم.

لكي نكون واضحين ، توجد أجسام P في السيتوبلازم (أي لا يتم فصلها بواسطة غشاء). يوجد أيضًا تبادل ديناميكي للمكونات بين مركب البروتين النووي والبركة السيتوبلازمية الحرة (1):

يتم توزيع معظم مكونات الجسم P بشكل منتشر في جميع أنحاء السيتوبلازم بالإضافة إلى كونها موضعية في أجسام P. لا تزال المعلومات الكمية المتعلقة بتجزئة هذه البروتينات بين السيتوبلازم والأجسام P مفقودة ، ولكن بالنظر إلى حجم أجسام P بالنسبة إلى تلك الموجودة في السيتوبلازم ، يمكن أن يكون الجزء السيتوبلازمي المنتشر أكبر بشكل ملحوظ ، على الرغم من أن تركيز عوامل تحلل الرنا المرسال قد يكون تكون أعلى بكثير في أجسام P. أيضًا ، تتبادل مكونات الجسم P ديناميكيًا مع التجمع السيتوبلازمي ، مما يشير إلى أن إنزيمات الانحلال والمنشطات المشتركة لا تقتصر على أجسام P. لذلك ، من المحتمل أن يحدث تحلل الرنا المرسال أيضًا ، وربما يبدأ ، في السيتوبلازم المنتشر ، وأن الأجسام P تنشأ عن طريق ارتباط وسيطة تحلل الرنا المرسال الناجم عن التفاعلات بين إنزيمات الانحلال والعوامل المساعدة. من المتوقع أن يؤدي تركيز وسيطة تحلل الرنا المرسال وإنزيمات تحلل الرنا المرسال في الأجسام P إلى زيادة سرعة التحلل ، وبالتالي تقليل أي منافسة محتملة بين أجزاء الحمض النووي الريبي هذه والرنا المرسال الطبيعي للحد من البروتينات الخلوية المشاركة في تنظيم الرنا المرسال.


لست واضحا بشأن ما إذا كان الكل تمر mRNAs عبر الأجسام P في وقت ما ، عندما لا تشارك بنشاط في الترجمة.

يمكن أيضًا أن تتحلل مرنا بواسطة exosomes (1):

في الخلايا حقيقية النواة ، يحدث تحلل الرنا المرسال عن طريق مسارين بديلين ، كلاهما مسبوق بإزالة ذيل بولي (A) بواسطة deadenylases. باتباع هذه الخطوة الأولى للحد من المعدل ، يمكن أن تخضع mRNAs 3 '→ 5' تسوس حل خارجي للنووية ، والذي يتم تحفيزه بواسطة exosome ... بدلاً من ذلك ، بعد الموت ، تتم إزالة بنية الغطاء بواسطة إنزيم decapping DCP2 ، مما يجعل mRNA عرضة لـ 5 '→ 3 'الهضم بواسطة XRN1 [بروتين مرتبط بالجسم P].

وانظر أيضا (2) وهذه الصورة فيه:


إذا كان الشرط الوحيد للتجنيد في P-body (ومن المحتمل أن تتحلل عبر RNAi) هو عدم المشاركة حاليًا في الترجمة ، ألن يؤدي ذلك إلى اختيار البروتينات الفيروسية لتكون مترجمة بدرجة أكبر؟

هذا ، في الواقع ، ليس الشرط (3)

إن تجنيد mRNA إلى PBs ليس حدوثًا لعدم الترجمة ، بل يتطلب إسكاتًا نشطًا عبر آليات miRNA أو RNAi.

يشيرون إلى ورقة أخرى (4):

أظهرت الدراسات الحديثة التي أجريت على خلايا الثدييات أن سلامة الجسم P ليست مطلوبة من أجل تسوس الرنا المرسال بوساطة ARE أو إسكات بوساطة RNAs صغيرة متداخلة خارجية أو مكملة جزئيًا (siRNAs). في هذه الدراسة ، قمنا بالتحقيق في متطلبات سلامة الجسم P في NMD ، واضمحلال mRNA ، وإسكات بوساطة miRNAs و RNAs مزدوج الشريطة (dsRNAs). نظهر أن هذه المسارات لا تتأثر في الخلايا التي تفتقر إلى أجسام برية من النوع P. ومع ذلك ، على الرغم من أن الأجسام P ليست مطلوبة لإسكات الصوت ، إلا أن مسارات الإسكات النشطة مطلوبة لتكوين الجسم P. ذبابة الفاكهة سوداء البطن الخلايا ، مما يشير إلى أن الأجسام P ليست السبب بل نتيجة للإسكات.


هل هناك خطوة منفصلة يتم من خلالها تجنيد mRNAs من أصل خارجي على وجه التحديد (أو بسرعة أكبر) في الأجسام P - وإذا حدث هذا ، فكيف يتم استهدافها على وجه التحديد لهذا الامتصاص؟

يمكن أن يشارك مجمع RISC في التعرف الأولي وانقسام الحمض النووي الريبي الفيروسي ، وتتحلل الشظايا الناتجة لاحقًا بواسطة البروتينات المرتبطة بالجسم الخارجي أو البروتينات المرتبطة بالجسم. وقد لوحظ أن المكونات المرتبطة بـ RNAi تكون مترجمة مع أجسام P (1):

يتم تحفيز الانقسام الداخلي للنواة لأهداف siRNA أو نباتات miRNA بواسطة مجال C-terminal PIWI لبروتينات الأرجونوت ... بعد هذا الانقسام الداخلي للنووية ، يتم تسليم شظايا mRNA الناتجة إلى آلية تحلل الرنا المرسال العام. في D. melanogaster، 5 'و 3' شظايا mRNA التي تم إنشاؤها بواسطة الانقسام الداخلي للنووية بوساطة Argonaute تتحلل بواسطة exosome… و XRN1 ، على التوالي.

يمكنك أيضًا التفكير في آلية الدفاع الفيروسي للجين R في النباتات التي تحفز تكوين الجسم P وقمع الترجمة بطريقة مستقلة RNAi (5):

تمنح بروتينات النبات NB-LRR [الجينات R] مقاومة للعديد من مسببات الأمراض ، بما في ذلك الفيروسات. على الرغم من أن التعرف على الفيروسات بواسطة بروتينات NB-LRR محدد للغاية ، فقد اقترحت الدراسات السابقة أن تنشيط NB-LRR ينتج عنه استجابة تستهدف جميع الفيروسات في الخلية المصابة ... لا تؤدي إشارات NB-LRR إلى تدهور النسخ الفيروسية ، بل يمنعهم من الارتباط بالريبوزومات وترجمة مادتهم الجينية. يشير هذا إلى أن الدفاع ضد الفيروسات ينطوي على قمع ترجمة الحمض النووي الريبي الفيروسي ... ونتيجة لذلك ... تؤدي استجابات NB-LRR إلى زيادة كبيرة في التكوُّن الحيوي لهيئات معالجة الحمض النووي الريبي (PBs). لقد أثبتنا أن المسارات الأخرى التي تحث على القمع الترجمي ، مثل الإشعاع فوق البنفسجي و RNAi ، تحفز أيضًا PBs. ومع ذلك ، من خلال التحقيق في حالة الفسفرة لـ eIF2α وباستخدام مثبطات RNAi ، نظهر أن الآليات التي تؤدي إلى تحريض PB بواسطة إشارات NB-LRR تختلف عن هذه المحفزات ، وبالتالي تحديد نوع متميز من التحكم الترجمي والآلية المضادة للفيروسات في النباتات .


هناك العديد من المقالات التي تناقش كيفية تخريب الفيروسات و / أو إعادة توظيف الاضمحلال بوساطة الجسم P إذا كنت تريد المزيد من القراءة (3) ، (6) ، (7).


الترسب المعتمد على السياق وتنظيم mRNAs في الأجسام P.

(أ) سير عمل إعداد مكتبة RNA-Seq. تم التأكيد على الخلايا التي تعبر عن Dcp2-HBH أو Scd6-HBH لمدة 10 دقائق ، متبوعًا بالربط المتبادل مع الفورمالديهايد. بعد تحلل الخلية ، تم إجراء الطرد المركزي لتخصيب كسور الغشاء. تم تنقية المجمعات المتشابكة لاحقًا عبر تنقية تقارب الستربتافيدين. تم عزل mRNAs وربطها بمحولات. تم تحضير مكتبات (كدنا) عن طريق النسخ العكسي والتسلسل باستخدام قراءة واحدة RNA-Seq. (ب) مخطط Venn يوضح التقاطعات بين mRNAs المرتبطة بمكونات P-body (p & lt0.05) تحت استنفاد الجلوكوز وظروف الإجهاد التناضحي مع Na + أو Ca 2+ ، بالنسبة إلى حالة عدم الإجهاد كما هو محدد بواسطة RNA-Seq. (ج) اقرأ مخططات التغطية (متوسط ​​أكثر من خمسة مكررات بيولوجية) لبيانات RNA-Seq المعينة للجينات المرتبطة بالجسم P في ظل ظروف إجهاد محددة. (د) مخططات Venn توضح التقاطعات بين mRNAs المرتبطة على وجه التحديد بمكونات الجسم P تحت استنفاد الجلوكوز ، ضغوط Na + أو Ca 2+ وجميع mRNAs التي يتم تنظيمها على نفس العلاج وفقًا لـ RNA-Seq الكلي. (ه) تحليل الإثراء للجينات المرتبطة بالجسم P في ظل ظروف إجهاد مختلفة ضد العمليات البيولوجية لـ Gene Ontology (GO) (BP). يتم عرض المسارات المخصبة بشكل كبير (q-value & lt0.05) من الاختبارات فوق الهندسية في خريطة حرارة مجمعة. تتوافق الصفوف والأعمدة مع ظروف الضغط والمسارات ، على التوالي ، ويتم ترميز اللوغاريتمات السالبة لقيم q من اللون الأزرق (منخفض) إلى الأحمر (مرتفع).

استنساخ مجموعات البيانات المستمدة من RNA-Seq و Total RNA-Seq.

(أ) لا تحدث حبيبات الإجهاد خلال 10 دقائق من جوع الجلوكوز. الكشف عن الخلايا الحية لحبيبات الإجهاد (Pub1-GFP و Tif4632-GFP) بعد استنفاد الجلوكوز. شريط مقياس ، 5 ميكرومتر. النتائج تمثل ثلاث تجارب مستقلة. (ب) مخطط تحليل المكون الرئيسي (PCA) استنادًا إلى ملف تعريف قراءة القراءة من بيانات RNA-Seq المحاذاة المرتبطة بالجسم P لخمس مكررات بيولوجية لكل حالة. يتم رسم المكونين الرئيسيين الأولين مع توضيح نسبة التباين ، المشار إليها بواسطة كل مكون بجوار تسميات المحاور. (ج) خريطة حرارية تم إنشاؤها من أعداد القراءة لمجموعات بيانات RNA-Seq المرتبطة بالجسم P عن طريق إجراء ارتباطات زوجية عبر التكرارات والظروف. يمثل المقياس المستمر الارتباط (قيمة R 2) عبر العينات. (د) مخطط Venn يوضح التقاطعات بين الرنا المرسال المنتظم (p & lt0.05) تحت استنفاد الجلوكوز ، ضغوط Na + و Ca 2+ ، بالنسبة للتحكم غير المضغوط كما هو محدد بواسطة إجمالي RNA-Seq. (ه) مؤامرة PCA استنادًا إلى ملف تعريف عدد القراءة من بيانات RNA-Seq الإجمالية المحاذاة لثلاث مكررات بيولوجية لكل حالة. يتم رسم المكونين الرئيسيين الأولين مع توضيح نسبة التباين ، المشار إليها بواسطة كل مكون بجوار تسميات المحاور. (F) الخريطة الحرارية التي تم إنشاؤها من أعداد القراءة لمجموع مجموعات بيانات RNA-Seq عن طريق إجراء ارتباطات زوجية عبر التكرارات والظروف. يمثل المقياس المستمر الارتباط (قيمة R 2) عبر العينات. (جي) مقارنة الطول (الإجمالي الخارجي) للرنا المرسال المرتبط بالجسم والإجمالي المنتظم تحت الضغوط المشار إليها. تم استخدام اختبار ويلكوكسون غير حدودي ذي الوجهين لتحديد ص القيم.

مخطط انسيابي لتحليل بيانات RNA-Seq.

كانت القراءات الأولية من تسلسل مكتبات RNA-Seq خاضعة لقص المحول. بعد ذلك ، تمت محاذاة القراءات وتم استخراج عدد القراءة لكل exon. تبع ذلك تحليل التعبير التفاضلي (DE) لترميز البروتين فقط للحمض النووي الريبي. ضمن هذه الخطوة ، تم تطبيع الأعداد ، متبوعًا بتقدير التشتت وتركيب نموذج خطي معمم (GLM). من أجل الحصول على الجينات المعبر عنها تفاضليًا لكل حالة إجهاد ، تم إجراء اختبارات نسبة الاحتمالية (LRT) باستخدام تباينات لمقارنة الظروف المختلفة مع الخلفية. تم ترشيح العلامات الأكثر أهمية (p & lt0.05) باستخدام logFC & gt0 للحصول على جينات منظمة كبيرة لكل حالة.

التحقق من صحة المرشحين الخاصين بالجلوكوز عن طريق التهجين المشترك في الموقع والتألق المناعي (FISH-IF).

(أ) تمثيل تخطيطي لتقنية FISH-IF المدمجة. تم إجراء تلطيخ التألق المناعي ضد علامة الجسم P Dcp2 الموسومة بالكروموسومات بـ 3 HA أو GFP. للكشف عن الرنا المرسال المتراكم في الأجسام P ، تم استخدام مجسات قصيرة متعددة (50-100 نانومتر) مقابل إطار القراءة المفتوح (ORF) لكل جين في FISH. (ب) صور مضان للأجسام P و mRNAs المرشحة الخاصة بتجويع الجلوكوز بعد استنفاد الجلوكوز. نمت الخلايا التي تعبر عن Dcp2-3HA لأول مرة في وسائط YPD إلى مرحلة منتصف السجل وتحولت إلى وسائط YP التي تفتقر إلى الجلوكوز لمدة 10 دقائق. شريط النطاق ، 5 ميكرومتر. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM. (ج) مخطط شريط يصور القياس الكمي للتوطين المشترك بين mRNAs المرشحة والهيئات P. تم تحديد نسبة التوطين المشترك كما هو موضح في المواد والأساليب. تم حساب التخصيب النسبي فيما بعد عن طريق تطبيع النسبة المئوية لمرشح mRNAs مقابل النسبة المئوية للتحكم mRNAs (الشكل 2 - ملحق الشكل 1C). يمثل الخط المتقطع عتبة ثابتة بشكل تعسفي قدرها 1.5 لتحديد ارتباط كبير للجسم P. (د) صور مضان للأجسام P و mRNAs المرشحة الخاصة بالجلوكوز تحت ضغط تناضحي خفيف مع Na + أو Ca 2+. نمت الخلايا التي تعبر عن Dcp2-3HA لأول مرة في وسائط YPD إلى مرحلة منتصف السجل وتحولت إلى وسائط YPD التي تحتوي على 0.5 M NaCl أو 0.2 M CaCl2 لمدة 10 دقائق. أشرطة مقياس ، 5 ميكرومتر. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM. (ه) مثل (ج) باستثناء ظروف الإجهاد. شريط النطاق ، 5 ميكرومتر. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM.

الشكل 2 - بيانات المصدر 1

تحتوي الملفات على بيانات للوحة C من الشكل 2.

الشكل 2 - بيانات المصدر 2

تحتوي الملفات على بيانات للوحة E من الشكل 2.

تقييم Na + و Ca 2+ و mRNAs غير المرشحة بواسطة FISH-IF.

(أ) ضوابط FISH-IF. تم إجراء FISH-IF المشترك بدون تحقيقات مع الخلايا التي تعبر عن Dcp2-3HA تحت ظروف غير مستحثة. شريط النطاق ، 5 ميكرومتر. (ب) صور مضان للأجسام P واثنين من mRNAs غير المرشحين ، قانون 1 و PGK1. عولجت الخلايا التي تعبر عن Dcp2-3HA بالضغوط الموضحة. شريط مقياس ، 5 ميكرومتر. (ج) مخطط شريط يصور النسبة المئوية للتوطين المشترك بين mRNAs غير المرشحة والهيئات P. متوسط ​​النسب المئوية من قانون 1 و PGK1 تحت كل حالة كانت بمثابة مستوى تحكم في حساب أرقام تخصيب أضعاف تتعلق بالتوطين المشترك للـ mRNAs مع الأجسام P. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM. (د) صور مضان للأجسام P و Na (بروتوكول PTP3) و Ca 2+ (NSL1) - mRNAs مرشح محدد تحت استنفاد الجلوكوز ، ضغوط Na + أو Ca 2+. شريط النطاق ، 5 ميكرومتر. (ه) مخطط شريط يصور القياس الكمي للتوطين المشترك بين mRNAs المرشحة والأجسام P بعد استنفاد الجلوكوز ، Na + أو Ca 2+ الضغوط التناضحية. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM. طالب وحيد الذيل وغير مزدوج ر- تم استخدام الاختبار لتحديد ص القيم.

الشكل 2 - ملحق الشكل 1 - بيانات المصدر 1

تحتوي الملفات على بيانات للوحة C من الشكل 2 - ملحق الشكل 1.

الشكل 2 - ملحق الشكل 1 - بيانات المصدر 2

تحتوي الملفات على بيانات للوحة E من الشكل 2 - ملحق الشكل 1.

يختلف استقرار mRNAs المرتبطة بالجسم P ويمكن تصنيفها وفقًا لشروط GO الخاصة بها.

(أ) رسم تخطيطي لبروتوكول مطاردة النبض. نمت الخلايا في وجود 0.2 ملي مولار 4-TU وتحولت إلى وسائط تفتقر إلى الجلوكوز ولكنها تحتوي على 20 ملي مولار من اليوراسيل. تم حصاد الخلايا في النقاط الزمنية المحددة بعد التحول. تم استخراج مجموع الحمض النووي الريبي و biotinylated. تمت تنقية 4TU المسمى RNA وتحليلها لاحقًا بواسطة qRT-PCR. (ب) تم تحديد استقرار mRNAs المرشح المسمى 4TU بواسطة qRT-PCR في النوع البري و Δxrn1 سلالات في النقاط الزمنية المحددة بعد التحول إلى الوسائط المستنفدة للجلوكوز. تم تطبيع مستويات النسخ باستخدام قانون 1 الجين كمرجع داخلي. المجموعة الأولى: المرشحون غير المرتبطين بالميتوكوندريا. المجموعة الثانية: المرشحون المرتبطون بالميتوكوندريا. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM. (ج) تحليل اللطخة الغربية لـ Tpi1p و Rlm1p-9myc و Atp11p و Mprl38p-9myc في النقاط الزمنية المحددة بعد الحرمان من الجلوكوز. تم إدخال علامة 9myc في نهاية تسلسل الترميز دون التأثير على 3’UTR. تم استخدام Pgk1p كعنصر تحكم في التحميل. تم استخدام Anti-Tpi1p و anti-Atp11p و anti-myc و anti-Pgk1p للكشف. تمثل النتائج 3-4 تجارب مستقلة لكل بروتين مستهدف.

الشكل 3 - بيانات المصدر 1

تحتوي الملفات على بيانات للوحة B من الشكل 3.

التغييرات في إجمالي مستويات مرنا المرشح والتحقق من بروتوكول مطاردة النبض.

(أ) تقييم استقرار الجينات المرجعية qRT-PCR بعد استنفاد الجلوكوز. تم قياس مستويات mRNA الإجمالية لثلاثة جينات مرجعية شائعة الاستخدام بواسطة qRT-PCR وتم تطبيعها للتحكم في ارتفاع الحمض النووي الريبي كما هو موضح في المواد والطرق. (ب) تم تحديد تغييرات أضعاف في إجمالي مستويات مرنا المرشحة بعد استنفاد الجلوكوز باستخدام qRT-PCR قانون 1 كمرجع. (ج) تم تحديد استقرار mRNAs المرشحة عن طريق إجراء تجربة مطاردة النبض مع 32 ملي مولار من اليوراسيل ، متبوعًا بـ qRT-PCR. (د) تم فحص ثبات mRNAs بواسطة qRT-PCR بعد منع النسخ بمقدار 1 ، 10-فينانثرولين في سلالة من النوع البري في النقاط الزمنية المحددة بعد التحول إلى الوسائط المستنفدة للجلوكوز. المجموعة الأولى: المرشحون غير المرتبطين بالميتوكوندريا. المجموعة الثانية: المرشحون المرتبطون بالميتوكوندريا. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM.

الشكل 3 - ملحق الشكل 1 - بيانات المصدر 1

تحتوي الملفات على بيانات للوحة "أ" من الشكل 3 - ملحق الشكل 1.

الشكل 3 - ملحق الشكل 1 - بيانات المصدر 2

تحتوي الملفات على بيانات للوحة B من الشكل 3 - ملحق الشكل 1.

الشكل 3 - ملحق الشكل 1 - بيانات المصدر 3

تحتوي الملفات على بيانات للوحة C من الشكل 3 - ملحق الشكل 1.

الشكل 3 - ملحق الشكل 1 - بيانات المصدر 4

تحتوي الملفات على بيانات للوحة D بالشكل 3 - ملحق الشكل 1.

Puf5p مطلوب لاستهداف mRNA للهيئات P.

(أ) صور مضان للهيئات P و BSC1 (المجموعة الأولى) أو ATP11 (المجموعة الثانية) mRNAs بعد استنفاد الجلوكوز على Δpuf5 معربا عن Dcp2-GFP. شريط النطاق ، 5 ميكرومتر. (ب) مخطط شريط يظهر إثراء أضعاف نسبي من التوطين المشترك بين BSC1, ATP11 والجثث P في Δpuf5 سلالة بعد 10 دقائق من التحول إلى وسائط خالية من الجلوكوز. يتم رسم النوع البري كما في الشكل 2 ج. يمثل الخط المتقطع عتبة ثابتة قدرها 1.5 لتحديد التخصيب الكبير. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM. طالب وحيد الذيل وغير مزدوج ر- تم استخدام الاختبار لتحديد ص القيم. (ج) مقايسات EMSA باستخدام ATP11 3'UTR RNA (1–500 nt بعد كودون STOP) قليل النوكليوتيد في غياب أو وجود ألبومين مصل البقر (1.25 ، 2.5 ، 5 ميكرومتر) ، GST-Puf3 (10 ، 50 ، 100 نانومتر) و GST-Puf5 (1.25 ، 2.5 ، 5 ميكرومتر).يتحول الحمض النووي الريبي غير المرتبط بالعلامات الإشعاعية (الحر) إلى مركب ذو وزن جزيئي مرتفع عند ارتباطه بـ GST-Puf3 أو GST-Puf5 (منضم) ، وتمثل النتائج 3-4 تجارب مستقلة لكل بروتين. (د) المسمى استقرار 4TU BSC1 و ATP11 تم قياس mRNAs بواسطة qRT-PCR في Δpuf5 سلالة في النقاط الزمنية المحددة بعد استنفاد الجلوكوز. يتم رسم النوع البري كما في الشكل 3 ب. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM. (ه) صور مضان للهيئات P و ATP11 مرنا بعد استنفاد الجلوكوز على Δpuf5ΔDCP1 معربا عن Dcp2-GFP. شريط النطاق ، 5 ميكرومتر. (F) مخطط شريط يظهر إثراء أضعاف نسبي من التوطين المشترك بين ATP11 والجثث P في Δpuf5ΔDCP1 إجهاد عند تجويع الجلوكوز لمدة 10 دقائق. يتم رسم النوع البري كما في الشكل 2 ج. يمثل الخط المتقطع عتبة ثابتة قدرها 1.5 لتحديد التخصيب الكبير. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM. طالب وحيد الذيل وغير مزدوج ر- تم استخدام الاختبار لتحديد ص القيم. (جي) المسمى استقرار 4TU ATP11 تم قياس مرنا بواسطة qRT-PCR في Δpuf5ΔDCP1 سلالة في النقاط الزمنية المحددة بعد استنفاد الجلوكوز. Δpuf5 كما في الشكل 4 د. أشرطة الخطأ ، يعني ± SEM. (ح) استقرار ATP11 تم فحص mRNA بواسطة qRT-PCR بعد حظر النسخ بواسطة 1 ، 10-phenanthroline في سلالات Dcp2-2xmcherry التي تعبر عن PGK1-U1A (حلقات جذعية) -STL1 و U1A (بروتين معطف) -GFP-Puf5 أو U1A (بروتين معطف) - GFP-Puf3.


خلفية

الهدوء هو الحالة الأكثر شيوعًا للخلايا على الأرض [1] ومن ثم فمن المرجح أن يتم الحفاظ على آليات الدخول إلى هذه الحالة والبقاء عليها والخروج منها. في كثير من الحالات ، تم تحديد إشارة السكون لكل من حقيقيات النوى وبدائيات النوى. على سبيل المثال ، في الميكروبات ، يحدث الهدوء استجابة للإشارات البيئية المختلفة. ل خميرة الخميرة، يبدو أن الإشارة الأولية هي تجويع الكربون [1 ، 2] ، على الرغم من أن قيود المغذيات الأخرى قد ثبت أنها تحث على توقيف خلوي مشابه إلى حد ما [3]. في حقيقيات النوى الأكثر تعقيدًا ، يتم تنظيم الحالة الهادئة بواسطة الهرمونات ومنظمات النمو وهي مهمة في كل من الصحة ، على سبيل المثال ، لالتئام الجروح وطول عمر الخلايا مثل الخلايا العصبية [4] والبويضات [5] ، وفي المرض ، مثل كالسرطان [6] والسل [7]. وهكذا ، بالنسبة لجميع الكائنات الحية ، بما في ذلك بدائيات النوى ، فإن القدرة على الدخول والبقاء والخروج من هذه الحالة بسرعة وكفاءة توفر ميزة انتقائية على الزمن التطوري [8] وهي منظمة بدرجة عالية [1].

S. cerevisiae تخضع الخلايا التي تدخل في حالة الهدوء لتغيرات فسيولوجية ومورفولوجية تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة لفترات طويلة من الوقت دون إضافة مغذيات ومقاومة سلبية للضغوط البيئية [1 ، 2]. تتراكم الخلايا في مزارع الطور الثابت الجليكوجين والتريهالوز ، وتطور جدارًا خلويًا سميكًا ، وتصبح مقاومة للضغوط مثل زيادة درجة الحرارة والإجهاد التأكسدي [1 ، 2]. يمكن تفسير مقاومة ضغوط درجة الحرارة جزئيًا على الأقل من خلال تحريض HSP104 [9] وللإجهاد التأكسدي عن طريق تراكم الكاتلاز [10] ، ديسموتاز الفائق [11] والجلوتاثيون [12] بعد فترة وجيزة من التحول ثنائي الأوكسي. ومع ذلك ، لم يكن معروفًا ما إذا كانت الخلايا في ثقافات الطور الثابت يمكن أن تغير وفرة النسخ استجابةً لضغط إضافي.

الإجهاد التأكسدي هو أحد الضغوط الرئيسية التي تواجهها الخلايا الهادئة والعديد من الجينات اللازمة للبقاء على قيد الحياة في المرحلة الثابتة ترميز البروتينات ، مثل الجلوتاثيون ترانسفيراز والكتلاز ، اللازمة للحماية من الإجهاد التأكسدي [13]. في حالة عدم وجود حماية من الإجهاد التأكسدي ، يمكن أن يتلف كل نوع من الجزيئات الكبيرة في الخلية [13]. ومن المفارقات أن نشاط الميتوكوندريا ، الذي ينتج الجذور الحرة ، ضروري للبقاء في المرحلة الثابتة [14]. وبالتالي ، فإن مقاومة الإجهاد التي تتطور في الخلايا مع دخول الثقافات إلى مرحلة ثابتة يجب أن تكون كافية لحماية الخلية من المستويات النموذجية للإجهاد التأكسدي. ومع ذلك ، فإن حساسية الخلايا للإجهاد التأكسدي ، ومتطلبات وظيفة الميتوكوندريا ، ومعدلات النسخ المنخفضة [15] والترجمة [16] في الطور الثابت التي تجعل الاستجابة السريعة صعبة ، قد تضع الخلايا في مزارع الطور الثابت في موقف محفوف بالمخاطر إذا كانوا سيواجهون ضغطًا إضافيًا.

في هذه الدراسة ، تم استخدام ميناديون (2-ميثيل -1،4-نافثوكينون) لتوليد الإجهاد التأكسدي. ميناديون يسبب الإجهاد التأكسدي من خلال آليتين. أولاً ، يزيد أكسدة NADH و NADPH ، مما يؤدي إلى إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) من خلال دورة الأكسدة والاختزال [17] ، والتي يمكن أن تؤدي إلى تلف الحمض النووي والجزيئات الكبيرة الأخرى [13]. ثانيًا ، يتحد ميناديون مع الجلوتاثيون الكاسح للجذور الحرة ، مما يقلل بشكل فعال من تركيزه [18]. من المعروف أن كل من الحفاظ على إمكانات الأكسدة والاختزال والجلوتاثيون ضروريان للبقاء في المرحلة الثابتة [14].

في هذه الدراسة أردنا تحديد ما إذا كانت الخلايا في ثقافات الطور الثابت لديها استجابة نشطة للتأكسد والإجهاد الحراري على مستوى وفرة النسخ المتغيرة. كشف تحليل المصفوفة الدقيقة للـ mRNA المعزول من الخلايا المجهدة بالميناديون عن زيادة في وفرة النسخ في غضون دقيقة واحدة من التعرض. لم تتطلب هذه الاستجابة نسخًا جديدًا أو تعدد الأدينيل للنصوص. بدلاً من ذلك ، كانت mRNAs كاملة الطول المتضمنة في هذه الاستجابة موجودة في الخلية في مجمعات مقاومة للبروتياز قابلة للتغير. اقترحت الاختلافات بين النصوص التي تم إصدارها استجابةً للإجهاد التأكسدي ودرجة الحرارة وبعد العلاج بالبروتياز أن مجموعات فرعية من النصوص يتم إصدارها بطريقة خاصة بالإجهاد.


الجزء 2: الأجسام P ودورة mRNA

00: 00: 00.00 مرحبًا. اسمي روي باركر. أنا أستاذ في جامعة أريزونا ،
00: 00: 04.08 ومحققًا في معهد هوارد هيوز الطبي.
00: 00: 06.26 في حديثي اليوم ، سأتحدث عن حياة mRNA حقيقية النواة.
00: 00: 10.29 في حديثي الأول ، ناقشت الآليات التي يتم من خلالها ترجمة mRNAs ،
00: 00: 15.11 مترجمة ومتحللة في الخلايا حقيقية النواة. في هذا الحديث ، سأناقش الهيئات P ،
00: 00: 22.01 وما نسميه دورة mRNA.
00: 00: 25.01 وما يخبرنا ذلك عن تنظيم mRNAs حقيقية النواة.
00: 00: 31.23 تُظهر هذه الشريحة هنا خلية كبد بشرية في المزرعة ،
00: 00: 37.26 ويمكنك رؤية هذه المناطق المضيئة في السيتوبلازم ، وهذه النقاط الحمراء.
00: 00: 42.03 وهذه هي ما نسميه الأجسام P ، أو أجسام المعالجة السيتوبلازمية.
00: 00: 46.23 وما تعلمناه من دراسة هيئات المعالجة هذه ،
00: 00: 50.11 أنهم يخبروننا عن دورة ديناميكية من الرنا المرسال في السيتوبلازم ،
00: 00: 54.15 مما يؤثر على وظيفتهم.
00: 00: 55.27 وهذه الحلقة مصورة في هذه الشريحة ، ولها الخصائص الرئيسية التالية.
00: 01: 01.14 أولاً ، يمكن أن توجد mRNAs في حالة ترجمة ، حيث ترتبط بالريبوسومات ،
00: 01: 06.05 صنع البروتينات.
00: 01: 07.05 لكن في ظل ظروف معينة يمكنهم الخروج من تلك الحالة ،
00: 01: 09.29 تفقد عوامل الترجمة والريبوزومات الخاصة بهم ،
00: 01: 13.04 وقم بتجميع ما نسميه P-body mRNP ،
00: 01: 15.20 وهي mRNP مكبوتة متعدية ،
00: 01: 17.29 والتي يمكن أن تتجمع في هذه الأجسام الكبيرة P.
00: 01: 20.28 يمكن تدمير mRNAs داخل الأجسام P ،
00: 01: 25.00 أو يمكنهم العودة إلى الترجمة عن طريق تجميع مجمع بدء الترجمة الجديد ،
00: 01: 30.04 ثم توظيف الريبوسوم.
00: 01: 33.02 الآن ، هناك ثلاث سمات لهذه الدورة في الأجسام P.
00: 01: 37.11 أجده ممتعًا بشكل خاص ويستحق الدراسة.
00: 01: 41.10 أولاً ، التحولات بين هذه الحالات المختلفة
من المحتمل جدًا أن تلعب 00: 01: 44.19 في الخلية أدوارًا مهمة في تنظيم الترجمة
00: 01: 49.17 وتدهور ، وربما حتى توطين الـ RNAs في الخلية.
00: 01: 53.16 من الواضح ، إذا كانت mRNAs مرتبطة بالريبوسومات وعوامل الترجمة
00: 01: 57.15 يمكنهم صنع البروتينات. ولكن عندما يتم تجميعها في مجمعات قمع الترجمة
00: 02: 01.23 والمرتبطة بمجمعات تدهور الحمض النووي الريبي ،
00: 02: 05.02 هم أكثر عرضة للتدمير.
00: 02: 07.10 علاوة على ذلك ، نعتقد أيضًا أن هذا قد يلعب دورًا ما في التوطين ،
00: 02: 11.09 لأن هذه المكونات في هياكل P-body هذه ،
00: 02: 14.06 يظهر في الواقع تشابهًا مع حبيبات نقل الحمض النووي الريبي في مجموعة متنوعة من الحالات المختلفة.
00: 02: 20.24 إذن ، من المحتمل أن تلعب هذه الدورة دورًا مهمًا في التنظيم فقط
00: 02: 24.21 ترجمة وتدهور وتوطين الحمض النووي الريبي في الخلايا.
00: 02: 29.04 الميزة الثانية المثيرة للاهتمام في هذه الدورة ،
00: 02: 33.01 هو أن الأجسام P ، مكون رئيسي في هذه الدورة ،
00: 02: 37.07 تظهر تداخلًا مع حبيبات بروتين RNA أخرى مهمة جدًا في علم الأحياء.
00: 02: 42.08 على سبيل المثال ، حبيبات الحمض النووي الريبي الأمومية أو الحبيبات الجرثومية ،
00: 02: 47.00 عبارة عن مجمعات من mRNAs الأم والبروتينات الموجودة في البويضات أو الأجنة ،
00: 02: 53.12 لمجموعة متنوعة من الأنواع. وتلك الأم mRNAs
00: 02: 56.11 تصنعه الأم ثم أثناء نمو الجنين ،
00: 02: 59.28 تتم ترجمتها في أماكن محددة وفي أوقات محددة ،
00: 03: 03.21 لتتبع تطور الجنين المبكر.
00: 03: 07.04 وهكذا التخزين والترجمة اللاحقة ،
00: 03: 09.18 في الوقت المناسب والمكان مهم للغاية.
00: 03: 11.16 وتشترك تلك الحبيبات في العديد من المكونات مع أجسام P ،
00: 03: 16.03 الموجودة في كل خلية جسدية تم فحصها حتى الآن ،
00: 03: 19.07 من الخميرة إلى البشر.
00: 03: 22.00 بالمثل ، في الحبيبات العصبية ،
00: 03: 23.19 والتي تلعب دورًا مهمًا في اللدونة المشبكية ،
00: 03: 25.29 ونقل الحمض النووي الريبي إلى مشابك مختلفة ، وكذلك مشاركة المكونات
00: 03: 32.02 مع أجسام P. وكذلك مشاركة المكونات مع الحبيبات الجرثومية.
00: 03: 35.20 لذا فإن كل هذه الأنواع الثلاثة من حبيبات الحمض النووي الريبي مرتبطة ببعضها البعض ،
00: 03: 38.21 وربما يكون لها وظيفة أساسية ، مماثلة ، كيميائية حيوية وتركيبية.
00: 03: 46.17 أخيرًا ، السبب الثالث الذي أجده مثيرًا للاهتمام ،
00: 03: 49.07 اتصالات بين الفيروسات ودورة الرنا المرسال.
00: 03: 52.01 لذلك في العديد من الحالات ، مكونات P-body ،
00: 03: 55.19 أو حبيبات الإجهاد ، حبيبة أخرى في هذه الدورة سنتحدث عنها ،
00: 03: 58.21 مطلوبة لدورات الحياة الفيروسية.
00: 04: 00.21 على سبيل المثال ، تكون مكونات الأجسام P مطلوبة من أجل
00: 04: 04.29 الينقولات العكسية ، وهي عناصر تشبه الفيروسات القهقرية في الخميرة.
00: 04: 09.25 ومكونات حبيبات الإجهاد ،
00: 04: 11.20 مثل البروتين المسمى DDX-3 ، مطلوب لترجمة فيروس نقص المناعة البشرية
00: 04: 16.13 الحمض النووي الريبي الجينومي ، وكذلك لدورات الحياة الفيروسية لالتهاب الكبد الوبائي سي.
00: 04: 22.00 ونعتقد أن هذه الأدوار الجينية مهمة بالفعل ،
00: 04: 26.08 لأنه في بعض الحالات تكون المركبات الفيروسية ، أو تستضيف العوامل المضادة للفيروسات
00: 04: 32.19 تتراكم في هذه الهياكل. على سبيل المثال ، ما ننظر إليه هنا ،
00: 04: 36.11 هذه خلايا خميرة ، والأخضر في الواقع علامات على أجسام P ،
00: 04: 40.25 واللون الأحمر هنا يظهران جسيمات فيروسية مُجمَّعة حديثًا
00: 04: 46.17 لهذا النقل الخلفي Ty3. ويمكنك أن ترى ، في حين أنها لا تتداخل تمامًا ،
00: 04: 52.08 تميل هذه الجسيمات الفيروسية إلى التواجد بالاقتران مع التداخل الجزئي مع الأجسام P.
00: 04: 59.20 لذلك كان مختبري مهتمًا بمحاولة الفهم
00: 05: 02.20 ما هي خصائص ووظائف الأجسام P ،
00: 05: 05.29 وكيف يرتبط بهذه التحولات الديناميكية التي يمكن أن تخضع لها RNA ،
00: 05: 09.16 في تنظيم ترجمتها وتدهورها.
00: 05: 15.15 الآن ، حدد العمل من مجموعة متنوعة من المعامل العديد من المكونات
00: 05: 21.05 في أجسام P ، على الرغم من أننا ما زلنا لا نفهم المجمع بأكمله
00: 05: 24.14 الموجود في هذه الجسيمات.
00: 05: 26.28 لذلك من الخميرة إلى الثدييات ، هناك مجموعة أساسية من البروتينات ،
00: 05: 30.27 والتي تتضمن إنزيمات مقطوعة ،
00: 05: 33.03 كما تحدثت في حديثي الآخر ، يلعب دورًا في تحطيم الحمض النووي الريبي
00: 05: 37.10 بالقطع. بالإضافة إلى البروتينات المختلفة التي يمكن أن تثبط الترجمة ،
00: 05: 41.08 أو تعزيز عملية القطع ، وكذلك نوكلياز خارجي ،
00: 05: 44.14 الذي يحط من الحمض النووي الريبي بعد التقطيع.
00: 05: 46.26 في بعض خلايا metazoan ، يمكن أن توجد مكونات microRNA أيضًا في أجسام P ،
00: 05: 52.17 أو في هيكل ذي صلة ، يشار إليه باسم GW-body ،
00: 05: 56.19 وهو مشابه للأجسام P ويمكن أن يظهر بعض التداخل.
00:06:01.03
00: 06: 03.21 الآن الأجسام P تتناسب مع مجموعة RNAs غير المترجمة ،
00: 06: 07.09 وأريد فقط توضيح ذلك ، موضحًا ديناميكيات هذه الهياكل.
00: 06: 11.15 لذلك هذا ينظر إلى خلايا الخميرة أثناء نمو اللوغاريتم الوسطي.
00: 06: 15.02 ويمكنك أن ترى أن هناك عددًا قليلاً من الأجسام P ذات الحجم المتوسط ​​،
00: 06: 17.10 في تلك الخلايا. ومع ذلك ، إذا حرمنا تلك الخلايا من الجلوكوز ،
00: 06: 21.13 يؤدي هذا إلى فقدان سريع للترجمة ، ويمكنك أن ترى أن الهيئات P.
00: 06: 25.18 كبر حجمًا قليلًا. بالمقابل ، إذا عالجنا الخلايا بالسيكلوهكساميد ،
00: 06: 31.09 الذي يحبس mRNAs في polysomes ،
00: 06: 33.16 أنه بالاقتران مع الريبوسومات ، تختفي الأجسام P.
00: 06: 37.15 وهذه الأنواع من الملاحظات هي بعض البيانات التي أدت إلى النموذج
00: 06: 43.07 أن RNAs تقسم بين الترجمة ، أو P-body ، اعتمادًا على ما إذا كان
00: 06: 48.08 ترتبط بالريبوسومات أو بمكونات هياكل الجسم P.
00: 06: 55.00 تحتوي الأجسام P أيضًا على RNA ، ويمكننا اكتشاف ذلك إما عن طريق التهجين في الموقع ،
00: 07: 00.07 أو بتقنية شائعة تستخدم القدرة على ربط GFP بحمض نووي نووي معين ،
00: 07: 06.14 من خلال بروتينات ربط الحمض النووي الريبي المتسلسلة المحددة.
00: 07: 09.00 بشكل أساسي صنع جزيء RNA الموسوم GFP.
00: 07: 11.13 وإذا فعلت ذلك ، وعبّرت عن ذلك في الخلايا التي تنمو بسعادة ،
00: 07: 16.13 هنا ، يميل الحمض النووي الريبي إلى الانتشار حول السيتوبلازم ،
00: 07: 19.28 لأنها تعمل في الترجمة.
00: 07: 22.06 ويمكننا أن نرى ذلك لأن هذا ما يسمى بتتبع متعدد ،
00: 07: 25.07 حيث أكبر هذه السلسلة من القمم هنا ، هذه هي الحمض النووي الريبي المرتبط بالريبوسومات.
00: 07: 29.26 كلما كانت هذه الذروة أكبر هنا ، زادت الترجمة التي تحدث في الخلية.
00: 07: 33.10 الآن إذا جوعنا تلك الخلية لبضع دقائق بالجلوكوز ،
00: 07: 36.06 يمكنك أن ترى أن الترجمة تنخفض بشكل كبير ، وقد اختفت كل هذه الأشكال المتعددة الآن.
00: 07: 40.22 والآن يمكنك أن ترى تراكم mRNAs
00: 07: 43.15 في هذه البؤر المنفصلة داخل الخلية. وتتداخل تلك البؤر مع علامات الأجسام P.
00: 07: 48.09 إذاً الأجسام P تحتوي على RNAs ، ويمكن لهذه RNAs فعلاً
00: 07: 51.21 اترك الهيئات P بشكل عكسي وأعد إدخال الترجمة.
00: 07: 55.29 من خلال عدد من التجارب المختلفة
00: 07: 57.17 أظهرها موريل ماكجيس ودانييلا تيكسيرا في مختبري منذ عدة سنوات.
00: 08: 02.25 ويمكنك ملاحظة أنه إذا قمت بإضافة الجلوكوز مرة أخرى ،
00: 08: 04.17 تتقلص هذه الأجسام P إلى أسفل ويتم استعادة polysomes.
00:08:09.01
00: 08: 11.15 لا تحتوي الأجسام P على RNA فقط ، ولكنها تتطلب أيضًا RNA للتكوين.
00: 08: 16.02 هذه تجربة قام بها ماركو فالنسيا أنطونيو سانشيز في مختبري قبل بضع سنوات ،
00: 08: 22.01 حيث قام بتنقية الأجسام P عن طريق الطرد المركزي التفاضلي ،
00: 08: 25.01 وبعد ذلك إذا عالج تلك الأجسام P بـ RNase ، يمكنك أن ترى أنها تنفصل.
00: 08: 29.17 وهكذا فإن الأجسام P ليس فقط. لذا فإن الأجسام P هي معقدات تتشكل على RNA غير مترجم ،
00: 08: 36.11 تحتوي على هذه المجموعة المنفصلة من البروتينات ، وتتطلب ذلك الحمض النووي الريبي لتكوينها.
00: 08: 43.22 إذن أحد الأسئلة التي كان مختبري مهتمًا بها هو محاولة فهمها ،
00: 08: 46.21 كيف تتجمع هذه البروتينات فعليًا في الحمض النووي الريبي ،
00: 08: 50.11 وكيف يتم تجميعهم في هيكل P.
00: 08: 52.06 وماذا يخبرنا ذلك عن وظيفة هذه المجمعات.
00: 08: 54.26 ولذا فإن أحد الأساليب التي اتخذناها حيال ذلك ،
00: 08: 57.09 لتنقية كل هذه المكونات المختلفة ،
00: 08: 59.15 ثم اختبر تفاعلاتهم بينهم.
00: 09: 02.10 وقمنا بعدد من التجارب المختلفة حيث نقوم بالتنقية
00: 09: 06.00 إصدارات شائعة من هذه المكونات الأساسية ، ثم اختبر ارتباطها في المختبر.
00: 09: 10.20 على سبيل المثال هنا ، نأخذ نوعين مختلفين من البروتين ونخلطهما ،
00: 09: 14.07 نقوم بتنقية هذا البروتين Dhh1 مرة أخرى ،
00: 09: 17.28 ونسأل ما إذا كان هذا يأتي معنا.
00: 09: 19.16 وإذا أجريت الكثير من هذا النوع من تجارب الترسيب المناعي المشترك ،
00: 09: 22.14 الذي يمكنك رؤيته ، هل يوجد عدد هائل من التفاعلات بينهما
00: 09: 27.08 هذه المكونات الأساسية للجسم P ، ومع بعضها البعض.
00: 09: 30.07 ومع جزيء RNA.
00: 09: 33.13 هذا الكارتون يعرض كل هذه المكونات باستخدام البروتينات النقية ،
00: 09: 39.09 يظهر تفاعلات البروتين البروتين المباشرة التي تحدث ،
00: 09: 42.15 بين هذه المكونات الأساسية المختلفة للأجسام P.
00: 09: 45.13 وما يمكنك رؤيته هو أن هناك شبكة كثيفة من التفاعلات.
00: 09: 48.02 وضمن ذلك ، العديد من هذه البروتينات هي أيضًا بروتينات مرتبطة بـ RNA ،
00: 09: 52.09 وحتى لا تتجمع هذه البروتينات مع بعضها فقط ،
00: 09: 54.25 يمكنهم أيضًا الارتباط بجزيء RNA لصنع مركب بروتين RNA.
00:09:59.10
00: 10: 03.00 الآن ، لا نعرف حقًا كيف يجتمع هؤلاء معًا لتشكيل المركب النهائي.
00: 10: 09.00 هذا أحد أهدافنا في السنوات القليلة القادمة.
00: 10: 12.05 ولكن لدينا حاليًا نموذجين لما تبدو عليه هذه الهياكل.
00: 10: 16.03 واحد هو ما أطلقنا عليه الحلقة المغلقة.
00: 10: 19.00 حيث يتم الجمع بين نهاية 5-Prime و 3-Prime من RNA معًا
00: 10: 21.21 عن طريق تفاعلات البروتين البروتين مع هذه المكونات الأساسية المختلفة ،
00: 10: 25.07 مرتبطة بشكل تفضيلي بالغطاء ، أو نهاية mRNA المكونة من 3 أجزاء.
00: 10: 29.00 وهذا النوع من نماذج الحلقة المغلقة مماثل لنماذج مجمعات الترجمة ،
00: 10: 34.07 حيث يتم الجمع بين الغطاء وذيل poly-A بواسطة تفاعلات البروتين البروتين ،
00: 10: 38.15 عوامل البدء المرتبطة بهذين الموقعين ، لتعزيز تحميل الريبوسومات.
00: 10: 45.02 النموذج الآخر المحتمل هو ما نسميه شبيه النواة ،
00: 10: 48.19 أو خرز على خيط ، حيث لدينا هذا المركب الأساسي ، وهو موجود في أماكن متعددة على الحمض النووي الريبي ،
00: 10: 54.16 وهكذا سيتم تغليف منطقة الترميز أيضًا بهذه البروتينات المختلفة ،
00: 10: 58.27 والتجارب الحالية في مختبري موجهة لمحاولة تحديد الاختلافات وتحديدها
00: 11: 04.17 أي من هذه المجمعات يتكون بالفعل على الحمض النووي الريبي.
00:11:09.05
00: 11: 12.08 الآن نحن نفهم كيف تتحد هذه الحمض النووي الريبي معًا في بنى مرتبة أعلى ،
00: 11: 15.05 من تحليلنا لهذه التفاعلات بين هذه البروتينات.
00: 11: 19.00 إذاً هناك هذه الـ mRNPs P-body التي تجتمع معًا لتشكيل بنية أكبر ،
00: 11: 24.28 من خلال مجالين للتفاعل الذاتي.
00: 11: 26.23 إذن أحد مجالات التفاعل هذه موجود على بروتين EDC3 ،
00: 11: 30.18 والتي يمكن أن تتلاشى مع نفسها ، وبالتالي إذا عطلت هذا التفاعل ،
00: 11: 36.00 ما يمكنك رؤيته هو أنك تخسر. عدد الجثث P ينخفض ​​بشكل كبير.
00: 11: 40.16 بالرغم من أنه لا يزال بإمكانك تكوين القليل.
00: 11: 42.08 لذلك ستكون هذه خلية من النوع البري ، حيث قمنا بتجويعها لصنع أجسام P كبيرة جدًا ،
00: 11: 46.04 والآن عندما نزيل بروتين EDC3 هذا ، يمكنك أن ترى أنه لا يزال هناك بعض التكوين.
00: 11: 51.11 لكن تلك التي تشكلت تعتمد على تفاعل آخر ، وهو في بروتين LSM-4 ،
00: 11: 56.13 والذي يحتوي في ذيله الطرفي C على ما يسمى مجال "بريون".
00: 12: 00.10 حسنًا. ومجال البريون مشابه لما نفكر فيه في مرض جنون البقر ،
00: 12: 05.19 أو مرض كورو البشري ، وهو مجال تجميع ذاتي ،
00: 12: 09.12 والتي على الأقل في حالة المرض ، يمكن أن تكون غير قابلة للإصلاح.
00: 12: 13.09 ولكن ، هذا مثال على أن هذه الأنواع من نطاقات البريون لا تشكل فقط تجميعًا ،
00: 12: 21.02 ولكن هذا في الواقع تجميع قابل للعكس ، لذا فهو ليس حالة مسببة للأمراض.
00: 12: 24.20 وإذا حصلت على كل من بروتين EDC3 ومجال البريون على بروتين LSM4 ،
00: 12: 30.15 هنا ، ترى أنه لم تعد هناك أجسام P تتشكل بعد الآن.
00: 12: 34.03 الآن ، من المثير للاهتمام وجود مجال بريون هذا ،
00: 12: 39.25 أو ما يسمى غالبًا بمجال Q / N المتضمن في تجميع مجمعات بروتين RNA؟
00: 12: 44.26 أريد فقط أن أوضح بضع نقاط حول هذا الأمر ،
00: 12: 47.19 لأنني أعتقد أنه في الواقع جانب مثير جدًا للاهتمام في علم الأحياء ،
00: 12: 50.20 والتي قد يكون لها أهمية أوسع.
00: 12: 52.16 أولاً ، العديد من البروتينات تشارك في الترجمة وتدهور الحمض النووي الريبي
00: 12: 57.22 بها هذا النوع من نطاقات Q / N.
00: 12: 59.21 على سبيل المثال ، إذا بحثت في جينوم الخميرة ،
00: 13: 02.26 يوجد حوالي 100 بروتين لها القدرة
00: 13: 05.23 لتشكيل هذا النوع من الركام من خلال Q / N أو مجال بريون.
00: 13: 10.10 من بين هؤلاء المائة ، يشارك 50 في الترجمة أو تدهور الحمض النووي الريبي.
00: 13: 15.20 إذن أكثر من النصف. وكثير من الآخرين لا نعرف ماذا يفعلون ،
00: 13: 18.11 لذا فقد يكونون متورطين أيضًا.
00: 13: 20.03 لذا أعتقد أن هذه ستكون سمة مشتركة للعديد من هذه البروتينات ،
00: 13: 23.21 في ترجمة وتدهور الحمض النووي الريبي
00:13: 26.16 ويشير إلى أنه قد يكون لديهم ميل بعد ذلك لتشكيل هذا النوع من الركام ،
00: 13: 31.04 لأسباب بيولوجية لم نفهمها بعد.
00:13:33.09
00: 13: 35.24 بما يتفق مع ذلك ، أنواع مختلفة من هذه المجالات
00: 13: 39.13 قد تخلق أنواعًا مختلفة من الهياكل ، أو أنواعًا مختلفة من الأجسام P ، على سبيل المثال.
00: 13: 45.17 وليس من المفهوم جيدًا مدى تحديد نطاقات Q / N المختلفة هذه ،
00: 13: 52.09 ولكن في بعض الحالات يبدو أنه يمكن أن يكون لديهم تفاعلات محددة مع بعضهم البعض ،
00: 13: 57.08 وفي حالات أخرى عامة. إذن ما يعنيه ذلك هو أنواع مختلفة من مجالات Q / N
00: 14: 00.28 يمكن أيضًا أن تدفع أنواعًا مختلفة من المجالات ، أو أنواع من حبيبات بروتين الحمض النووي الريبي.
00: 14: 05.17 وتوافقًا مع ذلك ، نعلم أيضًا أن مجالات Q / N
00: 14: 08.07 يشاركون في تجميع آخر
00: 14: 10.11 حبيبة بروتين RNA في الخميرة وفي الخلايا البشرية تسمى حبيبة الإجهاد.
00: 14: 14.19 الذي سأناقشه بعد بضع دقائق.
00:14:16.11
00: 14: 19.00 أخيرًا ، حقيقة أن نطاقات Q / N يمكن أن تكون لا رجعة فيها ،
00: 14: 22.23 يسمح لهم بالعمل كعناصر فوق جينية. وماذا يعني ذلك بعد ذلك ،
00: 14: 26.23 هو أنه إذا قمت بتجميع حبيبات بروتين RNA من خلال مجالات البريون هذه ،
00: 14: 32.00 لديك إمكانية الحصول على حالة وراثية وراثية بسبب ذلك.
00: 14: 37.18 وهكذا ، اقترح نموذج من Kazeksai و Eric Kandel أن مثل هذا النوع من التجميع المدفوع بريون
00: 14: 46.05 قد تلعب دورًا في اللدونة المشبكية في تكوين الذاكرة.
00:14:49.20
00: 14: 52.17 ثم أخيرًا ، من اللافت للنظر أن العديد من الأمراض التنكسية العصبية
00: 14: 57.16 تتضمن توسيع البولي جلوتامين
00: 15: 01.14 مسالك في البروتينات التي عادة ما تكون مكونات أجسام P أو حبيبات الإجهاد.
00: 15: 05.04 لذلك على سبيل المثال ، هنتنغتون:
00: 15: 08.01 يحتوي البروتين المسبب للمرض التنكسي العصبي على جهاز polyQ بداخله
00: 15: 16.14 وهو عادةً أحد مكونات الأجسام P. وهذا على الأرجح سبب احتوائه على جهاز polyQ ،
00: 15: 21.06 لأن جزءًا من بيولوجيته يتطلب تجميعه في هذا المجمع ،
00: 15: 25.04 ولكن عندما يتمدد هذا السبيل بشكل كبير جدًا ، فإنه يؤدي إلى تكوين تكتلات السيتوبلازم.
00: 15: 31.09 ومثير للجدل ما إذا كانت سامة أو واقية ،
00: 15: 34.21 ولكن هناك ارتباط صارخ بين بعض هذه الأمراض العصبية التنكسية ،
00: 15: 38.18 وجود تمديدات لهذه المسالك ، وتشكيل هذه الركام ،
00: 15: 43.08 والتي من المحتمل أن تكون مرتبطة بطريقة ما بالأجسام P و / أو حبيبات الإجهاد.
00:15:50.00
00: 15: 54.16 حسنًا. لذلك ، نحن نفهم إلى حد ما كيف تتجمع هذه الأجسام P.
00: 16: 00.03 ونحن نفهم كيف تتجمع في هياكل أكبر.
00: 16: 03.10 إذن ، هذا يسمح لنا بإجراء تجربة ، ثم لاختبار ما هي الأهمية
00: 16: 08.01 لصنع هذه الهياكل الأكبر. هل هذا الهيكل الأكبر مهم
00: 16: 12.24 لكي تتوقف هذه الـ RNA عن الترجمة ، أم أنه من المهم أن تتحلل؟
00: 16: 16.24 إذن ، التجربة التي أجريناها بعد ذلك ، هي مجرد إلقاء نظرة على ما يحدث ، لتحلل الحمض النووي الريبي
00: 16: 24.19 في طفرة لم تعد قادرة على تجميع هذه الهياكل الأكبر.
00:16:27.25
00: 16: 29.21 وما لاحظناه بعد ذلك ،
00: 16: 31.16 إذا نظرنا إلى تدهور الـ RNAs ، هو أن الـ RNAs تميل إلى التحلل بشكل طبيعي.
00: 16: 36.13 لذلك نحن هنا ننظر إلى مراسل معين mRNA MFA2.
00: 16: 40.11 نحظر النسخ في 0 مرة ،
00: 16: 42.06 ويمكنك أن ترى أنه في الخلايا البرية يتحلل الحمض النووي الريبي مع نصف عمر يبلغ حوالي 3 دقائق.
00: 16: 46.22 وفي الطفرة ، التي لا تستطيع تكوين أجسام بي كبيرة ، نرى معدل اضمحلال مماثل.
00:16:52.08
00: 16: 55.09 بعبارة أخرى ، تشكيل هذه الهياكل الأكبر حجمًا غير مطلوب ،
00: 16: 59.17 على الأقل لتدهور عدد قليل من mRNAs المراسل.
00: 17: 03.01 وهكذا ، يشير ذلك إلى أن تكوين هذه mRNPs الفردية ،
00: 17: 07.02 على الأقل في ظل الظروف التي فحصناها حتى الآن ،
00: 17: 10.10 كافية للسماح بتدهور الحمض النووي الريبي ، للسماح لها بالخروج من الترجمة ،
00: 17: 16.03 وأدخل هذه الحالة المكبوتة متعدية. هذا يثير السؤال إذن ،
00: 17: 21.27 لماذا تصنع الخلايا هذه الهياكل الأكبر؟
00: 17: 25.12 في الواقع ، على المرء أن يتوقع أن هذه الهياكل لها أدوار ،
00: 17: 29.24 لأنها محفوظة في جميع الخلايا حقيقية النواة التي تم فحصها.
00: 17: 33.16 إذن ، لماذا نصنع هذه الهياكل الأكبر؟
00: 17: 36.04 أبسط تفسير هو أنك تصنع هذه الهياكل الأكبر لتعزيز التفاعلات ،
00: 17: 43.15 بين المكونات عندما تكون هذه المكونات محدودة.
00: 17: 45.20 ومن المحتمل جدًا في ظل الظروف التي فحصناها حتى الآن في المختبر ،
00: 17: 49.29 المكونات التي نقوم باختبارها ، في ظل الظروف التي نفحصها في المختبر ،
00: 17: 56.00 المكونات الرئيسية التي تؤدي إلى تدهور الحمض النووي الريبي ، أو قمع الترجمة ، ليست مقيدة.
00: 18: 02.09 بدلاً من ذلك ، قد تتطلب بعض الرنا المرسال تجميعًا لتنظيمها.
00: 18: 07.28 قد يكون الأمر أنك تجمع ما تقوم بالحماية منه ، للحد من التفاعلات الأخرى.
00: 18: 13.13 على سبيل المثال ، قد يؤدي تجميع الحمض النووي الريبي في هذه الهياكل إلى حمايتها من نوكليازات أخرى ،
00: 18: 18.03 غير موجودة في تلك. وبعد ذلك ، يمكن أن يلعب التجميع أدوارًا مهمة
00:18: 24.08 في التنظيم الخلوي و / أو النقل. كما اقترحنا في الخلايا العصبية أو في الخلايا الجرثومية.
00: 18: 32.10 لكن هذا في الواقع مجال اهتمام مستمر ، في محاولة لفهم الدور الأكبر للتجمع ،
00: 18: 40.09 من هذه الهياكل الكبيرة في الخلايا حقيقية النواة. وأريد أن أوضح ،
00: 18: 44.20 أن هذه ليست مشكلة تقتصر على دراسة الأجسام P و
00: 18: 48.14 تنظيم الترجمة في السيتوبلازم.
00: 18: 50.21 في الواقع ، كما درسنا أكثر عن تنظيم الخلايا ،
00: 18: 54.24 ما تعلمناه هو أن هناك تنوعًا في حبيبات بروتين الحمض النووي الريبي ،
00: 18: 58.08 التي تتكون في الخلايا حقيقية النواة.
00: 19: 01.04 لذلك ، في السيتوبلازم تحدثنا عن الأجسام P ، وقليلًا عن حبيبات الإجهاد.
00: 19: 05.18 ولكن في النواة ، هناك الكثير من مجمعات بروتين RNA الأخرى.
00: 19: 09.15 البقع النووية التي تحتوي على عوامل الربط ، وكذلك أجسام كاجال ،
00: 19: 15.02 تحتوي على مكونات snRNA ، مجمعات بروتين RNA نووي صغيرة.
00: 19: 21.04 وفي الواقع ، أظهر عمل Carl Neuberger حقًا أن وظيفة أجسام Cajal هذه ،
00: 19: 25.17 لزيادة معدل تجميع معقدات البروتين RNA.
00: 19: 30.06 ولذا أعتقد أن هذا الشخص يعتقد أننا يجب أن نتوقع بينما نمضي قدمًا ،
00: 19: 33.17 بينما ندرس هذه المجمعات المختلفة لبروتين الحمض النووي الريبي ،
00: 19: 37.23 أن دورهم العام قد يكون زيادة معدلات التجميع
00: 19: 42.00 للمكونات بداخلها ، وذلك ببساطة عن طريق توفير مستوى تركيز أعلى لتلك العوامل.
00:19:49.26
00: 19: 50.24 الآن ، غالبًا ما تلتصق الأجسام P أو تتداخل مع حبيبات الحمض النووي الريبي المشار إليها باسم حبيبات الإجهاد.
00: 19: 59.06 هنا ، نحن ننظر إلى خلية من الثدييات.
00: 20: 01.15 يمثل اللون الأزرق بنية حبيبية إجهاد.
00: 20: 04.18 ويمثل اللون الأصفر أو الأحمر هنا هيئة P.
00: 20: 08.19 ويمكنك أن ترى أنها غالبًا ما تكون ملتصقة ببعضها البعض ، بالقرب من بعضها البعض.
00: 20: 11.08 تحدث ظاهرة مماثلة في الخميرة ،
00: 20: 13.12 على الرغم من أنه في هذه الحالة ، وفي كثير من الحالات ، يتداخل الجسم P وحبيبات الإجهاد.
00: 20: 19.04 إذاً هنا ، في هذه الصورة الخاصة بالخميرة ، ستكون الأجسام P حمراء
00: 20: 23.11 وستكون حبيبات الإجهاد خضراء.
00: 20: 26.04 لذلك إذا كانت متداخلة ، فسيكون أصفر.
00: 20: 27.16 ويمكنك أن ترى أن العديد من هذه المكونات في الحقيقة صفراء.
00:20:30.10
00: 20: 32.08 إذن ، ما هي حبيبات الإجهاد؟
00: 20: 34.18 لذا فإن حبيبات الإجهاد ، مرة أخرى ، عبارة عن مركب بروتين RNA يحتوي على RNAs غير مترجمة.
00: 20: 39.21 ولكن على عكس الانحطاط ومثبطات الترجمة الموجودة في الهيئات P ،
00: 20: 44.24 تحتوي حبيبات الإجهاد على عوامل بدء الترجمة ،
00: 20: 47.22 بروتينات مرتبطة بـ RNA ، وفي بعض الحالات ، يمكن أن تحتوي على الوحدة الفرعية 40s.
00: 20: 54.17 تتكون حبيبات الإجهاد عندما يكون بدء الترجمة بطيئًا ،
00: 20: 58.23 ولذا فإن أبسط نموذج هو أن حبيبات الإجهاد هذه تمثل مجموعة من الرنا المرسال ،
00: 21: 05.16 إدخال الترجمة أو الخروج منها.
00: 21: 07.24 وهذا يعني أنهم قاموا بتجميع مجمع بدء الترجمة ،
00: 21: 11.04 لكنهم لم يدخلوا مرحلة استطالة الترجمة.
00: 21: 16.16 من غير المعروف ما إذا كانوا يدخلون أو يخرجون بالفعل من الترجمة ،
00: 21: 20.02 بالرغم من أنني سأجادل في بعض الحالات بأنهم ربما يدخلون الترجمة.
00:21:25.01
00: 21: 27.20 الآن ، هذه التفاعلات بين الأجسام P وحبيبات الإجهاد ،
00: 21: 31.06 أدى إلى اقتراح أن جزيئات الرنا المرسال تتبادل بين هذين الاثنين.
00: 21: 34.29 والمنطق هنا هو أنه بينما تتفاعل هاتان الحبيبتان المختلفتان ،
00: 21: 39.03 يمكن أن تحتوي على نفس الرنا المرسال ،
00: 21: 42.28 ونحن نعلم أن mRNAs الموجودة في أجسام P يمكن أن تعود إلى الترجمة.
00: 21: 46.24 لذلك على مستوى ما ، يجب أن تكون هذه mRNAs قادرة على إعادة الارتباط مع عوامل بدء الترجمة.
00: 21: 51.20 ومن ثم هناك فرضية واحدة ،
00: 21: 54.04 هو أن mRNAs تتبادل بين حبيبات الإجهاد وأجسام P.
00:21:57.28
00: 22: 00.00 وهناك بالفعل نموذجان لكيفية حدوث ذلك.
00: 22: 03.12 لذلك في النموذج الأول ، mRNAs ، عندما يشاركون في الترجمة ،
00: 22: 10.15 عندما يتوقفون عن الترجمة يتجمعون في هذا الهيكل الحبيبي للضغط.
00: 22: 14.08 وضمن حبيبة الإجهاد هذه ، تقوم mRNAs المختلفة بتجميع مجمعات مختلفة.
00: 22: 19.06 سيتم استهداف بعض RNAs للتحلل وسيتم إرسالها إلى P-body ،
00: 22: 22.29 للتدمير.
00: 22: 24.14 و RNAs الأخرى تعيد تجميع مجمع ترجمة جديد وتعود إلى تعدد اللغات.
00: 22: 28.20 الاحتمال الآخر ، في الواقع ، هو RNAs عندما يخرجون من الترجمة يسافرون إلى P-body ،
00: 22: 36.18 وضمن ذلك الجسم P سيتم فرز بعض RNAs للتدمير.
00: 22: 40.19 أو RNAs أخرى ، ويفترض أن ذلك يرجع إلى تكوينها أو ميزات تسلسلها ،
00: 22: 45.05 سيعيد تجميع مجمع ترجمة جديد ،
00: 22: 47.26 ثم سيعود إلى المجموعة المترجمة.
00: 22: 50.15 قبل بضع سنوات ، أراد روس باك في مختبري محاولة التمييز بين هذين النموذجين ،
00: 22: 56.28 ولذا فهي تجربة بسيطة نسبيًا ،
00: 22: 59.19 لأنه سيقوم بتحليل عيوب القدرة على تجميع الأجسام P أو حبيبات الإجهاد
00: 23: 04.08 تؤثر على الهياكل الأخرى.
00: 23: 06.16 لذلك على سبيل المثال في هذا النموذج ، يجب أن تقوم بتجميع حبيبات الضغط
00: 23: 11.13 لصنع جسم ف. حيث كما في هذا النموذج ، قد تضطر إلى صنع جسم P.
00: 23: 15.22 لعمل حبيبات إجهاد.
00: 23: 17.02 وهكذا ، هذا ما تبدو عليه هذه الأنواع من التجارب.
00: 23: 21.09 هنا نستخدم خلايا الخميرة ،
00: 23: 23.00 حيث لدينا طفرة يمكن أن تمنع تكوين حبيبات الإجهاد أو الأجسام P.
00: 23: 27.16 وهذه خلية من النوع البري ، ومرة ​​أخرى يمكنك رؤية الكثير من حبيبات الإجهاد باللون الأخضر ،
00: 23: 32.13 العديد من الأجسام P باللون الأحمر. وهي تتداخل بشكل عام مع علامات حبيبات الإجهاد ،
00: 23: 37.05 لذا فهي صفراء.
00: 23: 38.16 إذا تخلصت من القدرة على تكوين حبيبات الإجهاد ،
00: 23: 42.04 ما زلت تصنع أجسادًا بي ، وأنت تصنع نفس الرقم تقريبًا ،
00: 23: 46.02 ونفس السطوع ونفس حجم الأجسام P.
00: 23: 51.03 لذلك ، لا تؤثر الطفرات التي تقلل من حبيبات الإجهاد على تكوين الأجسام P ،
00: 23: 55.27 على الأقل في خلايا الخميرة.
00: 23: 57.16 ومع ذلك ، إذا قمنا بالتجربة العكسية ، حيث نتخلص من الأجسام P ،
00: 24: 02.26 وها نحن نستخدم تلك الطفرات التي تحدثنا عنها سابقًا ،
00: 24: 05.10 ذهب بروتين EDC3 وحذف مجال البريون على بروتين Lsm4 هذا.
00: 24: 10.16 الآن ما تراه ، هو أننا لا نصنع أي أجسام بي ،
00: 24: 14.00 لكننا أيضًا لا نصنع أي حبيبات إجهاد.
00:24:15.17
00: 24: 17.04 إذن تفسيرنا لذلك ، في الواقع ، أن حبيبات الإجهاد تتشكل ،
00: 24: 22.07 من الهيئات P. الموجودة مسبقًا. الآن بالطبع ، هناك وجهتان محتملتان لهذا:
00: 24: 28.14 رأي واحد هو ، في الواقع ، أن هذا التأثير هو في الحقيقة تأثير غير مباشر.
00: 24: 32.25 ولكن إذا تخلصت من الأجسام P ، فلديك كل أنواع التغييرات في تنظيم mRNAs ،
00: 24: 37.13 وهذا يغير البروتينات التي تؤثر على تكوين حبيبات الإجهاد.
00: 24: 41.03 وبالتالي لا يمكنك صنع حبيبات ضغط لسبب غير مباشر.
00: 24: 44.09 والنموذج الآخر ، هو أنه يوجد في الواقع ، أجسام P توفر موقع تجميع ،
00: 24: 49.12 حيث في هذا النموذج ، عندما تتوقف RNAs عن الترجمة ،
00: 24: 53.27 يتجمعون أولاً في هذه المجمعات التي تتجمع في أجسام P ، وذلك بمرور الوقت ،
00: 24: 59.24 بعض هذه RNAs مستهدفة للترجمة ،
00: 25: 03.08 حتى يقوموا بتجميع عوامل ترجمة جديدة عليهم ،
00: 25: 06.18 وبعضها مستهدف للتحلل وقد يختفي ،
00: 25: 08.26 وهكذا في هذا الوقت المتوسط ​​لدينا نوع من التداخل ،
00: 25: 12.07 وبعد ذلك مع مزيد من الوقت ، يتم تدمير هذه الحمض النووي الريبي ، وتختفي ،
00: 25: 16.26 وهذه الـ RNAs ، التي ستعيد إدخال الترجمة ،
00: 25: 20.06 سيصبح مكونًا أكبر من إجمالي المجموعة.
00: 25: 23.23 لذا من أجل النظر إلى هذا ، قم بتمييز هذه الاحتمالات ،
00: 25: 28.18 أجرى روس تجربة حيث بحث بشكل أساسي ليرى ما إذا كانت حبيبات الإجهاد تتشكل
00: 25: 36.20 عن طريق نضوج الأجسام P. ولذا فإن ما سيفعله هو مجرد اتباع دورة زمنية
00: 25: 40.29 لتكوين الأجسام P وحبيبات الإجهاد أثناء الحرمان من الجلوكوز.
00: 25: 45.26 لذلك سوف يقوم بتنمية ثقافة ، وسوف يقوم بتجويعها من أجل الجلوكوز لفترة قصيرة من الزمن ،
00: 25: 50.13 ثم التقط صورًا في أوقات مختلفة ،
00: 25: 53.24 وانظر ماذا يحدث للأجسام P وحبيبات الإجهاد.
00: 25: 56.01 وهكذا عندما يقوم بهذه التجربة ، فهذه هي النتائج:
00: 26: 00.12 الملاحظات المهمة ، سأقوم فقط بتسليط الضوء عليها.
00: 26: 03.26 الأول هو أن أول شيء تراه هو أن الأجسام P تصبح كبيرة جدًا.
00: 26: 08.01 إذن ، من وقت الصفر هنا قبل الضغط ،
00: 26: 11.27 هناك بعض الأجسام P الصغيرة التي لا يمكنك رؤيتها في ظل ظروف التعرض هذه.
00: 26: 15.09 لكن بسبع دقائق من التوتر تكون كبيرة جدًا ،
00: 26: 18.01 ومشرق للغاية.
00: 26: 20.05 لذلك تتشكل الأجسام P أولاً.
00: 26: 21.29 الشيء الثاني الذي تراه ، هو أن حبيبات الإجهاد الأولى التي يمكنك رؤيتها ،
00: 26: 26.04 يوجد القليل منهم هنا في هذه النقطة الزمنية ذات السبع دقائق ،
00: 26: 29.13 هم دائمًا مرتبطون بجسم P.
00: 26: 32.14 لذا إذا نظرت إلى الأسفل هنا في الدمج ، فهما دائمًا متداخلين.
00: 26: 35.04 لذلك تظهر حبيبات الإجهاد أولاً بالتزامن مع جسم P.
00: 26: 39.21 ثم الشيء الثالث الذي تراه ، هو أنك إذا تابعت بمزيد من الوقت ،
00: 26: 43.27 بعض هذه الأجسام P تنضج من كونها جسم P إلى أن تكون في الأساس مثل حبيبات الإجهاد.
00: 26: 50.08 لذا إذا نظرت إلى هذا هنا ، في النقاط الزمنية المبكرة ، فهو أساسًا P-body
00: 26: 54.15 مع القليل جدًا من قلم تحديد حبيبات الإجهاد. ثم بعد نصف ساعة ،
00: 26: 58.18 انخفضت كمية Dcp2 ، علامة P-body هناك بشكل كبير ،
00: 27: 03.15 وكمية بروتين ربط poly-A ، زادت علامة حبيبات الإجهاد ،
00: 27: 07.27 مما يشير إلى أن هذه ، في الواقع ، تنضج من حالة P-body إلى حالة حبيبية الإجهاد.
00: 27: 13.02 وهذا يشير إلى أن هناك بالفعل اتجاهية في حركة RNAs ،
00: 27: 18.29 بين هذه الأنواع المختلفة من المجمعات. أنهم ينتقلون من الترجمة ،
00: 27: 23.14 إلى حالة مكبوتة ، بشكل عام في تكوين نوع P-body ، نوع من المركب.
00: 27: 30.24 ويمكن لتلك RNA بعد ذلك إعادة إدخال الترجمة من خلال تكوين مجمع ترجمة جديد ،
00: 27: 35.09 التي يمكن أن ترتبط بهذه الهياكل الأكبر التي يشار إليها باسم حبيبات الإجهاد ،
00: 27: 39.07 والعودة إلى الترجمة. على الرغم من أنني أركز على مجمعات بروتين RNA الفردية ،
00: 27: 47.11 يمكننا أن نلاحظ أنه في المجهر عبارة عن تجميع لإجمالي السكان
00: 27: 52.00 في هذه المجاميع المرئية في المجهر الضوئي.
00:27:56.13
00: 28: 00.23 الآن ، إذن ما هي حبيبات الإجهاد إذن؟
00: 28: 03.14 لذلك على الأقل في ظل هذه الظروف ،
00: 28: 06.06 هذا يشير إلى أن حبيبات الإجهاد هي أساسًا RNAs ،
00: 28: 09.12 التي يتم تحضيرها لإعادة إدخال الترجمة.
00: 28: 12.00 وبعد ذلك ، ربما ينبغي التفكير في حبيبات الإجهاد كمواقع للتجميع ،
00: 28: 18.07 لمجمعات بدء الترجمة.
00: 28: 20.06 والحجة هنا هي أنها تتشكل عندما يكون البدء محدودًا ،
00: 28: 24.04 تتكون من RNAs غير مترجمة ، وتحتوي على عوامل الترجمة.
00: 28: 28.25 ولذا ربما لا تكون بالضرورة مواقع حيث يتم استهداف RNA للقمع ،
00: 28: 32.16 لكنها مواقع يكون فيها للـ RNAs تركيز محلي عالٍ لعوامل الترجمة ،
00: 28: 38.00 وبالتالي السماح بالتجميع الفعال لمجمعات بدء الترجمة هذه
00: 28: 42.05 والتي يمكن أن تستمر وتدخل الترجمة.
00: 28: 44.17 وهذا مجال لمزيد من البحث في مختبري ، بالإضافة إلى مختبرات أخرى أيضًا.
00:28:50.05
00: 28: 55.09 الآن ، أريد أن أتراجع وأقول بضع كلمات عن حبيبات الحمض النووي الريبي.
00: 28: 59.22 لأن أولئك الذين يعملون في هذا المجال أو يقرؤون عنه ،
00: 29: 04.19 من السهل الخلط بين الأنواع المختلفة من حبيبات الحمض النووي الريبي ،
00: 29: 09.06 موصوفة في الأدبيات.
00: 29: 10.24 وما أود مناقشته هو في الواقع ، ربما تكون هذه الحبيبات كلها مرتبطة ببعضها البعض ،
00: 29: 16.03 في نوع بسيط من النماذج حيث توجد مراحل مختلفة
00: 29: 19.04 من حركات الرنا خلال دورة الرنا المرسال.
00: 29: 24.08 الآن ، على سبيل المثال ، في ظل بعض الظروف ، يمكنك رؤية حبيبات تتراكم ،
00: 29: 32.25 التي تحتوي على EIF4e و EIF4g ومركب ربط الغطاء وبروتين ربط poly-A ،
00: 29: 37.25 التي تفتقد إلى مكونات أخرى ،
00: 29: 40.12 مثل 40s الوحدات الفرعية التي تتشكل تحت ضغط مختلف.
00: 29: 44.13 إذن ، هناك طريقة بسيطة للتفكير في هذه الأمور ، وهي أنها ببساطة محجوبة ،
00: 29: 49.12 لديهم ببساطة خطوات مختلفة لتقييد المعدل في التحولات
00: 29: 52.13 بين هذه التجمعات المختلفة في دورة mRNA.
00: 29: 55.09 إذا قمت بحظر هذه الخطوة هنا ،
00: 29: 57.04 استجابةً لإشارة مختلفة ، تتراكم هذه الحمض النووي الريبي مع هذه المجمعات ،
00: 30: 01.25 إذن ستحصل على حبيبات إجهاد من تلك التركيبة. بينما إذا قمت بحظر هنا ،
00: 30: 05.28 سوف تتراكم مع هذا النوع من مركب بروتين RNA ،
00: 30: 09.02 وستحصل على حبيبات الإجهاد التي تحتوي على هذه العوامل الأخرى.
00: 30: 12.06 إذن ، ربما لا تكون هذه الجسيمات مختلفة جوهريًا ،
00: 30: 17.07 هم ببساطة نقاط توقف مختلفة على سلسلة متصلة من نقاط التبادل.
00: 30: 22.21 ولذا عندما يفكر المرء في هذا النوع من النماذج ،
00:30: 26.19 تنوع وتكوين الحبيبات التي لوحظت في الخلية
00:30: 30.23 يمكن أن تتأثر أيضًا بسلوك مجموعات فرعية مختلفة من الرنا المرسال.
00: 30: 36.06 على سبيل المثال ، في ظل بعض الضغوط ، يزداد كلا الجسمين ،
00:30: 42.20 وحبيبات الإجهاد. ولكن ربما بسبب وجود بعض mRNAs التي توقفت في هذه المرحلة ،
00: 30: 48.21 ويتم تجميعها مع مكونات P-body هذه ، ترى تشكيلًا كبيرًا من الأجسام P ،
00: 30: 54.01 لكن mRNAs الأخرى متوقفة في موقع مختلف.
00: 30: 56.09 ربما هنا بعد أن يكون لديهم وحدة فرعية صغيرة ،
00: 31: 00.11 وهكذا سترى أيضًا حبيبات الإجهاد تتراكم.
00: 31: 02.22 ومن بين الأشياء التي لا نفهمها جيدًا ،
00: 31: 05.04 ما هو تنوع الأنواع المختلفة من الرنا المرسال ومجمعات بروتين الرنا المرسال ،
00: 31: 09.12 ثم كيف تؤدي إلى تراكم جسيمات مختلفة في ظل ظروف مختلفة.
00:31:17.15
00: 31: 19.16 ولكن هناك شيء واحد يتفق مع هذا ، وهو إذا نظرنا في الأدبيات ،
00: 31: 23.15 ما يمكننا رؤيته هو أن هناك بالفعل سلسلة متصلة من حبيبات بروتين الحمض النووي الريبي ،
00: 31: 27.07 والتي تمتد من جسم P كلاسيكي كما هو محدد في الأوراق الأولية ، إلى حبيبات الإجهاد الكلاسيكية.
00: 31: 34.19 وهذا مجرد رسم كاريكاتوري لذلك ، ومن المهم أن ننظر إليه هنا ،
00: 31: 38.26 تحت كل من هذه الجسيمات ، تظهر قائمة بالبروتينات الموجودة فيها ،
00: 31: 44.09 وباللون الأخضر ستكون المكونات التي تظهر فقط في الأجسام P.
00: 31: 47.28 لذلك سيكون هذا جسمًا على شكل حرف P يحتوي فقط على مكونات أجسام P.
00: 31: 51.13 الأصفر عبارة عن بروتينات يمكن رؤيتها في أجسام P أو حبيبات الإجهاد.
00: 31: 55.21 واللون الأحمر عبارة عن مكونات تظهر فقط في حبيبات الإجهاد.
00: 31: 59.11 وإذا نظرت حول الأدب ، أجساد P المتغصنة ،
00: 32: 03.16 تم العثور على مجمعات بروتين RNA
00: 32: 06.10 في الجانب الشجيري من المشابك العصبية في الخلايا العصبية المختلفة.
00: 32: 10.08 لديهم خليط من كل من الأجسام P ومكونات حبيبات الإجهاد.
00: 32: 14.10 جزيئات النقل في الخلايا العصبية في ذبابة الفاكهة يكون لها خليط مرة أخرى.
00: 32: 21.10 في C. elegans ، يمكن أن تحتوي أنواع مختلفة من الحبيبات على خليط مرة أخرى.
00: 32: 25.11 على الرغم من أننا في كثير من الحالات لا نعرف التكوين الكامل لكل من هذه الحبيبات ،
00: 32: 29.12 ما بدأت في رؤيته هو أنه لا يوجد شيء مثل ، هناك شرطان حدوديان ،
00: 32: 35.02 ولكن بعد ذلك هناك مجموعة واسعة من الأشكال الوسيطة المختلفة.
00: 32: 39.14 وربما يجب أن نفكر في هؤلاء بعد ذلك ،
00: 32: 42.25 كلها كنقاط توقف مختلفة في دورة mRNA هذه ،
00: 32: 45.22 أو تجمعات فرعية مختلفة من mRNAs توقفت في خليط من المواقع.
00:32:49.25
00: 32: 51.24 حسنًا. باختصار إذن ، أريد فقط أن أحاول تسليط الضوء على النقاط الرئيسية التي حاولت أن أقولها
00: 32: 58.16 وهو أنه ، في الخلايا ، يمكن أن توجد mRNAs في حالتي mRNP السائدتين على الأقل
00: 33: 04.12 المترجمون والذين تم قمعهم.
00: 33: 07.13 هذه mRNAs المكبوتة تتراكم عادة في حبيبات بروتين RNA ،
00: 33: 11.11 مثل الأجسام P وحبيبات الإجهاد.
00: 33: 13.21 هذه الأجزاء البيوكيميائية المختلفة ، يمكن أن يكون لها معدلات ترجمة مختلفة ،
00: 33: 20.08 إماتة ، وتدهور الرنا المرسال ، اعتمادًا على مكان وجود الرنا المرسال في الخلية ،
00: 33: 25.22 وما هي البروتينات المرتبطة به.
00: 33: 27.07 قد تكون الأجسام P أيضًا مرتبطة بجزيئات نقل RNA ،
00: 33: 31.09 وبالتالي تلعب دورًا ما في الترجمة ،
00: 33: 33.02 وأن هناك آليات تنقل الحمض النووي الريبي بين هذه الأجزاء ،
00: 33: 36.24 الذي لم يكن لدي وقت للحديث عنه اليوم ،
00: 33: 39.03 سرية وتتضمن أنواعًا مختلفة من البروتينات والإنزيمات.
00:33:43.15
00: 33: 45.20 هناك الكثير من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها في هذا المجال.
00: 33: 48.15 كيف تتوقف mRNAs فعليًا عن الترجمة وتتجمع في أجسام P؟
00: 33: 52.19 كيف تخرج mRNAs من الأجسام P وتعيد تجميع مجمع ترجمة جديد؟
00: 33: 56.25 والعودة إلى مجموعة الترجمة؟
00: 33: 59.05 كيف يحددون أي جزيئات mRNA ستفعل أي منها؟
00: 34: 01.23 ولماذا تقوم بالفعل بتكوين هذه المجاميع الكبيرة الحجم؟
00: 34: 05.03 التنبؤ هو ، لتعزيز التفاعلات بين المكونات المحددة ،
00: 34: 08.21 ولكن لا يوجد دليل مباشر على ذلك بالنسبة للأجسام P أو حبيبات الإجهاد حتى الآن.
00: 34: 14.16 وبعد ذلك ، كيف ترتبط هذه الدورة بتوطين mRNAs في مناطق معينة من الخلية
00: 34: 19.15 والتكوين الحيوي للـ mRNAs في النواة ،
00: 34: 21.26 ودخولهم إلى السيتوبلازم والبدء في الترجمة والوظيفة؟
00: 34: 26.18 وبهذا ، أود أن أشكركم جميعًا على اهتمامكم.
00:34:30.29

  • الجزء 1: توطين mRNA والترجمة والتدهور

مناقشة

في هذه الدراسة ، نصف توطين مختلف الرنا المرسال باستخدام نظام m-TAG (Haim et & # x000a0al. ، 2007). والمثير للدهشة أننا نظهر أن بعض الرنا المرسال توجد في حبيبات في خلايا غير مضغوطة وأن هذه الحبيبات تعمل كمواقع للترجمة. يؤدي تجويع الجلوكوز إلى تثبيط سريع للترجمة وتكوين الأجسام P (Ashe et & # x000a0al.، 2000 Teixeira et & # x000a0al.، 2005). في ظل هذه الظروف ، تندمج حبيبات mRNA لتشكيل حبيبات أكبر تعمل كمنصة لتوظيف عوامل تحلل الرنا المرسال أثناء تكوين الأجسام P.

النتيجة الرئيسية في هذه الدراسة هي توطين mRNAs معينة إلى حبيبات في الخلايا غير المجهدة ، ويتعلق سؤال مهم بوظيفة هذه الحبيبات. تشير عدة أسطر من الأدلة إلى أن ترجمة mRNA تحدث في مثل هذه الحبيبات. أولاً ، على النقيض من الحبيبات التي تحمل mRNAs المكبوتة انتقاليًا ، مثل الأجسام P وحبيبات الإجهاد ، حيث يثبط الهكسيميد الحلقي التكوين عن طريق محاصرة mRNAs في polysomes ، فإن حبيبات mRNA التي لوحظت في الخلايا غير المجهدة إما أن تكون غير متأثرة أو تزداد في العدد بعد علاج سيكلوهكسيميد. نظرًا لأن الهيكسيميد الحلقي لبعض الرنا المرسال يسبب زيادة سريعة في كمية حبيبات الرنا المرسال لكل خلية ، ويستهدف استطالة الريبوسومات ، فإن هذا يشير إلى وجود ريبوسومات استطالة في الحبيبات. ثانيًا ، هناك حالتان مختلفتان معروفتان بإحداث الجريان السطحي المتعدد ، وهما الجلوكوز والجوع من الأحماض الأمينية ، وكلاهما يؤدي إلى انخفاض في عدد حبيبات الرنا المرسال لكل خلية عن طريق التجميع. نظرًا لأن الجريان السطحي متعدد السلالات يحث على هذا التجميع ، فمن المحتمل جدًا أن تكون polysomes موجودة في الإجهاد المسبق للحبيبات. ثالثًا ، يتم التعبير عن mRNAs التي تم فحصها بشكل كبير في ظروف غير مضغوطة مع وجود نسبة كبيرة من mRNA مرتبطة ببعضها: يتم ترجمة نسبة كبيرة من كل mRNA إلى حبيبات في الخلايا غير المجهدة ، مما يشير إلى أن الكثير من mRNA الموجود في الحبيبات يتم ترجمته . بالإضافة إلى ذلك ، تكشف استراتيجية FRAP لاتباع البروتين المصنوع حديثًا بالنسبة إلى حبيبات mRNA عن تراكم البروتين في الحبيبات. أخيرًا ، تتداخل نسبة كبيرة من حبيبات الرنا المرسال مع المواقع المسمى باستخدام مقايسة بوروميسين. نعتقد أن هذا يقدم دليلاً دامغًا على أن الترجمة يمكن أن تحدث في حبيبات الرنا المرسال التي حددناها.

تم وصف الحبيبات المحتوية على mRNA على نطاق واسع كجزء من الاستجابة الخلوية للإجهاد والتراكم كنتيجة مباشرة لقمع الترجمة (Balagopal and Parker ، 2009 Kedersha and Anderson ، 2009). لا ترتبط بإنتاج البروتين الموضعي بدلاً من ذلك ، يُعتقد أنها تلعب أدوارًا في تحلل الرنا المرسال (الأجسام P) والتخزين (حبيبات الإجهاد) على الرغم من أن الحدود بين هذه الوظائف غير واضحة إلى حد ما ، إلا أن عددًا من mRNAs الموجودة في الأجسام P يمكن أن أعد إدخال المجموعة المترجمة بعد التكيف مع الإجهاد ، وتوجد بعض مكونات تحلل الرنا المرسال في حبيبات الإجهاد (Arribere et & # x000a0al.، 2011 Brengues et & # x000a0al.، 2005 Kedersha and Anderson، 2009). تشير الأعمال الحديثة إلى أن تجميع البروتين المرتبط بـ RNA و RNA في الأنظمة الخالية من الخلايا يعتمد على مجالات البروتين منخفضة التعقيد (Han et & # x000a0al. ، 2012 Kato et & # x000a0al. ، 2012). إن هذين النطاقين الغنيين بـ Q / N منخفضي التعقيد في بروتينات Lsm4p و Edc3p مهمان في تكوين الأجسام P (Decker et & # x000a0al.، 2007 Reijns et & # x000a0al.، 2008). هنا ، نظهر أن تراكم حبيبات الرنا المرسال بعد الإجهاد لا يزال يحدث في edc3 & # x00394 lsm4 & # x00394C متحولة ، على الرغم من أن تجنيد عوامل تحلل الرنا المرسال وتشكيل الأجسام P. لذلك ، يبدو أن حبيبات mRNA بمثابة سلائف للأجسام P وأن تراكم حبيبات mRNA يشكل جزءًا من تكوين الجسم P. يبقى السؤال ما الذي يسبب هذا التجمع من حبيبات الرنا المرسال بعد الجريان السطحي المتعدد الناجم عن الجوع الجلوكوز أو الجوع من الأحماض الأمينية. أحد الاحتمالات هو أن نقص الريبوسومات يتيح الوصول إلى بروتينات ربط الحمض النووي الريبي الأخرى بنطاقات مماثلة منخفضة التعقيد ، وهذه تتوسط في تجميع الحبيبات لتكوين النواة P-body ، وهذا الأخير يحدث فقط في ظل ظروف تجويع الجلوكوز وليس تجويع الأحماض الأمينية. يكمن تفسير محتمل لخصوصية الإجهاد في تكوين الجسم P في الدراسات الحديثة التي تسلط الضوء على العلاقة بين مسار البروتين كيناز المعتمد على cAMP والأجسام P (Ramachandran et & # x000a0al.، 2011 Tudisca et & # x000a0al.، 2010، 2012). على سبيل المثال ، بالنظر إلى الروابط الراسخة بين إشارات الجلوكوز ومسار PKA ، فمن المعقول تمامًا أن تعزز مدخلات الإشارة من مسار PKA تجنيد عوامل تحلل الرنا المرسال إلى حبيبات الرنا المرسال المجمعة في ظل ظروف تجويع الجلوكوز ، ولكن لم يتم تنشيطها تحت ظروف تجويع الأحماض الأمينية.

كما هو موضح أعلاه ، في هذه الدراسة نصف الحبيبات المحتوية على mRNA في الخلايا غير المجهدة حيث ، على الرغم من أنه من المحتمل أن يتم ترجمة mRNA ، لا يبدو أن هناك أي متطلبات محددة لتوطين منتج البروتين الناتج ، ولا يظهر mRNA نمط توطين يشير إلى توطين ER أو بيروكسيسومال أو ميتوكوندريا. تنتج mRNAs المحددة المترجمة بروتينات تشارك في عمليات مثل تحلل السكر والترجمة. هذه البروتينات ، eIF4A ، Eno2p ، و Pdc1p ، لها توطين حشوي واسع (Campbell et & # x000a0al. ، 2005 Huh et & # x000a0al. ، 2003). علاوة على ذلك ، نجد فئتين من الحبيبات ، إما 1 & # x020132 أو 10 & # x0201320 لكل خلية ، تشتمل الفئة الأكثر وفرة على إنزيمات ترميز mRNAs المشاركة في مسار التحلل. إذن ، ما هي وظيفة حبيبات الرنا المرسال؟

أحد الاحتمالات هو أن الحبيبات تعزز الترجمة عالية الكفاءة: إذا كان الأمر كذلك ، فلماذا لا يوجد أي مرنا يشفر بروتينًا وفيرًا موجودًا في حبيبات الحمض النووي الريبي؟ على سبيل المثال ، نصف هنا خمسة mRNAs معبر عنها بشدة غير موجودة في حبيبات mRNA. هناك احتمال آخر يتعلق بالاستجابة للإجهاد: ربما تكون الوظيفة الأساسية لهذه الحبيبات هي تعزيز تكوين الجسم P؟ ومع ذلك ، فإن الطفرات في تكوين الجسم P لا تظهر أي عيوب في القمع الانتقالي أو تحلل الرنا المرسال (Decker et & # x000a0al. ، 2007). لذلك ، فإن فرضيتنا المفضلة هي أن الحبيبات تسهل إنتاج البروتين المنسق ، مما قد يسمح بتوازن متكافئ دقيق في مستويات البروتين عبر مسارات محددة أو داخل مجمعات كبيرة متعددة القوالب. من الممكن تمامًا أن تتحول mRNAs هذه إلى حبيبات بسبب الطي المتزامن والتفاعل على مستوى سلاسل & # x000a0 البروتين الناشئة مما يسمح بالتجميع الفعال للبروتينات في مجمعات. يسمح مثل هذا النموذج برسم المتوازيات مع أنظمة بدائية النواة حيث يتم إنتاج mRNAs كأوبرونات تسمح بالتوليف المنسق للبروتينات المرتبطة وظيفيًا. ومن المثير للاهتمام ، أن جزيئين mRNA اللذين نجدهما في 10 & # x000a0 to 20 & # x000a0granules لكل خلية يشاركان في تخمير الجلوكوز. إن تنسيق تحلل السكر عبر التفاعل بين إنزيمات معينة أمر راسخ (Campanella et & # x000a0al. ، 2005). في الواقع ، في الخميرة من الأطلس الشامل لتفاعلات البروتين والبروتين (Collins et & # x000a0al. ، 2007) ، يتفاعل Eno2p (Enolase) مع & # x000a0Fba1p (Aldolase) و Pdc1p (Pyruvate Decarboxylase) و Pgk1p (Phosphoglycerate kinase). يمكن أن يبدأ هذا التنسيق الأيضي على مستوى توطين الرنا المرسال حيث يكون من المعقول أن ترجمة الرنا المرسال المتحدرة تسهل التفاعلات بسبب & # x000a0 بالقرب من التوليف ومسارات الطي اللاحقة.


مراقبة الجودة

يمكن أن تنتج جزيئات mRNA المعيبة عن طريق الطفرات في الجين وكذلك الأخطاء التي تحدث أثناء النسخ (وإن كان ذلك بمعدل منخفض بشكل ملحوظ). بالإضافة إلى إنتاج mRNAs مع أكواد غير صحيحة للأحماض الأمينية ، يمكن أن تنتج هذه الأخطاء جزيئات mRNA التي تحتوي على

  • رموز الإنهاء المبكر (PTCs) أي إدخال كودون STOP قبل النهاية الطبيعية للرسالة. تنتج ترجمة mRNAs بروتينًا مبتورًا ربما يكون غير فعال وقد يكون ضارًا. يمكن أحيانًا حل المشكلة عن طريق Nonsense-mediated mRNA Decay (NMD).
  • لا وقف كودون. تنتج هذه & quotNonstop & quot نصوصًا. يمكن حل المشكلة عن طريق Nonstop mRNA Decay.

اضمحلال الرنا المرسال غير المعقول (NMD)

قد يتم إنشاء أكواد الإنهاء المبكر (PTCs) بواسطة طفرات & quotnonsense & quot ، وانزياح الإطارات ، ومعالجة RNA (إزالة intron). إنها أيضًا نتيجة حتمية لإنشاء مستقبلات مستضد في الخلايا البائية والخلايا التائية.

آليات

  • أثناء معالجة الحمض النووي الريبي داخل النواة ، تتم إضافة مجمعات البروتين في كل بقعة حيث يتم تقطيع الإكسونات المجاورة معًا. (هذه إشارات مهمة لتصدير الرنا المرسال إلى السيتوبلازم.)
  • في السيتوبلازم ، عندما يتحرك الريبوسوم إلى أسفل الرنا المرسال ، تتم إزالة هذه المجمعات (وإعادتها إلى النواة لإعادة استخدامها).
  • إذا واجه الريبوسوم كودون إنهاء سابق لأوانه ، فلن تتم إزالة علامة (علامات) exon-exon النهائية ، وهذا يشير إلى mRNA المعيب للتدمير (في أجسام P).

الطفرات التي تقدم أكواد الإنهاء المبكر هي المسؤولة عن بعض حالات أمراض الإنسان الموروثة مثل التليف الكيسي وضمور العضلات الدوشيني (DMD).

دواء معين PTC124 أو ataluren ، يتسبب في تخطي الريبوسوم عبر PTCs مع الاستمرار في تمكين الإنهاء الطبيعي للترجمة. أظهر PTC124 نتائج واعدة في نماذج حيوانية من التليف الكيسي و DMD وتجري الآن التجارب السريرية للمرحلة الثانية على البشر.

اضمحلال الحمض النووي الريبي بدون توقف

تحدث النصوص بدون توقف في حالة عدم وجود كودون STOP في الرسالة. نتيجة لذلك فإن الريبوسوم غير قادر على تجنيد عوامل الافراج اللازمة لمغادرة mRNA. يتم تشكيل النصوص بدون توقف أثناء معالجة RNA ، على سبيل المثال ، عن طريق وضع ذيل بولي (A) قبل الوصول إلى كودون STOP.

آليات

تتعامل حقيقيات النوى والبكتيريا مع مشكلة عدم وجود كودون STOP بشكل مختلف.

  • في حقيقيات النواة، عندما يتوقف الريبوسوم في نهاية ذيل بولي (A) ، البروتينات يتم تجنيدهم لتحرير الريبوسوم لإعادة استخدامه وتقليل الرسالة المعيبة.
  • في بكتيريا، ودعا جزيء RNA خاص و [مدش] tmRNA ينقذ اليوم.يطلق عليه tmRNA لأنه يحتوي على خصائص كل من a رransfer الحمض النووي الريبي وأ مإسينجر RNA. يضيف جزء النقل الألانين إلى الموقع A على الريبوسوم. ينتقل الريبوسوم بعد ذلك إلى الجزء المرسل الذي يشفر 10 أحماض أمينية تستهدف الجزيء للتدمير (ويطلق الريبوسوم لإعادة استخدامه).

توطين منظم التوقيت التنموي Lin28 لمجمعات mRNP والأجسام P وحبيبات الإجهاد

Lin28 هو بروتين حشوي محفوظ مع اقتران غير عادي من أشكال ربط الحمض النووي الريبي: مجال الصدمة الباردة وزوج من أصابع الزنك CCHC من النوع retroviral. في الديدان الخيطية C. ايليجانس ، هو منظم لتوقيت النمو. في الثدييات ، يوجد بكثرة في أنواع مختلفة من الخلايا غير المتمايزة. ومع ذلك ، فإن وظيفتها الجزيئية غير معروفة. في خلايا الثدييات متعددة القدرات ، لوحظ Lin28 في مجمعات حساسة لـ RNase مع بروتين ملزمة متعدد (A) ، وفي الكسور متعددة الصيغ من تدرجات السكروز ، مما يشير إلى أنه مرتبط بترجمة mRNAs. عند الإجهاد الخلوي ، يحدد Lin28 حبيبات الإجهاد ، التي تحتوي على مجمعات mRNA غير المترجمة. ومع ذلك ، فإن Lin28 توضع أيضًا في هيئات المعالجة السيتوبلازمية ، أو P- الأجسام ، ومواقع تدهور الرنا المرسال وتنظيم الرنا الميكروي ، بما يتوافق مع عملها لتنظيم ترجمة الرنا المرسال أو الاستقرار. يُظهر التحليل الطفري أن مجالات ربط الحمض النووي الريبي المحفوظة في Lin28 تتعاون لوضع Lin28 في mRNPs ، لكن مجال CCHC فقط هو المطلوب للتوطين في الأجسام P. عندما يتم تحور كلا المجالين المرتبطين بـ RNA ، يتراكم Lin28 في النواة ، مما يشير إلى أنه ينتقل عادة من النواة إلى السيتوبلازم المرتبط بـ RNA. تتوافق هذه الدراسات مع نموذج يربط فيه Lin28 mRNAs في النواة ويرافقها إلى الريبوسومات والأجسام P. نقترح أن Lin28 يؤثر على ترجمة أو استقرار mRNAs معينة أثناء التمايز.


مراجع

هينبوش إيه جي. آلية المسح لبدء الترجمة حقيقية النواة. Annu Rev Biochem. 201483: 779-812.

Gruner S و Peter D و Weber R و Wohlbold L و Chung MY و Weichenrieder O وآخرون. تكشف هياكل مجمعات eIF4E-eIF4G عن واجهة ممتدة لتنظيم بدء الترجمة. خلية مول. 201664: 467–79.

بريس تي ، هنتزي ميغاواط. وظيفة مزدوجة لهيكل غطاء RNA الرسول في ترجمة بولي (A) ذات الذيل المعزز في الخميرة. طبيعة سجية. 1998392: 516–20.

ديفر تي إي ، كينزي تي جي ، بافيت جي دي. آلية وتنظيم تخليق البروتين في خميرة الخميرة. علم الوراثة. 2016203: 65-107.

طومسون عضو الكنيست ، جيلبرت دبليو في. استشعار طول مرنا في الترجمة حقيقية النواة: إعادة النظر في "الحلقة المغلقة" وآثارها على التحكم الترجمي. جينات العملة. 201763: 613-20.

فيلا N ، Do A ، Hershey JW ، Fraser CS. عامل بدء حقيقيات النوى البشري 4G (eIF4G) يرتبط بـ eIF3c و -d و -e لتعزيز تجنيد الرنا المرسال في الريبوسوم. J بيول كيم. 2013288: 32932–40.

سينغ كر ، واتانابي آر ، وتشودري دبليو ، وهيراشي إتش ، وموراي إم جي ، وياماموتو واي ، وآخرون. عامل بدء الترجمة المتسلسلة لحقيقيات النوى 5 (eIF5) المرتبط بالمقاطع المضطربة المشحونة من eIF4G و eIF2beta يعمل على استقرار معقد التأسيس 48S ويعزز تحوله إلى وضع البدء. مول الخلية بيول. 201232: 3978–89.

ميتشل سف ، ووكر سي ، ألجير ماساتشوستس ، بارك إي إتش ، هينبوش إيه جي ، لورش جونيور. يعمل غطاء 5′-7-methylguanosine على mRNAs حقيقية النواة على حد سواء لتحفيز بدء الترجمة الكنسية ومنع مسار بديل. خلية مول. 201039: 950-62.

شوانهاوسر B ، Busse D ، Li N ، Dittmar G ، Schuchhardt J ، Wolf J ، وآخرون. القياس الكمي العالمي للتحكم في التعبير الجيني للثدييات. طبيعة سجية. 2011473: 337–42.

فوغل سي ، ماركوت إم. نظرة ثاقبة على تنظيم وفرة البروتين من التحليلات البروتينية والنسخية. نات ريف جينيت. 201213: 227-32.

Lawless C و Holman SW و Brownridge P و Lanthaler K و Harman VM و Watkins R et al. التقدير الكمي المباشر والمطلق لأكثر من 1800 بروتين خميرة عن طريق مراقبة التفاعل المختارة. بروتينات الخلايا المولية. 18002016 (15): 1309–22.

Siwiak M، Zielenkiewicz P. نموذج شامل وكمي وجينوم للترجمة. بلوس كومبوت بيول. 20106: e1000865.

Costello J ، Castelli LM ، Rowe W ، Kershaw CJ ، Talavera D ، Mohammad-Qureshi SS ، et al. آليات اختيار mRNA العالمية لبدء الترجمة. جينوم بيول. 201516: 10.

كيرشو سي جيه ، كوستيلو جي إل ، كاستيلي إل إم ، تالافيرا دي ، رو دبليو ، سيمز بي إف ، وآخرون. الخميرة La ذات الصلة بالبروتين Slf1p هو المنشط الرئيسي للترجمة أثناء استجابة الإجهاد التأكسدي. بلوس جينيت. 201511: e1004903.

كيرشو سي جيه ، كوستيلو جيه إل ، تالافيرا دي ، رو دبليو ، كاستيلي إل إم ، سيمز بي إف ، إت آل. تكشف تحليلات mult-omics المتكاملة عن الطبيعة متعددة الاتجاهات للتحكم في التعبير الجيني بواسطة Puf3p. مندوب علوم .2015: 15518.

Castelli LM ، Talavera D ، Kershaw CJ ، Mohammad-Qureshi SS ، Costello JL ، Rowe W ، et al. يتوسط 4E-BP Caf20p كلاً من قمع الترجمة المعتمد على eIF4E والمستقل. بلوس جينيت. 201511: e1005233.

طومسون إم كيه ، روجاس دوران إم إف ، جانجاراماني بي ، جيلبرت دبليو في. البروتين الريبوزومي Asc1 / RACK1 مطلوب للترجمة الفعالة للـ mRNAs القصيرة. إليفي. 20165: e11154.

سين إن دي ، تشو إف ، هاريس إم إس ، إنغوليا إن تي ، هينبوش إيه جي. يحفز eIF4B ترجمة mRNAs الطويلة ذات 5 ′ UTRs وإمكانية منخفضة الحلقة المغلقة ولكن اعتمادًا ضعيفًا على eIF4G. بروك ناتل أكاد Sci U S A. 2016113: 10464–72.

أوتيرو إل جيه ، آش إم بي ، ساكس إيه بي. يحفز بروتين رابطة الخميرة بولي (A) Pab1p في المختبر بولي (A) المعتمد على الغطاء والترجمة المعتمدة على الغطاء من خلال آليات متميزة. EMBO J. 199918: 3153–63.

Jivotovskaya AV ، Valasek L ، Hinnebusch AG ، Nielsen KH. يمكن لعامل بدء الترجمة حقيقية النواة 3 (eIF3) و eIF2 تعزيز ارتباط mRNA بالوحدات الفرعية 40S بشكل مستقل عن eIF4G في الخميرة. مول الخلية بيول. 200626: 1355–72.

Spriggs KA ، بوشيل M ، Willis AE. التنظيم الانتقالي للتعبير الجيني أثناء ظروف إجهاد الخلية. خلية مول. 201040: 228–37.

سيمبسون سي ، آش MP. التكيف مع الإجهاد في الخميرة: للترجمة أم لا؟ شركة Biochem Soc Trans. 201240: 794-9.

Pavitt GD، Ramaiah KV، Kimball SR، Hinnebusch AG. يربط eIF2 بشكل مستقل بين مركبين فرعيين متميزين من eIF2B يحفزان وينظمان تبادل الجوانين والنيوكليوتيدات. تطوير الجينات. 199812: 514-26.

Jennings MD ، Zhou Y ، محمد قريشي SS ، Bennett D ، Pavitt GD. يعزز eIF2B تفكك eIF5 من eIF2 * الناتج المحلي الإجمالي لتسهيل تبادل النوكليوتيدات الغوانين لبدء الترجمة. تطوير الجينات. 201327: 2696-707.

جينينغز MD ، كيرشو سي جيه ، أدومافيسيوس تي ، بافيت جي دي. التحكم الآمن من الفشل في بدء الترجمة عن طريق تفكك المجمعات الثلاثية الفوسفورية eIF2alpha. إليفي. 20176: e24542.

Smirnova JB ، Selley JN ، Sanchez-Cabo F ، Carroll K ، Eddy AA ، McCarthy JE ، et al. يكشف التنميط العالمي للتعبير الجيني عن استجابات ترجمة واسعة الانتشار ومميزة لعامل بدء الترجمة حقيقية النواة 2B التي تستهدف مسارات الإجهاد. مول الخلية بيول. 200525: 9340-9.

شنتون د ، سميرنوفا ج ب ، سيلي جيه إن ، كارول ك ، هوبارد سج ، بافيت جي دي ، وآخرون. تؤثر الاستجابات الترجمية العالمية للإجهاد التأكسدي على مستويات متعددة من تخليق البروتين. J بيول كيم. 2006281: 29011–21.

Ingolia NT ، و Ghaemmaghami S ، و Newman JR ، و Weissman JS. التحليل على مستوى الجينوم في الجسم الحي للترجمة بدقة النوكليوتيدات باستخدام التنميط الريبوسوم. علم. 2009324: 218-23.

Gerashchenko MV ، Lobanov AV ، Gladyshev VN. يكشف التنميط الريبوسوم على مستوى الجينوم عن تنظيم انتقالي معقد استجابة للإجهاد التأكسدي. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012109: 17394–9.

آش إم بي ، دي لونج إس كي ، ساكس أب. يمنع استنفاد الجلوكوز بسرعة بدء الترجمة في الخميرة. خلية مول بيول. 200011: 833-48.

Castelli LM ، Lui J ، Campbell SG ، Rowe W ، Zeef LA ، Holmes LE ، et al. يمنع استنفاد الجلوكوز بدء الترجمة عن طريق فقدان eIF4A وتراكم مركب ما قبل التأسيس 48S اللاحق ، بينما يتم تنظيم مسار فوسفات البنتوز بشكل متناسق. خلية مول بيول. 201122: 3379-93.

Arribere JA، Doudna JA، Gilbert WV. إعادة النظر في حركة mRNAs حقيقية النواة بين polysomes وأجسام P. خلية مول. 201144: 745-58.

هويل NP ، كاستيلي إل إم ، كامبل إس جي ، هولمز لي ، آش إم بي. إعادة توطين mRNPs التي تعتمد على الإجهاد متعدية إلى حبيبات السيتوبلازم المتميزة حركيًا ومكانيًا عن الأجسام P. J خلية بيول. 2007179: 65-74.

تعمل أجسام بوشان جونيور ، وموهلراد دي ، وباركر آر. بي على تعزيز تجميع حبيبات الإجهاد في خميرة الخميرة. J خلية بيول. 2008183: 441-55.

سيمبسون سي ، لوي جي ، كيرشو سي جيه ، سيمز بي إف ، آش إم بي. توطين mRNA إلى أجسام P في الخميرة هو ثنائي الطور مع العديد من mRNAs التي تم التقاطها في موجة متأخرة تعتمد على Bfr1p. ي خلية العلوم. 2014127: 1254–62.

Zid BM ، O’Shea EK. تسلسل المروج مباشرة توطين السيتوبلازم وترجمة mRNAs أثناء الجوع في الخميرة. طبيعة سجية. 2014514: 117–21.

Gasch AP و Spellman PT و Kao CM و Carmel-Harel O و Eisen MB و Storz G et al. برامج التعبير الجينومي في استجابة خلايا الخميرة للتغيرات البيئية. خلية مول بيول. 200011: 4241-57.

Causton HC ، Ren B ، Koh SS ، Harbison CT ، Kanin E ، Jennings EG ، et al. إعادة تشكيل التعبير الجيني للخميرة استجابة للتغيرات البيئية. خلية مول بيول. 200112: 323-37.

بريس تي ، بارون بنهامو جيه ، أنسورجي دبليو ، هنتزي ميغاواط. التغييرات المتجانسة في تكوين النسخ وترجمة الرنا المرسال الناجم عن الرابامايسين والصدمة الحرارية. نات هيكل بيول. 200310: 1039-1047.

كلاركسون بي كيه ، جيلبرت دبليو في ، دودنا جا. التداخل الوظيفي بين الأشكال الإسوية eIF4G في خميرة الخميرة. بلوس واحد. 20105: e9114.

Gross JD ، Moerke NJ ، von der Haar T ، Lugovskoy AA ، Sachs AB ، McCarthy JE ، et al. يتم تشغيل تحميل الريبوسوم على غطاء mRNA عن طريق اقتران توافقي بين eIF4G و eIF4E. زنزانة. 2003115: 739-50.

O’Leary SE، Petrov A، Chen J، Puglisi JD. التعرف الديناميكي على غطاء mRNA بواسطة Saccharomyces cerevisiae eIF4E. بنية. 201321: 2197-207.

Park EH، ​​Zhang F، Warringer J، Sunnerhagen P، Hinnebusch AG. يؤدي استنفاد eIF4G من خلايا الخميرة إلى تضييق نطاق الكفاءات الترجمية على مستوى الجينوم. علم الجينوم BMC. 201112: 68.

Tamarkin-Ben-Harush A و Vasseur JJ و Debart F و Ulitsky I و Dikstein R. Cap- النيوكليوتيدات القريبة عبر ربط eIF4E التفاضلي واستخدام المروج البديل الذي يتوسط الاستجابة الانتقالية لإجهاد الطاقة. إليفي. 20176: e21907.

Lahr RM و Fonseca BD و Ciotti GE و Al-Ashtal HA و Jia JJ و Niklaus MR وآخرون. يربط البروتين 1 المرتبط بـ La (LARP1) غطاء mRNA ، مما يمنع تجميع eIF4F على TOP mRNAs. إليفي. 20176: e24146.

Bousquet-Antonelli C، Deragon JM. تحليل شامل لعائلة بروتين La-motif. RNA. 200915: 750–64.

Gonatopoulos-Pournatzis T، Cowling VH. مجمع ربط الغطاء (CBC). Biochem J. 2014457: 231–42.

Garre E، Romero-Santacreu L، De Clercq N، Blasco-Angulo N، Sunnerhagen P، Alepuz P. الخميرة mRNA بروتين رابط الغطاء Cbc1 / Sto1 ضروري لإعادة البرمجة السريعة للترجمة بعد الصدمة المفرطة. خلية مول بيول. 201223: 137-50.

تدهور Parker R. RNA في Saccharomyces cerevisae. علم الوراثة. 2012191: 671-702.

Huch S ، Nissan T. العلاقات المتبادلة بين الترجمة وتدهور الرنا المرسال العام في الخميرة. وايلي Interdiscip القس RNA. 20145: 747-63.

لي أس ، كرانزوش بيجاي ، دودنا جا ، كيت جي إتش. eIF3d هو بروتين مرنا مرتبط بغطاء مطلوب لبدء الترجمة المتخصصة. طبيعة سجية. 2016536: 96-9.

Amrani N، Ghosh S، Mangus DA، Jacobson A. عوامل الترجمة تعزز تكوين حالتين من الحلقة المغلقة mRNP. طبيعة سجية. 2008453: 1276–80.

Searfoss A و Dever TE و Wickner R. ربط ذيل 3 poly (A) بالوحدة الفرعية للانضمام إلى خطوة بدء الترجمة: علاقات Pab1p وعامل بدء الترجمة حقيقية النواة 5b (Fun12p) و Ski2p-Slh1p. مول الخلية بيول. 200121: 4900–8.

Sinvani H و Haimov O و Svitkin Y و Sonenberg N و Tamarkin-Ben-Harush A و Viollet B et al. يتضمن التسامح الترجمي لجينات الميتوكوندريا لإجهاد الطاقة الأيضي تعاون TISU و eIF1-eIF4GI في اختيار رمز البدء. ميتاب الخلية. 201521: 479-92.

آرتشر إس كيه ، شيروكيخ إن إي ، هالويرث سيرة ذاتية ، بيلهارز تي إتش ، برييس تي. فحص نموذج الحلقة المغلقة لترجمة الرنا المرسال في الخلايا الحية. RNA بيول. 201512: 248–54.

Baum S ، Bittins M ، Frey S ، Seedorf M. Asc1p ، وهو مجال WD40 يحتوي على بروتين محول ، مطلوب لتفاعل بروتين RNA المرتبط بـ RNA Scp160p مع polysomes. Biochem J. 2004380: 823-30.

Rowe W ، Kershaw CJ ، Castelli LM ، Costello JL ، Ashe MP ، Grant CM ، et al. يحث Puf3p على القمع الانتقالي للجينات المرتبطة بالإجهاد التأكسدي. الدقة الأحماض النووية. 201442: 1026–41.

Taylor EJ و Campbell SG و Griffiths CD و Reid PJ و Slaven JW و Harrison RJ et al. تنظم كحول Fusel بدء الترجمة عن طريق تثبيط eIF2B لتقليل المركب الثلاثي في ​​آلية قد تتضمن تغيير تكامل وديناميكيات جسم eIF2B. خلية مول بيول. 201021: 2202–16.

لانجميد ب ، ترابنيل سي ، بوب إم ، سالزبيرج سي. محاذاة فائقة السرعة وفعالة للذاكرة لتسلسلات الحمض النووي القصيرة للجينوم البشري. جينوم بيول. 200910: R25.

Anders S ، Pyl PT ، Huber W. HTSeq - إطار عمل Python للعمل مع بيانات التسلسل عالية الإنتاجية. المعلوماتية الحيوية. 201531: 166-9.

روبنسون MD ، مكارثي دي جي ، سميث جي كي. edgeR: حزمة موصل حيوي لتحليل التعبير التفاضلي لبيانات التعبير الجيني الرقمي. المعلوماتية الحيوية. 201026: 139-40.

Costello J ، Castelli LM ، Kershaw CJ ، Talavera D ، Rowe W ، Sims PF ، et al. تأثير الإجهاد على ألفة ربط مكونات الخميرة eIF4F بالحمض النووي الريبي المستهدف. في: ArrayExpress. 2017. https://www.ebi.ac.uk/arrayexpress/experiments/E-MTAB-5836.

Costello J ، Castelli LM ، Rowe W ، Kershaw CJ ، Talavera D ، Mohammad-Qureshi SS ، et al. RIP-seq لـ Saccharomyces cerevisiae لتحديد الحمض النووي الريبي الذي يرتبط بأعضاء مجمع الحلقة المغلقة (eIF4E ، eIF4GI ، eIF4GII ، Pab1p) ومثبطات المجمع (Caf20p ، Eap1p). في: ArrayExpress. 2015. https://www.ebi.ac.uk/arrayexpress/experiments/E-MTAB-2464.

Carmona-Saez P، Chagoyen M، Tirado F، Carazo JM، Pascual-Montano A. GENECODIS: أداة قائمة على الويب لإيجاد شروح متزامنة مهمة في قوائم الجينات. جينوم بيول. 20078: R3.

Nogales-Cadenas R و Carmona-Saez P و Vazquez M و Vicente C و Yang X و Tirado F وآخرون. GeneCodis: تفسير قوائم الجينات من خلال تحليل الإثراء ودمج المعلومات البيولوجية المتنوعة. الدقة الأحماض النووية. 200937: W317–22.

واينبرغ دي ، شاه ف ، إيشهورن سو ، هوسمان جا ، بلوتكين جي بي ، بارتل دي بي. توفر البصمة المحسنة للريبوسوم وقياسات الرنا المرسال رؤى ثاقبة لديناميكيات وتنظيم ترجمة الخميرة. مندوب الخلية .201614: 1787–99.


بيولوجيا الخلية الفصل 7

يمكّن هذا التضخيم المتتالي الخلايا من تصنيع كميات كبيرة من البروتين بسرعة عند الضرورة. في الوقت نفسه ، يمكن نسخ كل جين ، وترجمة الحمض النووي الريبي الخاص به ، بمعدلات مختلفة ، مما يوفر للخلية طريقة لصنع كميات هائلة من بعض البروتينات وكميات صغيرة من أخرى.

(ب) يحتوي الحمض النووي الريبي على اليوراسيل الأساسي ، والذي يختلف عن الثايمين ، القاعدة المكافئة في الحمض النووي ، بغياب مجموعة -CH3.

• في حقيقيات النوى ، يحمل كل رنا مرسال معلومات منسوخة من جين واحد فقط ، والذي يرمز لبروتين واحد في البكتيريا ، وغالبًا ما يتم نسخ مجموعة من الجينات المجاورة على أنها مرنا واحد ، وبالتالي تحمل المعلومات لعدة بروتينات مختلفة.

يعد بدء النسخ عملية حاسمة بشكل خاص لأنها النقطة الرئيسية التي تختار الخلية عندها البروتينات أو الحمض النووي الريبي الذي سيتم إنتاجه.
• لبدء النسخ ، يجب أن يكون بوليميريز الحمض النووي الريبي قادرًا على التعرف على بداية الجين والارتباط بقوة بالحمض النووي في هذا الموقع.

• تختلف الطريقة التي تتعرف بها بوليمرات الحمض النووي الريبي على موقع بدء النسخ للجين إلى حد ما بين البكتيريا وحقيقيات النوى.

2. يتم تثبيت بوليميراز الحمض النووي الريبي بإحكام فقط بعد مواجهته منطقة جينية تسمى المحفز ، والتي تحتوي على سلسلة محددة من النيوكليوتيدات التي تقع مباشرة في بداية نقطة البداية لتخليق الحمض النووي الريبي.

3. بمجرد الارتباط بإحكام بهذا التسلسل ، يفتح بوليميريز الحمض النووي الريبي اللولب المزدوج مباشرة أمام المحفز لفضح النيوكليوتيدات على كل خيط من امتداد قصير من الحمض النووي.

4. ثم يعمل أحد خيوط الدنا المكشوفة كقالب لإقران القاعدة التكميلية مع ثلاثي فوسفات الريبونوكليوزيد الوارد ، اثنان منها مرتبطان معًا بالبوليميراز لبدء تخليق سلسلة الحمض النووي الريبي.

5. يستمر استطالة السلسلة بعد ذلك حتى يواجه الإنزيم إشارة ثانية في الحمض النووي ، وهي المُنهي (أو موقع الإيقاف) ، حيث يتوقف البوليميراز ويطلق كلاً من قالب الحمض النووي ونسخة الحمض النووي الريبي المُصنَّع حديثًا. يتم احتواء تسلسل المنهي هذا داخل الجين ويتم نسخه إلى الطرف الثالث من الحمض النووي الريبي المنشأ حديثًا.

2. الاختلاف الثاني هو أنه في حين أن بوليميراز الحمض النووي الريبي البكتيري (جنبًا إلى جنب مع الوحدة الفرعية سيجما) قادرة على بدء النسخ من تلقاء نفسها ، تتطلب بوليميرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة مساعدة مجموعة كبيرة من البروتينات الملحقة. من بين هذه العوامل الرئيسية عوامل النسخ العامة ، والتي يجب أن تتجمع عند كل مروج ، جنبًا إلى جنب مع البوليميراز ، قبل أن يبدأ البوليميراز في النسخ.

3. الميزة الثالثة المميزة للنسخ في حقيقيات النوى هي أن الآليات التي تتحكم في بدئها هي أكثر تفصيلاً من تلك بدائيات النوى. في البكتيريا ، تميل الجينات إلى أن تكون قريبة جدًا من بعضها البعض في الحمض النووي ، مع أطوال قصيرة جدًا من الحمض النووي غير المنسوخ بينها. ولكن في النباتات والحيوانات ، بما في ذلك البشر ، تنتشر الجينات الفردية على طول الحمض النووي. تسمح هذه البنية بالتحكم في جين واحد من خلال مجموعة كبيرة ومتنوعة من تسلسلات الحمض النووي التنظيمية المنتشرة على طول الحمض النووي ، وتمكن حقيقيات النوى من الانخراط في أشكال أكثر تعقيدًا من تنظيم النسخ من البكتيريا.

RNA polymerase II - ينسخ جميع جينات ترميز البروتين ، جينات miRNA ، بالإضافة إلى جينات RNAs الأخرى غير المشفرة (على سبيل المثال ، تلك الموجودة في spliceosomes)

(أ) تحتوي العديد من محفزات حقيقيات النوى على تسلسل DNA يسمى صندوق TATA.

(ب) يتم التعرف على صندوق TATA بواسطة وحدة فرعية لعامل النسخ العام TFIID ، تسمى بروتين ربط TATA (TBP).

(ج) يتيح ربط TFIID الربط المجاور لـ TFIIB.

(د) تتجمع بقية عوامل النسخ العامة ، وكذلك بوليميريز الحمض النووي الريبي نفسه ، عند المروج.

1. ينقل البوليميراز الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي.

2. يحمل البوليميراز أيضًا بروتينات معالجة RNA التي تعمل على RNA المتكون حديثًا.

3. ترتبط البروتينات بذيل بوليميراز الحمض النووي الريبي عندما يتم فسفرته في وقت متأخر من عملية بدء النسخ.

• المسافات على طول الحمض النووي الريبي بين متواليات التضفير الثلاثة متغيرة بدرجة كبيرة ، ومع ذلك ، فإن المسافة بين نقطة التفرع ووصلة الوصلة الخمسة عادة ما تكون أطول بكثير من تلك الموجودة بين الوصلة الوصلة الثلاثة ونقطة التفرع.

• تتعرف snRNPs على تسلسلات موقع لصق من خلال الاقتران الأساسي التكميلي بين مكونات RNA الخاصة بها والتسلسلات في pre-mRNA ، كما أنها تشارك بشكل وثيق في كيمياء الربط

• يوفر تضفير الحمض النووي الريبي أيضًا ميزة أخرى لحقيقيات النوى ، وهي ميزة من المحتمل أن تكون مهمة للغاية في التاريخ التطوري المبكر للجينات.

60٪ من الجينات البشرية تخضع لعملية تضفير بديلة.
o يتيح تضفير الحمض النووي الريبي زيادة إمكانات الترميز لجينومها.
• هناك خمسة snRNPs تسمى U1 و U2 و U4 و U5 و U6

1. يرتبط U1 و U2 بموقع لصق 5 '(U1) ونقطة فرع الوعر (U2) على الرغم من اقتران القاعدة التكميلي.

2. تنجذب snRPs الإضافية إلى موقع لصق ، والتفاعلات بين مكونات البروتين الخاصة بهم تدفع تجميع الجسيم لصق الكامل.

• لقد رأينا كيف تتم عملية تخليق ومعالجة ما قبل الرنا المرسال بطريقة منظمة داخل نواة الخلية. ومع ذلك ، فإن هذه الأحداث تخلق مشكلة خاصة للخلايا حقيقية النواة: من العدد الإجمالي لنصوص ما قبل الرنا المرسال التي تم تصنيعها ، فإن جزءًا صغيرًا فقط - الرنا المرسال الناضج - سيكون مفيدًا للخلية.
o شظايا الحمض النووي الريبي المتبقية - الإنترونات المستأصلة ، والـ RNA المكسور ، والنسخ الشاذة - ليست عديمة الفائدة فحسب ، بل يمكن أن تكون خطرة على الخلية إذا سُمح لها بمغادرة النواة.

• يعتبر نقل mRNA من النواة إلى العصارة الخلوية ، حيث تُترجم mRNAs إلى بروتين ، انتقائيًا للغاية: حيث يتم تصدير mRNAs التي تمت معالجتها بشكل صحيح فقط. يتم التوسط في هذا النقل الانتقائي من خلال مجمعات المسام النووية ، والتي تربط بين البلازما النووية والعصارة الخلوية وتعمل كبوابات تتحكم في الجزيئات الكبيرة التي يمكن أن تدخل أو تغادر النواة

o لكي تكون & quot؛ جاهزًا للتصدير & quot؛ يجب أن يرتبط جزيء mRNA بمجموعة مناسبة من البروتينات ، يتعرف كل منها على أجزاء مختلفة من جزيء mRNA الناضج. تشتمل هذه البروتينات على بروتينات ربط poly-A ، ومركب ربط الغطاء ، وبروتينات ترتبط بـ mRNAs التي تم تقطيعها بشكل مناسب.

• تحدد المجموعة الكاملة من البروتينات المرتبطة ، بدلاً من أي بروتين واحد ، في النهاية ما إذا كان جزيء الرنا المرسال سيترك النواة أم لا. تتحلل هناك & quotwaste RNAs & quot التي تبقى في النواة ، ويتم إعادة استخدام اللبنات الأساسية للنيوكليوتيدات الخاصة بها للنسخ.

2. في الخطوة 2 ، يتم فصل نهاية الكربوكسيل لسلسلة البولي ببتيد (الحمض الأميني 3 في الخطوة 1) من الحمض الريبي النووي النقال في موقع P ويتم ربطها بواسطة رابطة الببتيد إلى المجموعة الأمينية الحرة للحمض الأميني المرتبط بـ tRNA في الموقع أ. يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة موقع إنزيمي في الوحدة الفرعية الكبيرة.

3. في الخطوة 3 ، يؤدي تحول الوحدة الفرعية الكبيرة بالنسبة للوحدة الفرعية الصغيرة إلى تحريك الحمض النووي الريبي (tRNAs) إلى موقعي E و P للوحدة الفرعية الكبيرة.

4. في الخطوة 4 ، تحرك الوحدة الفرعية الصغيرة بالضبط ثلاثة نيوكليوتيدات على طول جزيء mRNA ، مما يعيدها إلى موضعها الأصلي بالنسبة للوحدة الفرعية الكبيرة. تقوم هذه الحركة بإخراج الحمض النووي الريبي المستنفد وإعادة ضبط الريبوسوم بموقع A فارغ بحيث يمكن لجزيء tRNA المشحون التالي الارتباط. كما هو موضح ، يتم ترجمة mRNA في اتجاه 5 إلى 3 ، ويتم تصنيع الطرف N-terminal للبروتين أولاً ، مع إضافة كل دورة حمض أميني واحد إلى الطرف C من سلسلة polypeptide. لمشاهدة دورة الترجمة بالتفصيل الذري ، انظر.
• احتلال موقعين فقط في أي وقت.

• يتم طي الرنا الريباسي إلى هياكل ثلاثية الأبعاد دقيقة للغاية ومضغوطة تشكل جوهر الريبوسوم (الشكل 7-35). في تناقض ملحوظ مع الموضع المركزي للرنا الريباسي ، توجد بروتينات الريبوسوم عمومًا على السطح ، حيث تملأ الفجوات والشقوق في الحمض النووي الريبي المطوي. يبدو أن الدور الرئيسي لبروتينات الريبوسوم هو المساعدة في ثني جوهر الحمض النووي الريبي وتثبيته ، مع السماح بالتغييرات في تكوين الرنا الريباسي الضرورية لهذا الحمض النووي الريبي لتحفيز تخليق البروتين الفعال

• لا يقتصر الأمر على المواقع الثلاثة المرتبطة بـ tRNA (المواقع A و P و E) الموجودة على الريبوسوم والتي تتكون أساسًا من الرنا الريباسي ، ولكن الموقع التحفيزي لتكوين رابطة الببتيد يتكون من 23S rRNA للوحدة الفرعية الكبيرة بالقرب من- يقع البروتين الريبوزومي بعيدًا جدًا عن الاتصال مع الحمض الريبي النووي النقال المشحون الوارد أو مع سلسلة البولي ببتيد المتنامية. يتشابه الموقع الحفاز في الرنا الريباسي هذا - وهو ببتيدل ترانسفيراز - في كثير من النواحي مع ذلك الموجود في بعض إنزيمات البروتين: إنه جيب منظم للغاية يوجه بدقة المتفاعلين - البولي ببتيد الممدود والحمض النووي الريبي المشحون - وبالتالي يزداد بشكل كبير احتمال رد فعل إنتاجي.

• يتم تحميل البادئ tRNA المقترن بالميثيونين على مستوى صغير
الوحدة الفرعية الريبوسومية + البروتينات = عوامل بدء الترجمة.
• فقط الحمض الريبي النووي النقال البادئ المشحون قادر على الارتباط بإحكام
موقع P للوحدة الريبوسومية الصغيرة.
• يرتبط بعد ذلك بنهاية 5 'من الرنا المرسال ، التي يُشار إليها بغطاء موجود
مرنا.
• يتحرك للأمام (5 'إلى 3') على طول mRNA بحثًا عن AUG الأول.
• العديد من عوامل البدء تنفصل عن الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة
لإفساح المجال لتجمع وحدة فرعية ريبوسومية كبيرة.
• يبدأ تخليق البروتين بإضافة الحمض الريبي النووي النقال المشحون التالي
إلى موقع.

• تبدأ ترجمة mRNA بالكودون AUG ، ويلزم بدء الترجمة بشحنة خاصة من الحمض الريبي النووي النقال. يحمل هذا الحمض النووي الريبي البادئ دائمًا ميثيونين الأحماض الأمينية (أو شكل معدل من الميثيونين ، فورميل ميثيونين ، في البكتيريا). وبالتالي ، فإن البروتينات المصنوعة حديثًا تحتوي على الميثيونين كأول حمض أميني في نهايتها الطرفية N ، وهي نهاية البروتين الذي يتم تصنيعه أولاً. عادة ما يتم إزالة هذا الميثيونين لاحقًا بواسطة بروتياز معين.

• في حقيقيات النوى ، يتم تحميل الحمض الريبي النووي البادئ ، المشحون بالميثيونين ، أولاً في موقع P للوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة ، جنبًا إلى جنب مع بروتينات إضافية تسمى عوامل بدء الترجمة الطرف الخامس لجزيء الرنا المرسال ، والذي يتميز بغطاء 5 وهو موجودة على جميع جزيئات الرنا المرسال حقيقية النواة.

• ثم تتحرك الوحدة الفرعية الريبوزومية الصغيرة للأمام (من 5 إلى 3) على طول mRNA بحثًا عن أول AUG. عندما يتم مواجهة AUG هذا والتعرف عليه من قبل البادئ tRNA ، تنفصل العديد من عوامل البدء عن الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة لإفساح المجال للوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة لربط وإكمال التجمع الريبوسومي.

• نظرًا لأن البادئ tRNA مرتبط بموقع P ، فإن تخليق البروتين جاهز للبدء بإضافة الحمض الريبي النووي النقال المشحون التالي إلى الموقع A.

• تختلف آلية اختيار كودون البداية في البكتيريا. لا تحتوي mRNAs البكتيرية على 5 أغطية لتخبر الريبوسوم بمكان بدء البحث عن بداية الترجمة. بدلاً من ذلك ، فإنها تحتوي على تسلسلات محددة للرايبوسوم ، يصل طولها إلى ستة نيوكليوتيدات ، والتي تقع على عدد قليل من النيوكليوتيدات في الجزء العلوي من AUGs التي تبدأ عندها الترجمة. على عكس الريبوسوم حقيقيات النوى ، يمكن للريبوسوم بدائية النواة أن يرتبط بسهولة مباشرة بكودون البداية الموجود في الجزء الداخلي من الرنا المرسال ، طالما أن موقع ارتباط الريبوسوم يسبقه بعدة نيوكليوتيدات. إن مثل هذه التسلسلات المرتبطة بالريبوسوم ضرورية للبكتيريا ، لأن mRNAs بدائية النواة غالبًا ما تكون متعددة الجزيئات - أي أنها تكوِّد عدة بروتينات مختلفة ، يُترجم كل منها من نفس جزيء الرنا المرسال. في المقابل ، يحمل الرنا المرسال حقيقيات النوى عادةً المعلومات الخاصة ببروتين واحد.
o تستخدم البكتيريا تسلسل Shine-Delgarno (


بيولوجيا الخلية الجزيئية

ج. جوس ، أ. Domashevskiy ، في موسوعة بيولوجيا الخلية ، 2016

رسول RNA (مرنا)

إن Messenger RNA عبارة عن عائلة كبيرة من جزيئات RNA مكملة لجزيئات DNA وتنقل المعلومات الجينية من الحمض النووي ليتم ترجمتها بواسطة الريبوسومات إلى بروتينات (Brenner وآخرون.، 1961). mRNAs ، مثل الحمض النووي ، هي أحماض نووية تحتوي على تسلسل محدد من النيوكليوتيدات. تتم قراءة (ترجمة) هذه النيوكليوتيدات بواسطة الريبوسومات لتجميع بوليمر من الأحماض الأمينية ، وهو بروتين. يلعب mRNA دورًا رئيسيًا في "العقيدة المركزية" للبيولوجيا الجزيئية ، التي تتعامل مع نقل معلومات التسلسل من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي إلى البروتين (برينر) وآخرون.، 1961). هناك سلسلة من عمليات النقل الممكنة على النحو الذي حددته هذه العقيدة. عمليات النقل التي تحدث بشكل طبيعي في معظم الخلايا هي نقل المعلومات من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي (النسخ) ، ويمكن نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي (تكرار الحمض النووي) أو يمكن تصنيع البروتينات من المعلومات الموجودة في الرنا المرسال (الترجمة أو تخليق البروتين). نادرًا ما يمكن نقل المعلومات من الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي ، عادةً في حالة الفيروسات القهقرية (بالتيمور ، 1970 Temin and Mizutani ، 1970). تحتوي جزيئات هذه الفيروسات (على سبيل المثال ، فيروس نقص المناعة البشرية) على نسختين من الحمض النووي الريبي كمعلومات وراثية. يقوم إنزيم نادر ، إنزيم النسخ العكسي ، بنسخ الحمض النووي الريبي إلى خيط واحد من الحمض النووي الذي يتم دمجه بعد ذلك في الحمض النووي للمضيف. لا يتم نقل المعلومات من البروتينات إلى الحمض النووي الريبي أو الحمض النووي الريبي. تصف عمليات النقل هذه التدفق العام للمعلومات البيولوجية: DNA إلى RNA إلى بروتين. يُطلق أحيانًا على Messenger RNA أيضًا اسم Rosetta Stone للمعلومات البيولوجية لأنه الرابط في نقل المعلومات الجينية من DNA (الحمض النووي) إلى البروتين.

في حين أن هناك اختلافات في كل من هيكل وآلية وظيفة mRNAs بدائية النواة وحقيقية النواة (Berg ، 2002) ، هناك أيضًا أوجه تشابه (الشكل 1). في mRNA ، يتم ترميز المعلومات الجينية في أبجدية مكونة من أربعة قواعد من النيوكليوتيدات ، والتي تشكل أكواد تتكون من ثلاث قواعد لكل منها. كل كودون خاص بحمض أميني معين ، باستثناء أكواد الإيقاف التي تحدد مكان انتهاء تخليق البروتين. يتم ترجمة mRNA بواسطة الريبوسوم الذي يقرأ الكودونات. كود البداية أو البادئ لكل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى هو تسلسل AUG ويتم قراءة التسلسل من اتجاه 5 ′ إلى 3. يرمز mRNA حقيقيات النواة عمومًا لبروتين واحد (أحادي) (Gerlinger وآخرون.، 1977) بينما يرمز mRNA بدائية النواة في كثير من الأحيان لسلسلة من البروتينات ذات الصلة (polycistronic) على نفس الرنا المرسال. Polycistronic (Gerlinger وآخرون.، 1977) يوجه mRNA التوليف المتزامن إلى حد ما لكل من polypeptides المشفرة. على سبيل المثال ، ملف trp أوبرون (هيراجا ويانوفسكي ، 1972) هو DNA يتم نسخه إلى mRNA الذي يرمز لستة ببتيدات تحفز تخليق التربتوفان. إن Messenger RNA قصير العمر مقارنةً بالحمض النووي ، كما أن عمر الحمض النووي الريبي يعمل كموقع تنظيمي (Guhaniyogi and Brewer ، 2001) للتعبير الجيني. بعد النسخ ، يمكن معالجة جزيء mRNA وتحريره ونقله قبل الترجمة. تتطلب جزيئات mRNA حقيقية النواة النقل ومعالجة مكثفة في كثير من الأحيان ، بينما جزيئات mRNA بدائية النواة لا تتطلب ذلك (Clark and Pazdernik ، 2013).

شكل 1 . رسم تخطيطي من بدائية النواة (أعلى) وحقيقية النواة (أسفل) مرنا. تشير الأشرطة إلى الطول النسبي للمناطق.


شاهد الفيديو: ما هي اليه عمل لقاح استرازنكا بالتفصيل وبشكل مبسط AstraZeneca vaccine (قد 2022).