کنترل پسارونویسی و پسا ترجمه

بیان ژن پس از رونویسی RNA و پس از سنتز پروتئین نیز تنظیم می‌شود. کنترل پسارونویسی، پردازش، انتقال و سرنوشت RNA را شکل می‌دهد، در حالی که کنترل پسا ترجمه، پروتئین ساخته شده را تغییر می‌دهد، مکان‌یابی می‌کند و تخریب می‌کند — که در مجموع، هویت و میزان محصولات ژنی عملکردی را فراتر از آنچه که تنها رونویسی تعیین می‌کند، تنظیم دقیق می‌نماید.

Definition

کنترل پسارونویسی و پسا ترجمه شامل فرآیندهای تنظیمی است که بر RNA پس از رونویسی (پردازش، تغییر، پایداری و ترجمه) و بر پروتئین‌ها پس از سنتز (تغییر کووالانسی، مکان‌یابی و تخریب) عمل می‌کنند تا مجموعه نهایی محصولات ژنی فعال را تعیین نمایند.

Scope

این موضوع رویدادهای پسارونویسی مانند پیرایش جایگزین، ویرایش RNA، عملکرد پروتئین‌های متصل شونده به RNA و RNAهای تنظیمی کوچک، و رویدادهای پسا ترجمه شامل تغییرات کووالانسی پروتئین (به ویژه فسفوریلاسیون) و تخریب تنظیم شده پروتئین از طریق سیستم یوبیکویتین-پروتئازوم را پوشش می‌دهد. این یک موضوع مولکولی مکانیکی است و نه یک راهنمای بالینی.

Core questions

• چگونه یک ژن می‌تواند چندین محصول پروتئینی مختلف تولید کند؟
• چگونه فعالیت یک پروتئین پس از ساخته شدن روشن یا خاموش می‌شود؟
• چگونه سلول پروتئین‌هایی را که دیگر مورد نیاز نیستند، به سرعت حذف می‌کند؟
• چگونه پروتئین‌های متصل شونده به RNA و RNAهای کوچک سرنوشت رونوشت‌ها را شکل می‌دهند؟

Key concepts

• پیرایش جایگزین
• ویرایش RNA و تغییر شیمیایی RNA
• پروتئین‌های متصل شونده به RNA
• تنظیم توسط میکروRNAها
• فسفوریلاسیون پروتئین و سایر تغییرات کووالانسی
• تخریب توسط یوبیکویتین-پروتئازوم
• مکان‌یابی تنظیم شده پروتئین

Mechanisms

پس از رونویسی، یک رونوشت اولیه پردازش می‌شود و می‌تواند به روش‌های جایگزین پیرایش شود تا mRNAهای متمایز تولید کند و ذخیره پروتئینی را از یک ژن واحد گسترش دهد؛ ویرایش و تغییر RNA بیشتر به تنوع رونوشت‌ها می‌افزاید. پروتئین‌های متصل شونده به RNA، با شناسایی ویژگی‌های توالی و ساختاری از طریق دامنه‌های مدولار، پیرایش، انتقال، مکان‌یابی، پایداری و ترجمه را کنترل می‌کنند، و RNAهای کوچک مانند میکروRNAها رونوشت‌های هدف را سرکوب می‌کنند. هنگامی که یک پروتئین سنتز می‌شود، عملکرد آن پس از ترجمه تنظیم می‌شود: تغییرات کووالانسی برگشت‌پذیر، که فسفوریلاسیون توسط خانواده بزرگ پروتئین کینازها گسترده‌ترین آنهاست، فعالیت، تعاملات یا مکان‌یابی را تغییر می‌دهد. فراوانی پروتئین نیز توسط تخریب تنظیم شده کنترل می‌شود — برچسب‌گذاری پروتئین‌ها با یوبیکویتین آنها را برای تخریب توسط پروتئازوم نشانه‌گذاری می‌کند، که وسیله‌ای سریع و انتخابی برای پایان دادن به عملکرد یک پروتئین فراهم می‌کند. این مکانیسم‌ها با هم تعیین می‌کنند که کدام محصولات ژنی، به چه شکلی و برای چه مدت زمانی حضور دارند.

Clinical relevance

نقص در پیرایش، در تغییر پروتئین، و در سیستم یوبیکویتین-پروتئازوم در بیماری‌های متعددی نقش دارد، و این مکانیسم‌ها برای نحوه کنترل سیگنالینگ و کیفیت پروتئین توسط سلول‌ها حیاتی هستند. این مدخل یک پیش‌زمینه آموزشی است و مبنایی برای تصمیمات تشخیصی یا درمانی فردی نیست.

History

در طول اواخر قرن بیستم، نشان داده شد که بیان ژن فراتر از رونویسی کنترل می‌شود: پیرایش جایگزین برای تنوع بخشیدن به پروتئین‌ها از ژن‌های منفرد کشف شد، سیستم یوبیکویتین-پروتئازوم (کاری که با جایزه نوبل شیمی ۲۰۰۴ شناخته شد) توسط هرشکو و سیچانوور توصیف شد، و فسفوریلاسیون پروتئین به عنوان یک تغییر تنظیمی غالب ظهور کرد. بررسی‌های در مقیاس ژنوم مانند کاتالوگ کینوم انسانی توسط منینگ و همکاران (۲۰۰۲)، بررسی‌های پروتئین‌های متصل شونده به RNA، و کشف تنظیم میکروRNA تصویر پسارونویسی و پسا ترجمه را گسترش داد.

Key figures

• Aaron Ciechanover
• Avram Hershko
• Tony Hunter
• David Bartel

Seminal works

• hershko-ciechanover-1998
• manning-2002
• bartel-2009

Frequently asked questions

چگونه یک ژن می‌تواند بیش از یک پروتئین تولید کند؟

پیرایش جایگزین می‌تواند اگزون‌های ژن را در ترکیب‌های مختلف به هم متصل کند، و ویرایش و تغییر RNA تنوع بیشتری ایجاد می‌کند، بنابراین یک ژن واحد می‌تواند چندین mRNA و محصول پروتئینی متمایز تولید کند.

فعالیت یک پروتئین پس از ساخته شدن چگونه کنترل می‌شود؟

از طریق مکانیسم‌های پسا ترجمه مانند تغییر کووالانسی برگشت‌پذیر (به عنوان مثال فسفوریلاسیون)، تغییرات در مکان‌یابی، و تخریب تنظیم شده توسط سیستم یوبیکویتین-پروتئازوم.