همتاسازی ژنوم

همتاسازی

آغاز همتاسازی از مکان‌هایی است که در کردهای این ژن زیاد است به آن‌ها مکان آغازش همتاسازی می‌گویند. این عمل نیازمند آنزیم‌ها ی بسیاری است. در ابتدا، دو چنگال همتاسازی در این محل ایجادمی شود. در اغلب ژن‌ها، همتاسازی در ۲ جهت است. به مکان شروع در اشریشیا کلای Orici می‌گویند. اتصال پروتئین هابه آن تنها هنگامی صورت می‌گیرد که دنا دارای ابر مارپیچ منفی یا در واقع در حالت وضعیت طبیعی کروموزوم اشریشیاکلای است. نتیجهٔ اتصال دنا A باز شدن مارپیچ دوتایی است که با پروتئین‌های hu تقویت می‌شوداین پروتئین‌ها فراوان‌ترین پروتئین بسته‌بندی دنا در اشریشیاکلای هستند. اولین مرحله اتصال یک هم آرای پیش آغاز گر است. در ابتدا، ۱۲ پروتئین شامل ۶ نسخه از دناB و ۶نسخه از دناC تشکیل می‌شود دنا Cدرای یک نقش تراوایی است و پس از تشکیل آزاد می‌شود دنا Bیک هلیکاز است و جفت بازها را می‌شکند.

وقتی دنا از هم باز شد پروتئین‌های SSBPبه حالت ۴تایی به تک رشته متصل می‌شوند؛ وزن هریک حدود ۱۸ هزار دالتون است و اتصال آن‌ها از نوع تعاونی است. سپس نوبت به دناG می‌رسد که یک زی مایه پرایماز است. پروتئین‌های n وn´´،n´وi در انجام بهتر عمل این پروتئین‌ها دخالت دارند. هم آرایی این پروتئین‌ها و پرایماز را پرایموزوم می‌نامند. پروتئین n´مسئول شناسایی عملی است که اجزای هم آرای پیش آغاز گر بایستی در آنجا اجتماع کنند، هم چنین فعالیت هلیکازی وابسته به آدنوزین تری فسفات هم از خود نشان می‌دهدو SSBPها را از دنا تک رشته‌ای جدا می‌کند؛ پرایماز ۶۰هزار دالتون است و در هر سلول ۷۵ مولکول از آن وجود دارد؛ پرایماز محصول ژن دنا Gاست و به آن پروتئین دنا Gنیز گفته می‌شود پرایماز را نوعی رناپلیمراز می‌نامند که تنها می‌تواند بخش‌های کوچکی از رنابه نام رنای آغاز گر که دارای ۳تا۴ و ۵ تا ۱۰نوکلئوتید هستند را رونویسی کنند پروتئین‌های rep با وزن مولکولی ۶۵۰۰۰ دالتون نقش باز کردن مارپیچ دنا را دارند به طوریکه در مراحل بعدی همانندسازی، که سرعت باز شدن باید بالا باشد؛ این پروتئین‌ها به کار گرفته می‌شوند. ۱

در یوکاریوت‌ها همتاسازی در سه مرحله انجام می‌شود.

۱. شروع

گیره‌های لغزنده موجب افزایش چشم گیر پیش روندگی دنا پلیمرازها می‌شوند؛ این پروتئین هاشامل زیر واحدهای منفردی هستند که به شکل نان شیرینی‌های حلقوی سر هم می‌شوند. سوراخ موجود در مرکز حلقه به اندازه‌ای بزرگ است که بتواند مار پیچ دو رشته‌ای دنا را در بر بگیرد. ترارسان گیرهٔ لغزنده باز شده و روی دنا جای‌گیری می‌شود ترارسان گیره و دنا پلیمرازها نمی‌توانند هم‌زمان با گیرهٔ لغزنده میانکنش دهند و جایگاه اتصال آن‌ها بر روی یک سمت از گیرهٔ لغزنده با یکدیگر هم پوشانی دارند بنابراین این گیره که به دنا وصل است از آن جدا نمی‌شود. انتخاب توالی همتاسازی با تشکیل هم آرای پیش همانند ساز Pre_Rc انجام می‌شود؛ که ترکیبی از ۴ پروتئین مجزا است و با ترتیب ویژه‌ای به هر ترادف همانند ساز متصل می‌شوند. نخستین مرحله از تشکیل آن شناسایی ترادف همانند ساز به وسیلهٔ آغاز گر یوکاریوت‌ها یعنی ORCاست. به محض اتصال ORC پروتئین‌های حامل هلیکاز Cdc۶و Cdt۱ به آن متصل می‌شوند orc به همراه پروتئین‌های دیگری به هلیکاز موجود در چنگال همانندسازی یوکاریوتی وصل خواهد شد PreRCها برای شروع برای شروع توسط ۲ کیناز فعال می‌شوند Cdkو Ddk. این کینازها در G۱غیرفعال اند و در مرحلهٔ سنتز فعال می‌شوند فسفریلاسیون این پروتئین‌ها سبب جذب سایر پروتئین‌های همانندسازی هوهسته‌ای به نقطهٔ شروع همانندسازی می‌شود. این پروتئین‌ها ی جدید شامل ۳دنا پلی مراز هوهسته‌ای و سایر پروتئین‌های لازم برای به کارگیری آن‌ها ست. ابتدا دناپلیمراز سیگما و بعد اپسیلون و به دنبال آن دنا پلیمراز آلفا پرایماز متصل می‌شوند به این ترتیب اطمینان حاصل می‌شود که هر ۳ دنا پلیمراز در ابتدا همانندسازی و قبل از ساخت رنا حضور دارند.

۲.ادامه

ساخت دنا

• مرحله اول :دنا هلیکاز موجود در چنگال همتاسازی اشریشیاکلای بر روی الگوی رشتهٔ پیرو و در جهت ۵´ به ۳´حرکت می‌کند هالو آنزیم دنا پلیمراز سه به هلیکاز متصل می‌شود و به این شکل هلیکاز به هر دو دنا پلیمرازها متصل خواهد شد؛ یکی از هسته‌های دنا پلیمراز سه، رشتهٔ پیرو و دیگری پیشرو را همانند سازی می‌کنند SSBهم مناطق تک رشته‌ای را می‌پوشاند.
• مدحلهٔ دوم :پرایماز به هلیکاز متصل شده و روی رشتهٔ دوم پرایمر می‌سازد.
• مرحلهٔ سوم:وقتی رشتهٔ پیرو ساخته شد دنا پلیمراز از گیرهٔ لغزنده و دنا آزاد می‌شود.
• مرحلهٔ چهارم: قسمتی دیگر از پیرو که قرار است همانند سازی شود به عنوان هدف برای ترارسان گیره عمل می‌کند به این ترتیب گیرهٔ لغزندهٔ جدید به هم آرای پرایمر _الگو متصل می‌شود.
• مرحلهٔ پنجم: هم آرای پرایمر الگو با گیرهٔ لغزنده متصل به آن‌ها به دنا پلیمراز از رشتهٔ پیرو متصل می‌شود و به این ترتیب ساخت قطعهٔ اکازاکی بعدی شروع می‌شود.

نا گفته نماند میانکنش بین پروتئین‌ها در طی این فر آیند نقش به سزایی دارد، از جمله میانکنش‌ها می‌توان به میانکنش هلیکاز با دنا پلیمراز ۳اشاره کرد، که توسط حامل گیره به عنوان جزئی از هالوآنزیم وساطت می‌شود بنابراین هلیکاز اگر از دنا پلیمراز ۳جدا باشد حرکت آهسته‌ای دارد. دومین میانکنش پروتئین _پروتئین مهم دیگر هلیکاز و پرایماز است. پرایماز اتصال محکمی با چنگال همانند سازی ندارد ولی در عوض در فاصلهٔ زمانی حدود ۱ مرتبه در ثانیه پرایماز به هلیکاز و دنا پوشیده شده با SSBمتصل می‌شود و پرایمر جدید ساخته می‌شود. به مجموع تمام پروتئین‌هایی که در چنگال همانند سازی فعالیت دارند رپلیزوم می‌نامند.

۳. پایان

انتهای فام تنهای هوهسته‌ای را تلومر می‌نامند؛ که به‌طور معمول تکرارهایی از ترادف‌های غنی از ترادف‌های TGهستند برای نمونه مورد انسانی تکرارهایی از ترادف ´۵TTAGGG۳ می‌باشد. این ناحیه با آنزیم تلومراز برهم کنش می‌دهد. پروتئین‌هایی وجود دارند که به دقت طول تارک را وارسی می‌کنند و به عنوان مهارکننده برای تلوراز عمل می‌کنند؛ البته بسیاری از آن‌ها نیز فعالیت تلومراز را تعدیل می‌کنند، برای مثال پروتئین Cdc۱۳به ناحیهٔ تک رشته‌ای تلومر متصل می‌شود و سبب اتصال تلومرازها به بر روی تارک فام تن می‌شوند پروتئینPOT۱باعث مهار فعالیت تلومرازی می‌شود این پروتئین به تک رشته‌ای تارک دنا وصل می‌شود. پروتئین‌های Rifو RIF۲به‌طور غیرمستقیم به Rap۱با تارک ارتباط دارند و در مهار فعالیت دخالت دارند. ۲

در یوکاریوت‌ها

بالغ سازی این قطعات شامل چندین مرحلهٔ مجزا است که این مراحل عبارتند از برداشت رنای پرایمر، پر نمودن شکاف حد فاصل ۲ قطعهٔ اکازاکی و نهایتاً اتصال ۲ دنا به یکدیگر است که ۲ مدل برای آن داده شده‌است. الف: RNAaseH قطعهٔ رنای متصل به انتهای ۵́قطعهٔ اوکازاکی را بر می‌دارد و از آن جایی که این ریز مایه فقط می‌تواند اتصال بین ۲ ریبونوکلئوتید را بشکند ریبو نوکلئیکی در محل اتصال رنای پرایمر و دنا باقی می‌ماند و سپس FEN۱آن را بر می‌دارد. ب : هلیکاز DNA۲قطعهٔ رنای دنا_رنا را جا به جا می‌کند، سپس FEN۱با خاصیت اندونوکلئازی خود نقطهٔ انشعاب را برش می‌دهد و رنای جابه چا شده را برش می‌دهد.

در هر ۲مدل شکاف ایجاد شده با به کارگیری دنا پلی مراز اپسیلون و سیگما پر شده و لیگاز اتصال لازم را بر قرار می‌کند.

در پروکاریوت‌ها:

دنا پلی مراز ۱ با خاصیت اگزونوکلئازی این مراحل را طی می‌کند و مراحل بعدی با به کارگیری دناپلی مراز لازم و لیگاز انجام می‌شود. ۳

۱- زیست‌شناسی سلولی مولکولی، گرد آوری دکتر مجد و دکتر محمد علی شریعت زاده، چاپ دهم، نشر آییژ، بهار ۱۳۸۷

۲- ژنتیک مولکولی واتسون، نویسنده جیمز واتسون و دیگران، گروه مترجمین خانهٔ زیست‌شناسی، ناشر خانهٔ زیست‌شناسی، چاپ اول

۳- ژنتیک مولکولی پیشرفته ۱، گردآوری دکتر مجید متولی باشی دکتر زهره حجتی و احسان حبیبی، ناشر دانشگاه اصفهان، چاپ اول زمستان۱۳۸۷

• ویکی‌پدیا فرانسوی

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ همتاسازی ژنوم موجود است.