برای اولین بار ، محققان توصیف می کنند که چگونه پروتئین Rho واقعاً بیان ژن را متوقف می کند – ScienceDaily


یک مطالعه جدید یک روند سلولی را شناسایی و توصیف کرده است که علی رغم آنچه در کتابهای درسی گفته شده است ، اما تاکنون برای دانشمندان دست نیافتنی است – اینکه چگونه کپی برداری از مواد ژنتیکی که یک بار راه اندازی شده است به درستی منتفی است.

این یافته مربوط به یک فرآیند اساسی برای زندگی است: مرحله رونویسی بیان ژن ، که به سلولها اجازه می دهد زندگی کنند و کار خود را انجام دهند.

در حین رونویسی ، آنزیمی به نام RNA پلیمراز به دور مارپیچ دوگانه DNA می پیچد ، و از یک رشته برای ترکیب نوکلئوتیدها برای ایجاد کپی از ماده ژنتیکی استفاده می کند – در نتیجه یک رشته RNA تازه سنتز شده است که با قطع رونویسی کامل است. این RNA اجازه تولید پروتئین هایی را می دهد که برای زندگی ضروری هستند و بیشتر کارها را در داخل سلول انجام می دهند.

مانند هر پیام هماهنگ ، RNA باید منطقی شروع و در مکان مناسب متوقف شود. پروتئین باکتریایی به نام Rho بیش از 50 سال پیش به دلیل توانایی در متوقف یا متوقف کردن رونویسی کشف شد. در هر کتاب درسی ، Rho به عنوان یک پایان دهنده مدل استفاده می شود ، که با استفاده از نیروی حرکتی بسیار قوی خود ، به RNA متصل می شود و آن را از RNA پلیمراز بیرون می کشد. اما بررسی دقیق این دانشمندان نشان داد که Rho با استفاده از مکانیسم کتاب درسی قادر به یافتن RNA مورد نیاز برای رهاسازی نیست.

ایرینا آرتسیموویچ ، یکی از نویسندگان این تحقیق و استاد میکروب شناسی در دانشگاه ایالتی اوهایو گفت:

این مطالعه توسط مجله به صورت آنلاین منتشر شده است علوم پایه امروز ، 26 نوامبر 2020 ، تعیین کرد که Rho به جای اتصال به قطعه خاصی از RNA در اواخر رونویسی و کمک به تولید آن از DNA ، RNA پلیمراز را برای زمان رونویسی “متوقف کرد”. Rho با سایر پروتئین ها همکاری می کند تا سرانجام آنزیم را از طریق یک سری تغییرات ساختاری که در حالت غیرفعال قرار دارند و اجازه انتشار RNA را می دهد ، مجبور کند.

این تیم با استفاده از میکروسکوپ های پیشرفته نحوه عملکرد Rho را روی یک مجموعه رونویسی کامل متشکل از RNA پلیمراز و دو پروتئین اضافی که در طول رونویسی با آن حرکت می کنند ، تشخیص می دهند.

آرتسیموویچ گفت: “این اولین ساختار یک مجموعه خاتمه در هر سیستم است و دستیابی به آن غیرممکن است زیرا خیلی زود در حال از بین رفتن است.”

“این به یک سوال اساسی پاسخ می دهد – رونویسی برای زندگی ضروری است ، اما اگر کنترل نشود ، هیچ مشکلی نخواهد داشت. RNA پلیمراز باید کاملاً خنثی باشد. باید بتواند هر RNA تولید کند ، از جمله آنهایی که هنگام مسافرت با RNA پلیمراز ، Rho می تواند بفهمد RNA سنتز شده ارزش انجام دادن را دارد یا خیر ، Rho آن را آزاد می کند.

آرتسیموویچ در مورد چگونگی تکمیل رونویسی RNA پلیمراز با موفقیت موفقیت آمیز ، کشف های بسیار مهمی انجام داد. او سالها درک نقش Roe در خاتمه را انجام نداد تا زمانی که دانشجویی در آزمایشگاه خود جهش های شگفت آور در Roe را هنگام کار بر روی یک پروژه ژنتیکی شناسایی کرد.

Rho شناخته شده است که بیان ژنهای بدخیم را در باکتریها سرکوب می کند ، در واقع آنها را در حالت استراحت نگه می دارد تا زمانی که برای ایجاد عفونت مورد نیاز باشد. با این حال ، این ژن ها هیچ توالی RNA ندارند که شناخته شده ترجیحاً به Rho متصل می شوند. بنابراین ، آرتسیموویچ گفت که هرگز منطقی نیست که Rho فقط به دنبال توالی های RNA خاص باشد بدون اینکه حتی بداند آیا آنها هنوز با RNA پلیمراز در ارتباط هستند.

در حقیقت ، درک علمی مکانیسم Rho با کمک آزمایش های ساده بیوشیمیایی انجام شده است که اغلب RNA پلیمراز را ترک می کنند – اساساً تعیین اینکه چگونه یک فرآیند بدون در نظر گرفتن فرآیند به پایان می رسد.

در این کار ، محققان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی-برقی تصاویری از RNA پلیمراز را که روی الگوی DNA در اشریشیاکلی ، سیستم مدل آنها کار می کند ، ضبط کردند. این تجسم با وضوح بالا ، همراه با محاسبات سطح بالا ، امکان مدل سازی دقیق خاتمه رونویسی را فراهم کرده است.

آرتسیموویچ گفت: “RNA پلیمراز همزمان با صدها هزار نوکلئوتید موجود در باکتری ها با هم حرکت می کند. این مجموعه بسیار پایدار است زیرا باید باشد – اگر RNA آزاد شود ، از بین می رود.” “هنوز ، Roe می تواند باعث شود مجموعه پیچیده شود در عرض چند دقیقه ، اگر نه چند ثانیه. شما می توانید به آن نگاه کنید ، اما نمی توانید یک مجموعه تجزیه و تحلیل پایدار بدست آورید.”

با استفاده از یک روش هوشمند برای به دست آوردن مجتمع ها درست قبل از تجزیه آنها ، دانشمندان اجازه دادند هفت مجموعه را نشان دهند که مراحل پی در پی را در مسیر خاتمه نشان می دهند ، شروع با درگیری Rho با RNA پلیمراز و پایان دادن به RNA پلیمراز کاملا غیر فعال. این تیم براساس آنچه آنها مشاهده کردند مدل هایی را ایجاد کردند و سپس با استفاده از روش های ژنتیکی و بیوشیمیایی از صحت این مدل ها اطمینان حاصل کردند.

اگرچه این مطالعه بر روی باکتری ها انجام شده است ، آرتسیموویچ گفت که روند توقف به احتمال زیاد در سایر اشکال زندگی اتفاق می افتد.

وی گفت: “به نظر می رسد که معمول است.” “سلولها معمولاً از سازوکارهای مشابه مشابه اجداد مشترک استفاده می کنند. همه آنها ترفندهای یکسانی را یاد گرفته اند ، به شرطی که این ترفندها مفید بوده باشد.”

آرتسیموویچ ، با همکاری یک تیم تحقیقاتی بین المللی از همکاران ، مطالعه را با مارکوس وال ، دانشجوی سابق اوهایو که اکنون در دانشگاه فرای برلین به سر می برد ، هدایت کرد.

این کار با کمک مالی بنیاد تحقیقات آلمان پشتیبانی شد. وزارت آموزش و تحقیقات فدرال آلمان ؛ شورای تحقیقات پزشکی هند ؛ گروه بیوتکنولوژی ، دولت هند ؛ م Nationalسسات ملی بهداشت ؛ و بنیاد سیگرید اوسلیوس.


منبع: packge-news.ir

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>