معالجة الحمض النووي الريبوزي (RNA) والتضفير

كيف يتم تغطية وتضفير وذيل النسخة الأولية الخام لتصبح حمضًا نوويًا ريبوزيًا رسولًا ناضجًا — وكيف يوسع التضفير البديل الناتج البروتيني للجينوم.

Definition

معالجة الحمض النووي الريبوزي (RNA) هي مجموعة التعديلات التي تُنضج نسخة أولية، وبشكل رئيسي إضافة القبعة 5'، وإزالة الإنترونات عن طريق التضفير، والانشطار 3' والتذييل بالعديد من الأدينين؛ والتضفير هو الاستئصال الدقيق للإنترونات وربط الإكسونات الذي يقوم به جسيم التضفير.

Scope

يغطي هذا الموضوع التعديلات المتزامنة وما بعد النسخ التي تحول النسخة الأولية حقيقية النواة إلى حمض نووي ريبوزي رسول وظيفي: التغطية 5'، وإزالة الإنترونات وربط الإكسونات بواسطة جسيم التضفير، والانشطار 3' والتذييل بالعديد من الأدينين. كما يغطي التضفير البديل كمصدر لتنوع البروتينات. يُشار إلى معالجة الحمض النووي الريبوزي غير المشفر ولكن يتم تطويرها بشكل أكبر في مجال بيولوجيا الحمض النووي الريبوزي.

Core questions

• لماذا تتقاطع الجينات حقيقية النواة مع الإنترونات، وكيف تُزال هذه الإنترونات؟
• ما هي التعديلات التي تحمي وتحدد نهايات الحمض النووي الريبوزي الرسول؟
• كيف يتعرف جسيم التضفير على حدود الإكسون-الإنترون بدقة؟
• كيف يسمح التضفير البديل لجين واحد بترميز عدة بروتينات؟

Key theories

تنظيم الجينات المنقسمة

تتقاطع تسلسلات ترميز البروتين حقيقية النواة مع إنترونات يتم نسخها ولكن تُزال من الحمض النووي الريبوزي الرسول الناضج، وهو اكتشاف أثبت أن الجينات ونسخها النهائية ليست متوازية.

التضفير البديل كمولد للتنوع

من خلال ربط مجموعات مختلفة من الإكسونات من نفس النسخة الأولية، يسمح التضفير البديل لجين واحد بتحديد بروتينات متعددة ومتميزة، مما يوسع بشكل كبير تعقيد البروتينات.

Mechanisms

مع تقدم عملية النسخ، تتلقى النسخة الوليدة قبعة 5' معدلة تحميها وتساعد في الخطوات اللاحقة. تُزال الإنترونات بواسطة جسيم التضفير، وهو مركب من البروتينات النووية الريبوزية الصغيرة التي تتعرف على تسلسلات مواقع التضفير، وتجمع أطراف الإنترون معًا، وتحفز تفاعلين من تفاعلات الأسترة التبادلية التي تستأصل الإنترون كحلقة وتوصل الإكسونات المجاورة. تتولد النهاية 3' عن طريق الانشطار عند إشارة التذييل بالعديد من الأدينين متبوعًا بإضافة ذيل عديد الأدينين. ينتج الاستخدام المنظم لمواقع التضفير البديلة حمضًا نوويًا ريبوزيًا رسولًا ناضجًا مختلفًا من نسخة واحدة.

Clinical relevance

تتسبب الطفرات التي تعطل مواقع التضفير أو عوامل التضفير في العديد من الأمراض الوراثية، وقد تم تطوير علاجات موجهة للتضفير لبعضها؛ تُعرض كأهمية بدلاً من كونها إرشادات سريرية.

History

أدى اكتشاف الجينات المنقسمة عام 1977 من قبل مجموعتي شارب وروبرتس إلى قلب الافتراض القائل بتوازي الجينات والحمض النووي الريبوزي الرسول، وأطلق دراسة التضفير؛ وقد تم لاحقًا توصيف جسيم التضفير والتضفير البديل، وهو عمل تم الاعتراف به بجائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب عام 1993.

Key figures

• Phillip Sharp
• Richard Roberts

Seminal works

• berget1977
• lodish2016

Frequently asked questions

ما الفرق بين الإنترون والإكسون؟

الإنترونات هي تسلسلات داخلية تُزال من النسخة الأولية أثناء التضفير؛ والإكسونات هي الأجزاء التي تُحتفظ بها وتُربط معًا في الحمض النووي الريبوزي الرسول الناضج.

لماذا تعتبر القبعة 5' مهمة؟

إنها تحمي الحمض النووي الريبوزي الرسول من التحلل وتتعرف عليها الآلية التي تصدر الرسالة وتترجمها لاحقًا.