DNAتكرار األستاذ الدكتور عوده مزعل یاسر الزاملي
١
DNA واستبدالھ بالبادئ RNAإزالة
Excision of RNA primers and their replacement by DNA
إنزیمیستمرPolymerase تخلیق فيDNA خیط القطع على lagging strand أل
إلى بغلق القطع المتقاربة حتى ویقوم RNA Primer.
ألیزال ،عندما یحدث غلق القطع المتقاربة RNA تثغراوتمأل ال 5'← 3'
إنزیم یمتلك فعالي وھوPolymerase I إنزیمبواسطة )الفجوات(
Exonuclease اإلنزیمات وھؤالء المائي البادئ بالتحلل إزالةالذي ھو
فعال نیوكلوتیدبإضافةوذلك ( مجموعة نیوكلوتیدیة واحدة في الوقت
بإزالةتقوم
تزال deoxy riboseلتكوین حدیث ا DNAأل الى الفجوة بین واحد كل مرة
أن واحدة كل مرة حیث أیضا RNA Primer نیوكلوتید سكر رایبوزي من
لذلك عندما تضاف نیوكلوتید من نوع )الفجوة بینھما ھو مقدار
نیوكلوتید واحدة كسر نیوكلوتید إلىباالظافة ،DNA إلالذي عنده یتم
االنتھاء من تخلیق سلسلة
: كما في الشكل التاليEndonuclease مإنزیداخلیة كما یعمل
تكرار DNA
الأستاذ الدكتور عوده مزعل ياسر الزاملي
إزالة RNA البادئ واستبداله ب DNA
Excision of RNA primers and their replacement by DNA
· يستمر إنزيمPolymerase في تخليقDNA على خيط القطع lagging strand
ويقوم حتى بغلق القطع المتقاربة إلى أل RNA Primer.
· عندما يحدث غلق القطع المتقاربة ,يزال أل RNA وتملأ الثغرات
(الفجوات)بواسطة إنزيم Polymerase I وهو يمتلك فعالي إنزيم '3 ←'5
Exonuclease الذي هو فعال إزالة البادئ بالتحلل المائي وهؤلاء
الإنزيمات تقوم بإزالة مجموعة نيوكلوتيدية واحدة في الوقت (وذلك
بإضافة نيوكلوتيد واحد كل مرة الى الفجوة بين ألDNA حديث التكوين
deoxy ribose تزال نيوكلوتيد سكر رايبوزي من RNA Primer أيضا واحدة كل
مرة حيث أن الفجوة بينهما هو مقدار نيوكلوتيد واحدة) لذلك عندما تضاف
نيوكلوتيد من نوع الذي عنده يتم الانتهاء من تخليق سلسلة إل DNA
,بالاظافة إلى كسر نيوكلوتيد داخلية كما يعمل إنزيم Endonuclease كما
في الشكل التالي:
إنزيم DNA Polymerase I يتموقع قرب الشق Nick بين النهاية '3 للDNA
المخلق حديثا بواسطة إنزيمDNA Polymerase III والنهاية 5 ' المجاورة
للبادئ RNA .
· تتبع فعالية إنزيم DNA Polymerase I إزالة النيوكلوتيدات لل RNA
حيث يتقدم باتجاه النهاية 5 ' .
· كما يزال أل RNA يستبدل بقواعد نيوكلوتيدية ناقصة الأوكسجين الى
حين ملئ الفجوة تحت فعالية إنزيم Polymerase I , تخليق أل DNA تتم
باتجاه '3 ←'5 .
· وعند تخليق أل DNA يتبع بالمصحح Proof reads للسلسلة المخلقة
الجديدة باستخدام فعالية أنزيم exonuclease باتجاه 3 '← 5 ' .
· تكون العمليات الإزالة, التخليق , التصحيح مستمرة لنيوكلوتيد
واحدة عند كل وقت لحين اكتمال تكسر أل RNA كليا ويتم ملئ الفجوة
بواسطة أل DNA . كما في الشكل التالي
الاختلاف بين الإنزيمات '3 ←'5 Exonucleases و3 '← 5 '
Differences between 5'→ 3' and 3'→5' exonucleases
· فعالية إنزيم '3 ←'5 Exonuclease يتضمن فعالة إنزيم polymerase I
عن استخدام إنزيم Exonuclease 3 '← 5 ' , كلاهما يستخدمون في مسارين
مختلفين polymerase , I و III في مسارين مهمين :
أولا : إنزيم '3 ←'5 Exonuclease يزيل نيوكلوتيد واحد كل مرة من
ألDNA الأصلي لزوج القواعد وبدقة عالية. النيوكلوتيدات المزالة أما
نيوكلوتيد لسكر خماسي أو نيوكلوتيد لسكر خماسي ناقص الأوكسجين .
ثانيا: : أنزيم '3 ←'5 Exonuclease ممكن أن يزيل مجاميع نيكلوتيدات
غريبة في اتجاه '3 ←'5 يزال واحدة الى عشرة في آن واحد , هذه القابلية
مهمة في الإصلاح Repair في بعض أنواع الضرر ألي يلحق ب DNA .
الإنزيم الرابط DNA Ligase
· وأخيرا يتكون الفوسفيت ثنائي استر phosphotediester من ارتباط
مجموعة فوسفيت من سلسلة DNA المخلقة بواسطة DNA polymerase III
ومجموعة الهيدروكسيل 3 ' من سلسلة أخرى مخلقة بواسطة فعالية إنزيم DNA
polymerase I يحفز هذا الربط بين المجاميع الفوسفاتية في أعلاه بواسطة
أنزيم الربط DNA ligase ,وهذا الربط بين هؤلاء الامتدادين للDNA يحتاج
الى طاقة , في الإنسان يجهز بواسطة كسر جزيئه ATP الى AMP + PPi . كما
في الشكل التالي
تكرار أل DNA في الخلايا المتقدمة
Eukaryotic DNA replication
· الاختلاف في عدد مناطق التكرار.
· يزال أل RNA بواسطة RNasH
X يترك أل replication للخلايا المتقدمة
تنظيما ألDNA في الخلايا المتقدمة
· ترتبط الشحنة السالبة للآصرة ثنائية الاستر لل DNA مع الشحنة
الموجبة لبروتين الهستون الغني بالحامض الاميني الايسين و
الارجنين,ويستخدم هؤلاء لتضيم أل DNA الى وحدات قاعدية التركيب تدعى
نيوكلوسومات nucleosomes.
· توجد خمسة أنواع من الهستونات هم H4,H3, H2B,H2A,H1 .
· هؤلاء الهستونات هم بروتونات صغيرة موجبة الشحنة عند الدالة
الحامضية الفسيولوجية ,ويمتد على طول أل DNA شحنة موجبة لايون أل Mg+2
التي تساعد تعادل الشحنة السالبة لمجاميع الفوسفيت.
· جريئتين من كل 2(H4,H3, H2B,H2A)ليكون تركيب مستقل لتمركز core
النيوكلوسوم .
· حول هذا التمركز يلتف شريط الحلزون الثنائي لل DNA مرتيين قريبا
حول التمركز Core مكون التواء شديد سالبا Negative super twisted كما
في الشكل التالي.
] ملاحظة :النهايات N – الخارجية لهؤلاء الهستونات التي ممكن أن
يضاف اسيتيل acetylation , يضاف لها مثيل methylation او يضاف لها
فوسفيت phosphorylation , هؤلاء التغيرات عكسية تكون مؤثرة على كيفية
الترابط الشديد للهستونات الى ألDNA لذلك يؤثر في استخراج المورث
الخاص [ ترتبط النيوكلوسومات المجاورة بواسطة رابط Linker لطول خمسون
زوج تقريبا من قواعد DNA .
· الهستون H1 له علاقة مع العديد من تلك القطع ولكن لاتوجد ضمن
مركز النيوكلوسوم ولكن يستبدل ارتباطها بالارتباط الى أل Linker .
· H1 هو لأغلب الأنسجة الخاصة وقطع خاصة للهستونات.
· وتسهل رزم محتويات النيوكلوسومات الى تراكيب مؤتلفة أكثر.
المستوى العالي للتنظيم Higher levels of organization
· تعبا النيوكلوسومات بشدة لتكون متعدد النيوكلوسوم
polynucleosomes ( كذلك تدعى nucleofilmant ) هذا التركيب يكون حلزون
coil على هيئة ليف بسمك 30 نانومتر.
· ينتظم الليف الى عقدة loop تلك هي مرساة ( مثبتات anchored )
بواسطة سكلة اومنصة نصب نووية nuclear scaffold تحتوي العديد من
البروتينات .
· مستويات تنظيم أضافية تنتهي الى تركيب الكروموسومي chromosomal
.كما في الشكل التالي:
مصير النيوكلوسومات خلال عملية التكرار
Fate of nucleosomes during DNA replication
· لغرض التكرار لل DNAتكون التراكيب العالية والكروماتين المقيد في
حالة استرخاء, استبدال النيوكلوسومات ,انحلال المركز من أل DNA بشكل
غير كامل مع بقاء الفقدان لكل ارتباط الهستون المولد مع بقاء ارتباط
واحد مع خيوط ألDNA المولد .
· تخليق هستونات جديدة يحفز التكرار لل DNA .
· وتحتوي النيوكلوسومات الهستون المخلق الجديد مترابط مع فقط واحد
للحلزون الجديدة مع بعض .
· بعد ذلك يحافظ الهستون المولد بالبقاء على الشكل الثماني Octamer
.
تصليحا ألDNA
DNA Repair
· على الرغم من الو ضيفة المتقنة لعمل المصحح proof reading خلال
تخليق DNA يحدث تزاوج غير ملائم لأزواج من قواعد غير صحيحة , أو
حشرInsertion واحدة أو العديد من القواعد .
تعريف الخيط الغير مماثل identification of mismatched strand
· عندما يحدث خيط غير مماثل ,تزال البروتينات المعروفة تلك و
النيوكلوتيد(آت) المزدوجة خطأ والغير موافقة لخيط القالب template
والخيط المخلق حديثا الذي يحتوي على الخطأ .
· يحصل في الحقيقة لتسلسل القواعدGATC والتي تحدث تقريبا مرة كل
ألف نيوكلوتيد , تكون مثيلة Methylation الى بقايا الأدنين adenine
.
· هذه المثيلة لأتحدث حالا بعد التخليق , لذلك أل DNA المخلق حديثا
تكون له نصف مثيلة ( الخيط الأم يكون ممثيله Methylated بينما الخيط
الخلق حديثا غير ممثيل ).
· عوامل الضرر أما:
اولا: كيمياوية, مثلحامض النتروز ,الاشعاع مثل تحت الحمراء التي
تصهر النيوكلوتيدات البريميدينية المتجاوره مع بعضها في ال DNA
,الاشعاع العالي الذي يسبس تكسر ال DNA .
ثانيا: القواعد التي تتغير أو تحذف حالا في DNA اللبائن عند سرعة
لبعض اللاف لكل خلية في اليوم ,لو الضرر لم يصلح , يحصل تشوه من
الممكن ان يؤدي الى كثير من عوامل الحذف يتضمن فقدان السيطرة على
التضاعف على الخلايا المتغيرة, الذي يقود الى السرطان.لحن الحظ
الخلايا تكون كفوءة في وضع علامة لتصليح الخيط الخطا ,وتعمل اضرار
اخرى لاولئك ال DNA .
· اغلب انزيمات التصليح تستطيع تمييز الضرر.
· يزال المقطع المتضرر من خيط ال DNA .
· يستخدم خيط الاخت كقالب يملاء الفراغ الذي خلفة ال DNA الخطا
المزال.
تصليح DNA المتضرر
· عندما الخيط الجديد يحتوي على ازواج غيرصحيح.
· يقوم انزيم Endonuclease باحاث شق nick في الخيط الجديد ( الشق
هو كسر في الاصرة الفوسفاتية ) يكون الكسر مقارب للقواعد الغيرصحيحة
من جهتين
· يحدث Dimerization للقواعد الثايمين المتجاورة بتاثير الاشعة فوق
البنفسجية,تزال النيوكلوتيدات بواسطة uv-spesific endonuclease (
بغيابة في بعض الاشخاص يؤدي الى مرض السرطان)
· ينمو خيط sister strand لملئ للسماح لانزيم DNA polymerase I في
ملئ الفجوة بالقواعد الصحيحة.
· تردم الشقNick بواسطة انزيم DNA ligase كما مر تفاعلة سابقا
وبهذا يتم تصليح الخيط الجديد .
تصليح القواعد المتغيرة (of base alterations( base excision
repair correction
· تحدث عملية إزالة مجموعة أمين deamination من السايتوسين بفعل
تاثير الجذور الحرة المتحررة من المواد المؤكسدة مثل حامض النتروز
الذي يولد من نتروز امين, او النايترايت او الكلة , alkylation وهي
مركبات محفزة الى عملية ازالة الامين لل سايتوسين, الادنين
,والكوانين
· عشرة الاف من القواعد بفقدون المجاميع الامينية بهذه الطريقة
يوميا .
· تصحح بهذه الطريقة
· تزال القاعدة يوراسيل تزال بواسطة إنزيمuracil glycosylases الذي
يكسر بالتحلل المائي العمود الفقري الخماسي ناقص الأوكسجين (يغادر هذا
الموقع البريميديني pyrimidinic site لو البيورين purine هي المزالة )
يعزى الى الموقع ب AP (AP site).
· يميز انزيم Apyrimidinic endonuclease الموقع AP يبدا بازالة
القاعدة واضافة قاعدة جديدة الى النهاية 5 ' للموقع AP .
· يزيل انزيم السكر الخماسي ناقص الاوكسجين –فوسفيت
التحلليDeoxyribose-phosphatelyase الاحادية الخالية (أي الغير مرتبطة
بقاعدة نتروجينية)
· يتبع ذلك عمل انزيم بوليمريز I ثم انزيم Ligase الذي يستخدم طاقة
ATP لعملية ردم الشق في العمود الفقري الفوسفاتي بريط مجموعة الفوسفيت
في الموقع 5 ' الى مجموعة الهيدروكسيل الحرة في الموقع 3 ' .
المصادر
LIPPINCOAT OF BIOCHEMISTRY
PAGE
4
user9Source document