نسخ mRNA من DNA في النواة
تتضمن المرحلة الأولى من النسخ نقل
المعلومات الوراثية من DNA إلى mRNA. الغرض من هذه المرحلة هو أخذ المعلومات المخزنة في شريط الحمض
النووي ونسخها بحيث يمكن استخدامها لإنشاء جزيء بروتين معين. خلال مرحلة النسخ،
يتم تصنيع شريط من mRNA مكمل لجزء معين من الحمض النووي. وتحدث هذه هذا في ثلاث خطوات.
- الخطوت الأولى: البدء
في عملية النسخ
الخطوت الأولى و هي التي تمثل
بداية عملية النسخ. في هذه الخطوت يرتبط إنزيم بوليميراز RNA بمنطقة من الجين تعرف باسم المحفز. بمجرد حدوث
الارتباط، يبدأ خيطي الحمض النووي في التفكك، مما يسمح لإنزيم بوليميريز RNA بقراءة قواعد إحدى خيوط الحمض النووي. بمجرد اكتمال القراءة، يمكن
لإنزيم بوليميريز RNA تصنيع شريط من mRNA يتكون من نفس قواعد التسلسل.
- الخطوة الثانية: استطالة شريط mRNA
- الخطوة الثالثة: استطالة شريط mRNA
بمجرد اكتمال الخطوة الثانية، تبدأ
الخطوة الأخيرة للإنهاء. الإنهاء هو نهاية النسخ، حيث يكتمل تركيب شريط mRNA وينفصل عن الحمض النووي.
في البشر وحقيقيات النوى الأخرى، يجب معالجة شريط mRNA المُنشأ حديثًا قبل أن تبدأ الخطوة الثانية من تخليق البروتين. و شريط mRNA المنشأ حديثا يعرف برنا الرسول القبلي (pre-mRNA). تجري معالجة رنا الرسول القبلي (pre-mRNA) في النواة وقبل مغادرة mRNA من النواة إلى السيتوبلازم. في كثير من الأحيان، تضمن هذه الخطوات فصل الانترونات منmRNA ، وتعرف هذه العملية بالـتحرير Splicing؛ وإضافة غطاء 5' إلى بداية نسخة الحمض النووي الريبي (RNA)، وذيل بولي-A عند النهاية 3'.
تعتمد عملية فصل
الجزء المقابل للانترونات من (pre-mRNA) على البروتينات النووية الريبية
الموجودة في النواة. وتتضمن عملية الفصل هذه إزالة المناطق غير الشفرة، التي تعرف باسم
الإنترونات، من (pre-mRNA). وهذا يترك (pre-mRNA) بمناطق تشفير
البروتين فقط، المعروفة باسم الإكسونات (mRNA الناضج).
تسمح مرحلة التحرير(Splicing)
بإجراء تغييرات على بعض نيوكليوتيدات (pre-mRNA). يسمح هذا التحرير بوجود نسخ مختلفة من جزيء
البروتين الواحد، مثل البروتين البشري APOB، الذي له شكلين نتيجة التحرير ويعمل في الجسم على نقل الدهون في
الدم.
الخطوة الأخيرة من المعالجة هي Polyadenylation. هذا هو المكان الذي تتم فيه إضافة ذيل من قواعد الأدينين إلى
شريط mRNA. يحدد هذا "الذيل" نهاية الرنا المرسال.
كما يحمي mRNA من الإنزيمات التي قد تحاول تحليله بمجرد تصديره
من النواة إلى السيتوبلازم.
ترجمة mRNA على الريبوسومات في السيتوبلازم
تتكون المرحلة الثانية أيضا من
ثلاث خطواط، نتناولها فيما يلي:
- الخطوة الاولى: بدء عملية الترجمة
يبدء تخليق البروتين حين ترتبط تحت
وحدة الريبوسوم الصغرى بجزيء mRNA الذي أول
كودون به AUG .
ثم تتزاوج قواعد مضاد الكودون
لجزيءtRNA الخاص بالحامض
الأميني الميثيونين مع كودون AUG عند الموقع (P). وبذلك
يصبح
حمض الميثيونين أول حمض أميني في سلسلة
عديد الببتيد التي ستبنى.
ثم ترتبط تحت وحدة ريبوسوم كبيرة
بالمركب السابق
(تحت
وحدة الريبوسوم الصغرى tRNA + mRNA). وعندئذ
تبدأ تفاعلات بناء البروتين (شكل 3).
وتتكرر
عذه العملية في دورة تتكون من ثلاث خطوات.
ملحوظة: يوجد على الريبوسوم (الوحدة الكبرى) موقعان. موقع الببتديل (P) و موقع أمينو أسيل (A).
الخطوة الثانية:
استطالة سلسلة عديد الببتيد
يرتبط
مضاد كودونtRNA
آخر بالكودون التالي على جزئ mRNA في موقع الأمينوأسيل (A) حاملا الحمض الأمينى
الثانى فى سلسلة عديد الببتيد.
حدوث
تفاعل نقل الببتيديل الذى ينتج عنه تكوين رابطة ببتيدية،
والإنزيم الذي ينشط هذا التفاعل عبارة عن جزء من تحت وحدة الريبوسوم الكبرى. ونتيجة
لذالك يصبح tRNA الأول فارغا ويترك الريبوسوم.
وقد يلتقط ميثيونينا
أخر. أما tRNA الثاني فيحمل الحمضين الأمينيين معا.
يتحرك
الريبوسوم على امتدادmRNA .
وهذه العملية تأتي بالكودن التالي في الموقع (P).
ثم تبدأ
الدورة مرة أخرى حيث يرتبط مضاد كودون على tRNA مناسب بكودون mRNA جالبا الحمض الأميني
الثالث إلى الموضع المناسب على الموقع (A). وترتبط سلسلة عديد الببتيد النامية بالحمض
الأميني الجديد
القادم على جزئ tRNA
الثالث.
ثم يتكرر التتابع.
المرحلة الثالثة: توقف
عملية تخليق البروتين
تقف عملية تخليق البروتين عندما يصل
الريبوسوم
إلى كودون الوقف على mRNA؟
ثم
يرتبط بروتين يسمى عامل الإطلاق بكودن الوقف يجعل الريبوسوم يترك mRNA. و يؤدي إلى انفصل تحت وحدتا الريبوسوم
عن بعضها البعض.
بمجرد أن يبرز الطرف 5 لجزيء mRNA حتى يرتبط به تحت وحدة ريبوسوم
صغرى لتبدأ دورة اخرى في بناء
البروتين.
عادة ما يتصل بجزيء mRNA عدد من الريبوسومات قد يصل إلى المائة.
يترجم كل منها الرسالة بمروره على mRNA. ويطلق عليها حينئذ بالبولي ريبوسومات.
لمزيد من المعلومات عن خطوات تخليق البروتين ابتدأ من النواة حتى انتاج البروتين شاهد هذا الفيديو المرفق.
ملخص خطوات تخليق البروتين
يعد تخليق البروتين عملية أساسية
تحدث بانتظام داخل الخلايا. تُستخدم هذه العملية لإنشاء بروتينات جديدة. تُستخدم
هذه البروتينات في وظائف حيوية مختلفة في الجسم. تتضمن العملية مرحلتين من النسخ
والترجمة، مع الحاجة إلى المعالجة بينهما.
أولاً، ينقل النسخ المعلومات
الوراثية من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبوزي المرسال عبر البدء والاستطالة
والإنهاء. بعد ذلك، يترك شريط mRNA المنشأ حديثًا النواة ويلتصق بالريبوسوم داخل السيتوبلازم. وهنا
تبدأ الترجمة. خلال هذه المرحلة، تتم قراءة البيانات الوراثية، مما يجعل الحمض
الريبي النووي النقال ينقل التسلسل الصحيح للأحماض الأمينية إلى الريبوسوم.
مما يؤدي إلى إنشاء سلسلة متعددة الببتيد. أخيرًا، قد تمر سلسلة البولي ببتيد
بالمعالجة النهائية لإنتاج جزيء البروتين النهائي.
تعليقات