مراحل و چگونگی رونویسی در یوکاریوتها

[پیمان هادی فرکوش]

از اولین سوالهایی که درباره رونویسی مطرح شد این بود که RNA از روی یکی از رشته‌های DNA ساخته می‌شود یا از هر دو. از آغاز پژوهشگران متوجه بودند که اگر RNA از روی هر دو رشته DNA ساخته می‌شد. RNA‌های حاصل یکسان نبودند بلکه مکمل یکدیگر می‌بودند و احتمالا توالی‌های متفاوتی از اسیدهای آمینه را رمز می‌کردند، اما بررسی‌های ژنتیک و زیست شیمیایی تا آن زمان آنان را به فرضیه یک ژن - یک پلی‌پپتید ساخته می‌شود.

پژوهشگران در این بررسی مجددا به سیستم‌های ویروسی رو آوردند و باکتریهایی را باویروس آلوده کردند ودر محیط حاوی یوراسیل رادیواکتیو کشت دادند و سپس RNA ی ویروسی را از این سلولها جدا کردند. RNA نشاندار شده را در مجاورت ژنوم واسرشت شده ویروسی یعنی دو رشته جدا شده DNA قرار دادند. معلوم شد که این RNA فقط با یکی از دو رشته DNA پیوندهای هیدروژنی تشکیل می‌دهد. یعنی دو رگه می‌شود این می‌رساند که توالی نوکلئوتیدهای RNA ، مکمل توالی نوکلئوتید‌ها در تنها یکی از رشته‌های DNA بوده است.
رونویسی در سیستم‌های یوکاریوتی

بطور کلی دستگاه رونویسی یوکاریوتی پیچیده‌تر از دستگاه پروکاریوتی است سلولهای یوکاریوتی برخلاف سلولهای پروکاریوتی که تنها یک نوع آنزیم RNA پلیمراز دارند دارای سه نوع آنزیم‌اند که RNA پلیمراز I ، پلیمراز II و RNA پلیمراز III نامیده می‌شوند. هر یک از این آنزیمها قدری بزرگتر از آنزیم پروکاریوتی و از بیش از ده زیر واحد تشکیل شده شباهت توالی نوکلئوتیدها در ژنهای رمزگردان برخی از زیرواحدها نشان می‌دهد که این زیرواحدها با یکدیگر و حتی با زیرواحدهای آنزیم پروکاریوتی ریشه تکاملی مشترکی دارند.
RNA پلیمرازهای یوکاریوتی

RNA پلیمراز I فقط ژنهای RNA ریبوزومی (rRNA) را رونویسی می‌کند. RNA پلیمراز II پیش‌سازهای RNA های پیک که رمزگردان پروتئین‌ها هستند و نیز برخی RNA‌های کوچک را رونویسی می‌کند نکته مهم در فعالیت آنزیم‌های یوکاریوتی این است که بر خلاف آنزیم پروکاریوتی هیچ یک نمی‌تواند مستقیما راه‌انداز خود راشناسایی و RNA سازی را شروع کند. هر یک از پلیمرازها برای اتصال به راه‌‌انداز به پروتئین‌های ویژه‌ای که جمعا عوامل عمومی رونویسی نامیده می‌شوند، احتیاج دارند.
راه‌‌اندازها

یک تعریف برای راه‌‌انداز این است که راه‌‌انداز قسمتی از ژن است که امکان شروع ساختن RNA مربوط به آن ژن یا رونوشت آن ژن را در جایگاه صحیح فراهم می‌سازد.

راه‌انداز‌های یوکاریوتی

راه‌انداز‌های سه آنزیم RNA پلیمراز با یکدیگر متفاوت‌اند. RNA پلیمراز I فقط راه‌انداز ژن رمز‌گردان rRNA را شناسایی می‌کند. راه‌انداز ژنهایی که با RNA پلیمراز II رونویسی می‌شوند، بسیار متفاوت‌اند.توالی مملو از A/T معروف به جعبه TATA (تاتا) خوانده می‌شود، فرادست بسیاری از ژنهای این دسته قرار دارد. توالی مورد توافق جعبه TATA شبیه به جعبه 10- ژنهای پروکاریوتی است. مشخصترین ویژگی راه اندازهای RNA پلیمراز III این است که موقعیت بسیاری از اینها درون ژنی است. یعنی فرودست نقطه آغاز رونویسی است.
پایان رونویسی در سیستم‌های یوکاریوتی

در سیستم‌های یوکاریوتی چگونگی پایان رونویسی به خوبی شناخته نشده است به نظر می‌رسد که مانند سیستم‌های پروکاریوتی به وجود ساختاری ویژه یا ردیف U هر دو در انتهای RNA برای پایان رونویسی لازم باشد. علاوه بر این پس از پایان رونویسی با RNA پلیمراز RNA و I پلیمراز II ممکن است در اثر برش ، بیش از هزار نوکلئوتید از انتهای 3رونوشت اولیه برداشته شود. رونوشت اولیه کهRNA اولیه خوانده می‌شود. محصول مستقیم رونویسی است. بنابراین جایگاه پایان رونویسی این آنزیمها می‌تواند بیش از هزار نوکلئوتید فرودست جایگاه رمز‌گردان انتهایRNA 3‌های بالغ باشد.

جالب است که توالی شامل 100 تا 200 ریبونوکلئوتید آدنین دار (ra) در انتهای RNA 3‌های محصول RNA پلیمراز II یافت می‌شود این توالی که دم پلی A نامیده شده است از روی الگو در DNA ساخته نمی‌شود. آنزیم پلی A پلیمراز بدون استفاده از الگو ، نوکلئوتیدهای این توالی را به انتهای 3 که از برش رونوشت‌های اولیه حاصل شده است می‌افزاید.