تغییرات منحصر به فرد در ساختار پروتئین تولید rna از dna را هدایت می کند

[pourbehesht]

تغییرات منحصر به فرد در ساختار پروتئین تولید RNA از DNA را هدایت می کند

یکی از اساسی ترین فرایندهای زیست شناسی چیزی به نام رونویسی است. این مرحله تنها یکی از مراحل متعدد تولید پروتئین است که بدون آن زندگی وجود نخواهد داشت. با این حال بسیاری از جنبه های رونویسی همچنان در پرده ای از ابهام قرار دارد.

در حال حاضر، دانشمندان موسسهGladstone راهی را برای درک دقیق تر اهمیت جنبه های کلیدی رونویسی در رشد و توسعه سلول ها و اینکه چه اتفاقی می افتد که این فرایند منحرف شود را روشن ساخته اند.
به گزارش پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی، دکتر Melanie Ott (از دانشمندان موسسهGladstone) رفتار پروتئینی موسوم بهRNA پلیمرازII (RNAPII) را توصیف کرد. پروتئین RNAPII، آنزیم وکاتالیزوری است که فرایند رونویسی را با کپی کردن DNA به RNA (که نسخه اولیه برای ایجاد پروتئین است) هدایت می کند. دانشمندان به مدت طولانی می دانستند که RNAPII در اوایل رونویسی در ژنهای خاصی مکث می کند. اما آنها نمی دانستند چرا؟
به گفته دکتر Ott(استاد پزشکی دانشگاه کالیفرنیا- سان فرانسیسکو)، این به اصطلاح " مکث پلیمراز " زمانی اتفاق می افتد که RNAPII به زودی پس از شروع رونویسی برای مدت کوتاهی قبل از راه اندازی دوباره، متوقف می شود. همه ما می دانستیم که این رفتار برای رونویسی دقیق DNA به RNA مهم است پس ما به پیگیری چگونگی، زمان و مهمتر از همه چرایی این موضوع پرداختیم.
تیم تحقیقاتی تلاش های خود را معطوف به بخشی از RNAPII موسوم به C- ترمینال یا CTD کردند. این بخش ارتباط تنگاتنگی با تنظیم رونویسی دارد. پژوهش های پیشین نشان داده بود که ساختار شیمیایی CTD قبل و در طول رونویسی تغییر یافته است. با این حال، ترکیبی از تغییرات و چگونگی کنترل رونویسی توسط آنها نامشخص باقی مانده است. بنابراین محققان در آزمایش های آزمایشگاهی بر روی سلول های استخراج شده از پستانداران بررسی دقیق تری انجام دادند.
دستیابی به اولین موفقیت زمانی بود که تیم تحقیقاتی نوع جدیدی از تغییرات موسوم به استیلاسیون را شناسایی کردند.
دکتر Sebastian Schröder (اولین نویسنده مقاله) توضیح داد که: موفقیت بعدی ما زمانی رخ داد که ما محل دقیق CTD که در آنجا استیله شدن رخ می دهد را مشخص کردیم همچنین متوجه شدیم که این پدیده منحصر به یوکاریوت عالی می باشد. سپس ما بدنبال این بودیم که چگونه این استیلاسیون ویژه پستانداران در جهت توقف طیف وسیعی از پلیمراز ها مناسب است.
حالا که این تیم می دانستند CTD در کجا استیله می شود، هدف بعدی پیدا کردن زمان رخ دادن آن است. کلید زمان استیلاسیون مربوط به آزمایشاتی بود که آنها RNAPII را مورد جهش قرار دادند. بنابراین CTD قادر به استیله شدن نبود. در این مورد، طول توقف پلیمراز کاهش یافته و اقدامات لازم برای تکمیل رونویسی منجر به شکست شد.
دکتر Shröder می گوید: RNAPII برای رونویسی به DNA متصل می شود. و ما مدت کوتاهی پس از آن توقف پلیمراز را می بینیم که در آن نقطه CTD بسیار استیله شده است. مدت کوتاهی پس از مکث، CTD داستیله می شود (یعنی تغییراصلی معکوس می شود) و رونویسی بدون دردسر ادامه می یابد.
مکث پلی مراز منحصر به پستانداران نیست (در واقع سال ها پیش برای HIV مشخص شد) اما واقعیت این است که CTD درست قبل یا در طول زمانی که رونویسی متوقف شده است، استیله می شود. دکتر Ott و دکترSchröder استدلال کردندکه استیله شدن CTD تعادل کننده ای است که RNAPII را برای تکمیل کارآمد رونویسی و کند کردن فرایند در جهت اطمینان از صحت کارکرد همه چیز آماده می کند.
این یافته ها بینش جدیدی در روابط بین استیلاسیون و رونویسی پیشنهاد کرده است و به طور کلی با توجه به اهمیت رونویسی در رشد و بلوغ سلول، این تیم به این نتیجه رسید که در مورد انواعی از فرایندهای سلولی به دانشمندان اطلاع رسانی کنند. برای مثال این شامل، مکانیسم های پشت پرده روند توسعه سلول های بنیادی و آنچه که رشد سلولی طبیعی را خارج از کنترل می کند (از جمله سرطان)، می باشد.
دکتر Ott می گوید: با این حال، هنوز هم چیز های زیادی را در مورد استیلاسیون نمی دانیم. اگر استیله کردن CTD برای تثبیت مکث رونویسی مهم باشد، چرا ما استیله شدن CTD را درژن های غیر مکث شده و بعلاوه در موقعیت های مختلف می بینیم. علاوه بر این، ما معتقدیم که احتمالا مراحل دیگری در چرخه رونویسی وجود داردکه بستگی به استیله شدن دارد. فوری ترین هدف ما پیدا کردن آنهاست و با انجام این کار، ما امیدواریم که به درک عمیقی از یکی از ظریف ترین فرآیندهای بیولوژیکی طبیعت دست پیدا کنیم.
مرجع:

Sebastian Schröder, Eva Herker, Friederike Itzen, Daniel He, Sean Thomas, Daniel A. Gilchrist, Katrin Kaehlcke, Sungyoo Cho, Katherine S. Pollard, John A. Capra, Martina Schnölzer, Philip A. Cole, Matthias Geyer, Benoit G. Bruneau, Karen Adelman, Melanie Ott. Acetylation of RNA Polymerase II Regulates Growth-Factor-Induced Gene Transcription in Mammalian Cells. Molecular Cell, 2013; 52 (3): 314 DOI: 10.1016/j.molcel.2013.10.009

منبع : Vimb