آلية النسخ في حقيقيات النوى

تنسخ حقيقيات النوى جينوماتها بثلاثة إنزيمات بوليميراز الحمض النووي الريبوزي (RNA) المعتمدة على الحمض النووي (DNA) النووية، يقوم بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II بنسخ جميع الجينات المشفرة للبروتين والعديد من الحمض النووي الريبوزي غير المشفر. على عكس الإنزيم البكتيري المكتفي ذاتيًا نسبيًا، تتطلب بوليميرازات حقيقيات النوى تجمعات كبيرة من العوامل المساعدة للتعرف على المحفزات، والتجمع في موقع البدء، والمضي قدمًا عبر الكروماتين.

Definition

بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II هو بوليميراز الحمض النووي الريبوزي المعتمد على الحمض النووي في حقيقيات النوى الذي ينسخ سلائف الحمض النووي الريبوزي الرسول والعديد من الحمض النووي الريبوزي غير المشفر؛ آلية النسخ في حقيقيات النوى هي البوليميراز مع عوامل النسخ العامة، والوسيط (Mediator) والبروتينات المرتبطة التي تجمع وتنظم النسخ عند المحفز.

Scope

يغطي الموضوع بوليميرازات الحمض النووي الريبوزي في حقيقيات النوى (مع التركيز على بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II)، وعوامل النسخ العامة والمعقد التمهيدي الذي تشكله، والمُنشط المساعد الوسيط (Mediator)، والانتقالات المنظمة للبدء والتوقف المؤقت والاستطالة. يتم تناول الموضوع على مستوى مرجعي تعليمي وليس كإرشاد سريري.

Core questions

• كيف يتم تجميع المعقد التمهيدي لبوليميراز الحمض النووي الريبوزي II عند المحفز؟
• ما هي الأدوار التي تلعبها عوامل النسخ العامة ومعقد الوسيط (Mediator)؟
• كيف ينظم التوقف المؤقت القريب من المحفز والتحكم في الاستطالة نسخ بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II؟

Key concepts

• بوليميرازات الحمض النووي الريبوزي I و II و III
• عوامل النسخ العامة (مثل TFIID, TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH)
• المعقد التمهيدي
• معقد الوسيط (Mediator)
• النطاق الكربوكسيلي الطرفي (CTD) لبوليميراز الحمض النووي الريبوزي II
• التوقف المؤقت القريب من المحفز
• اقتران الاستطالة بمعالجة الحمض النووي الريبوزي

Mechanisms

يتم تجنيد بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II إلى المحفز كجزء من معقد تمهيدي يتجمع من عوامل النسخ العامة، التي تتعرف على عناصر المحفز الأساسية، وتضع البوليميراز، وتذيب الحمض النووي، وتسمح ببدء التخليق؛ يربط معقد الوسيط (Mediator) المنشطات الخاصة بالجينات بهذه الآلية. بعد البدء، يتوقف بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II غالبًا بعد موقع البدء مباشرة ويتطلب عوامل إضافية للدخول في استطالة منتجة، حيث تنسق حالة فسفرة النطاق الكربوكسيلي الطرفي للبوليميراز (C-terminal domain) عملية التغطية (capping)، والوصل (splicing)، ومعالجة الطرف 3' للنسخة. كشف التركيب الذري لبوليميراز الحمض النووي الريبوزي II عن الشق المحفوظ، والمشبك، والموقع النشط التي تكمن وراء هذه الخطوات، بناءً على الاكتشاف الأصلي بأن حقيقيات النوى تستخدم بوليميرازات متعددة متخصصة.

Clinical relevance

تُشير الدراسات إلى أن مكونات آلية النسخ في حقيقيات النوى، بما في ذلك وحدات الوسيط (Mediator) والكينازات التي تتحكم في التوقف المؤقت والاستطالة، لها دور في السرطان والاضطرابات النمائية، وتُدرس كأهداف دوائية؛ يُعد مثبط بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II ألفا-أمانيتين (α-amanitin) عاملًا تجريبيًا وسميًا كلاسيكيًا. يصف هذا المدخل هذه الآليات على مستوى مرجعي وليس أساسًا لقرارات العلاج.

History

فتح الاعتراف بأن حقيقيات النوى تمتلك بوليميرازات الحمض النووي الريبوزي متعددة (Roeder and Rutter, 1969) دراسة جهاز نسخ مخصص ومتعدد المكونات. أدت إعادة تشكيل عوامل النسخ العامة اللاحقة، واكتشاف معقد الوسيط (Mediator)، والتركيب عالي الدقة لبوليميراز الحمض النووي الريبوزي II (Cramer et al., 2001) إلى ترسيخ الصورة الميكانيكية المنظمة الآن تحت هذا الموضوع، مع ظهور التحكم في الاستطالة كطبقة تنظيمية رئيسية.

Key figures

• Robert G. Roeder
• Roger Kornberg
• Patrick Cramer
• John T. Lis

Seminal works

• roeder-rutter-1969
• cramer-2001
• soutourina-2018

Frequently asked questions

لماذا تمتلك حقيقيات النوى ثلاثة أنواع من بوليميراز الحمض النووي الريبوزي؟

يتم تقسيم عمل النسخ: يصنع بوليميراز الحمض النووي الريبوزي I معظم الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي، ويصنع بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II الحمض النووي الريبوزي الرسول والعديد من الحمض النووي الريبوزي غير المشفر، ويصنع بوليميراز الحمض النووي الريبوزي III الحمض النووي الريبوزي الناقل وغيرها من الحمض النووي الريبوزي الصغيرة، ولكل منها آليته الخاصة.

ما هو المعقد التمهيدي؟

هو تجمع بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II مع عوامل النسخ العامة عند المحفز الذي يضع الإنزيم، ويفتح الحمض النووي، ويهيئه لبدء النسخ.