بیان ژن | قسمت دوم

در سلول‌های یوکاریوتی، رونویسی و ترجمه هم در زمان و هم از نظر مکان از هم جدا می‌شوند.

رونویسی در هسته صورت می گیرد در حالی که ترجمه در سیتوپلاسم انجام می شود. این جداسازی فرصتی برای اصلاح RNA یوکاریوتی قبل از ترجمه آن فراهم می کند.

بعد از اتمام رونویسی از روی توالی ژن که برای اولین بار در یک سلول یوکاریوتی صورت گرفت یک پیش mRNA حاصل می شود. این پیش  mRNA قبل از آماده شدن برای ترجمه باید تحت یک سری پردازش ها و تغییرات پس از رونویسی قرار بگیرد که تحت اثر این تغییرات ، به یک RNA پیام رسان پردازش شود. این mRNA  شامل اگزون ها و اینترون ها می شوند. اگزون ها توالی های کد شونده و اینترون ها توالی های غیر کد شونده هستند. در ساختار mRNA اگزون ها توسط این اینترون های غیرکدشونده قطع می شوند. این توالی های غیر کد شونده حذف می شوند و اگزون ها به هم می چسبند و در نهایت mRNA بالغ و قابل ترجمه ساخته می شود. در واقع، پس از رونویسی، mRNA یوکاریوتی به طور گسترده ای تغییر می کند.

شکل زیر به اختصار فرایند کلی پردازش را نشان می دهد:

تغییرات و پردازش بر روی mRNA شامل:

  • ‘5 capping : افزودن ساختاری به نام ‘5 کلاهک در انتهای ‘5 آن است.
  • اضافه کردن دم پلی A یا (poly A addition) : افزودن 50 تا 250 یا بیشتر نوکلئوتید آدنین در انتهای ‘3 که یک دم پلی (A) را تشکیل می دهد که نوع دوم پردازش mRNA یوکاریوتی است.
  • RNA splicing : حذف توالی های “ناخواسته” به نام اینترون می باشد .

در این  بخش ما نگاهی دقیق‌تر به تغییرات کلاهک، دم و پیرایشی می‌اندازیم که رونوشت‌های RNA یوکاریوتی دریافت می‌کنند، ببینیم چگونه انجام می‌شوند و چرا برای اطمینان از دریافت پروتئین مناسب از RNA ، مهم هستند.

هر دو انتهای یک pre-mRNA با افزودن گروه های شیمیایی اصلاح می شوند. گروهی که در ابتدا (انتهای’5) قرار دارد، کلاهک، در حالی که گروهی که در انتهای (انتها ‘3) قرار دارد، دم نامیده می شود. هم کلاهک و هم دم از رونوشت محافظت می کنند و به خروج آن از هسته و ترجمه روی ریبوزوم ها ( ماشین های پروتئین ساز) موجود در سیتوزول کمک می کنند.

 

  • کلاهک ‘5

پردازش پس از رونویسی  DNA بر روی انتهای ‘5 محصول  RNA به شکل فرآیندی به نام کلاهک ‘5 انجام می شود.

در حین رونویسی، کلاهک ‘5 به اولین نوکلئوتید در رونوشت اضافه می شود.  انتهای ‘5 دارای یک گروه تری فسفات آزاد است که طی فرایند capping این گروه تری فسفات با ساختار دیگری به نام cap جایگزین می شود . این فرایند به واسطه ی آنزیم گوانیل ترانسفراز اتفاق می افتد. فرایند capping در طی چند مرحله که در زیر آمده صورت می گیرد:

  • یکی از گروههای فسفات انتهای mRNA توسط فسفاتاز برداشته می شود
  • GTP به فسفات انتهایی توسط گوانیدین ترانسفراز متصل می شود که با این اتصال GTP دو تا از فسفات های خود را از دست می دهد که نتیجه شکل گیری اتصال ‘5-‘5 است که تا حدودی با پیوند فسفودی استر ‘5-‘3 معمولی که همه نوکلئوتیدهای RNA دیگر را متصل می کند متفاوت است.
  • جایاه N7 در گوانیدین توسط متیل ترانسفراز متیله می شود.

شکل زیر ساختار  cap را نشان می دهد:

 

این CAP از ساختار mRNA در مقابل تخریب توسط نوکلئازها حفاظت می کند و نیز به قرارگیری درست mRNA بر روی ریبوزوم در طول سنتز پروتئین کمک می کند.

دم پلی A

چگونه دم poly-A اضافه می شود؟ انتهای ‘3 RNA به نوعی عجیب و غریب شکل می گیرد. هنگامی که توالی به نام سیگنال پلی آدنیلاسیون در یک مولکول RNA در طول رونویسی ظاهر می شود، یک آنزیم RNA را در آن محل به دو نیم می کند.  آنزیم دیگری نوکلئوتیدهای آدنین (A) را به انتهای برش اضافه می کند و یک دم پلی-A را تشکیل می دهد. دم، رونوشت را پایدارتر می کند و به خروج آن از هسته به سیتوزول کمک می کند.

همانطور که در شکل زیر دیده می شود RNA در جایگاه AAUAAA توسط ریبئنوکلئاز بریده می شود و سپس آنزیم poly A تا حدود 200 باز A را به انتهای ‘3 از RNA متصل می کند:

 

شکل زیر به طور اختصار نتیجه ی این دو پردازش را نشان می دهد: