messenger RNA (mRNA) – رسل الجينوم

رسول- rna- مرنا

ما هو messenger RNA (mRNA)؟

المرسال RNA أو mRNA هو حمض نووي واحد تقطعت به السبل. هذا نوع من الحمض النووي الذي يشفر البروتينات بشكل أساسي. هذا الجزيء الصغير هو نسخة من قسم من الحمض النووي تسلسل. يحتوي mRNA على معلومات عن إنتاج البروتين في الخلية.

يتم التعبير عن أقسام معينة من الأحماض غير المؤكسدة الريبية في RNA بواسطة إنزيم RNA polymerase (يختلف عن بوليميريز الحمض النووي الذي ينسخ الحمض النووي). تُعرف هذه العملية بالنسخ. أثناء تخليق البروتين ، يعمل كقالب للتخليق الحيوي للبروتين الريبوسومي. في النهاية ، يمهد هذا الطريق لتخليق سلسلة البولي ببتيد.

في حالة الأدوية القائمة على مرنا ، تميل الخلايا إلى إنتاج البروتين النشط وفقًا لمعلومات التسلسل. في حالة اللقاحات القائمة على الحمض النووي الريبي ، يمكن لهذا البروتين أن يعمل كمستضد.

هل أنت مهتم بفك تشفير 100٪ من حمضك النووي؟ تقدم Nebula Genomics تسلسل الجينوم الكامل الأكثر تكلفة! ابدأ حياة من الاكتشاف مع الوصول الكامل إلى بيانات الجينوم الخاصة بك ، والتحديثات الأسبوعية بناءً على أحدث الاكتشافات العلمية ، وتحليل النسب المتقدم ، وأدوات استكشاف الجينوم القوية. انقر هنا لمعرفة المزيد!

حرره كريستينا سوردز ، دكتوراه.

النسخ

خلال النسخ ، يتم نسخ قسم من الكود الجيني إلى خيط واحد من RNA. تسمى هذه الأقسام مناطق الترميز. يحدث هذا تحت تأثير إنزيم بوليميراز RNA.

يعمل خيط DNA المشفر كمصفوفة لبناء حبلا RNA. يشفر mRNA المركب بروتينًا في عملية الترجمة.

بدائيات النوى ليس لها نواة وتظهر نسخًا في السيتوبلازم. بينما في حقيقيات النوى ، يتم نسخ الجينوم النووي في karyoplasm من نواة الخلية.

سير عمل بسيط لتشكيل mRNA.
تدفق مبسط لتشكيل الرنا المرسال (mRNA). مصدر الصورة: Dovelike، Wikimedia Commons CC-BY-SA 3.0

في بدائيات النوى ، يمكن أن ترتبط الريبوسومات بالفعل بتسلسل الرنا المرسال الذي لم يتم تصنيعه بالكامل بعد. ثم ابدأ الترجمة. وبالتالي ، يمكن أن يبدأ تخليق البروتينات في نفس وقت النسخ ، مما يتيح أشكالًا خاصة من الجين اللائحة.

في حقيقيات النوى ، تخضع نسخة RNA الأولية في البداية لعمليات مختلفة في نواة الخلية. عندها فقط يتم تصديرها من النواة مثل mRNA إلى السيتوبلازم حيث توجد الريبوسومات.

تمتلك بدائيات النوى نوعًا واحدًا فقط من بوليميريز الحمض النووي الريبي لتخليق الحمض النووي الريبي. في المقابل ، تمتلك حقيقيات النوى أنواعًا مختلفة من بوليميراز الحمض النووي الريبي. وفي المقام الأول ، فإن بوليميراز RNA الثاني يحفز تخليق pre-mRNA.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الرنا المرسال بدائية النواة وحقيقية النواة في أن الرنا المرسال بدائية النواة عادة ما يكون متعدد النوى ، في حين أن الرنا المرسال حقيقيات النواة عادة ما يكون أحادي النوى. هذا يمكّن بدائيات النوى من الحصول على معلومات عن عدة جينات في نسخة واحدة فقط من الرنا المرسال. لذلك يحدث تخليق البروتينات المشفرة وتخليق الرنا المرسال في وقت واحد. يُطلق على إحدى هذه المناطق المنسوخة بشكل مشترك من الجينات المرتبطة وظيفيًا على الحمض النووي اسم أوبرون.

معالجة الحمض النووي الريبي (pre-messenger)

في الخلايا حقيقية النواة ، يتم إنتاج مرسال ناضج بواسطة RNA معالجة سلفه. يُطلق على السلائف اسم hnRNA (الحمض النووي الريبي النووي غير المتجانس) أو pre-mRNA (السلائف الرنا المرسال ، قبل الرنا المرسال).

تحدث هذه الخطوات في نواة الخلية. ثم يدخل mRNA السيتوبلازم من خلال المسام النووية. وفي النهاية ، يحدث التخليق الحيوي للبروتين عبر الريبوسومات.

  • السد : تحصل نهاية 5 of من جزيء RNA على هيكل 5 غطاء. يتكون هذا الغطاء من شكل معدل من غوانوزين ، 7 ميثيل جوانوزين (m7G). يحمي الغطاء الحمض النووي الريبي من التدهور بواسطة نوكلياز ويسمح بمركب ربط الغطاء. هذا مهم للتصدير النووي ، من بين أمور أخرى. بعد النقل إلى العصارة الخلوية ، يساعد الغطاء في التعرف على الرنا المرسال. يقوم بذلك بمساعدة وحدة ريبوسومية صغيرة. هذا يساعد في بدء الترجمة.
  • تذييل بعديد الأدينين : يخضع RNA لعديد الأدينيل في نهاية 3. خلال هذه العملية ، يتم إرفاق ذيل بولي-أ يتكون من 30 إلى 200 نيوكليوتيدات أدينين. يحمي هذا أيضًا الحمض النووي الريبي المرسال من التحلل الأنزيمي. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يسهل كلاً من التصدير النووي وترجمة mRNA.
  • الربط : يزيل الربط أجزاء معينة من الحمض النووي الريبي من النسخة الأصلية المعروفة باسم الإنترونات. عادة لا تساهم الإنترونات في معلومات الترميز. يتم ضم الأجزاء المتبقية معًا كإكسونات. تحدث هذه العملية في الجسيمات.

و spliceosome هو مركب من hnRNA وما يسمى snRNPs (بروتينات نووية صغيرة نووية). يتكون Spliceosome من snRNAs U1 و U2 و U4 و U5 و U6 وحوالي 50 بروتينًا. عن طريق التضفير البديل ، يمكن بالتالي إنتاج mRNAs مختلفة من نفس hnRNA. يمكن أن تؤدي هذه النتائج عند ترجمتها أيضًا إلى بروتينات مختلفة.

مركب Spliceosome الذي يساعد على إنتاج الرنا المرسال (mRNA).
مركب Spliceosome الذي يساعد على إنتاج رسول RNA. مصدر الصورة: Agathman، Wikimedia Commons، CC-BY-SA 3.0

هذا أيضًا هو المكان الذي تتدخل فيه العمليات التنظيمية المختلفة للخلية. يمكن استخدام تداخل RNA و RNA المضاد لتحطيم الرنا المرسال. وبالتالي هذا يمنع الترجمة.

علاوة على ذلك ، يتم تغيير النيوكليوتيدات في الرنا المرسال أحيانًا عن طريق عملية تحرير RNA. مثال على ذلك هو mRNA من صميم البروتين الشحمي B. على سبيل المثال ، في بعض الأنسجة التحرير في mRNA من صميم البروتين B يخلق كودون التوقف الثاني في المنبع. هذا يرمز إلى بروتين أقصر بوظيفة مختلفة.

المناطق غير المترجمة على mRNA مسؤولة أيضًا عن تنظيم النسخ والترجمة.

ترجمة

أثناء الترجمة ، يتم ترجمة تسلسل ترميز قواعد الحمض النووي لـ mRNA إلى تسلسل الأحماض الأمينية. ينتج عن هذا تكوين إحدى سلاسل البروتين متعدد الببتيد.

يُقرأ تسلسل النوكليوتيدات لإطار القراءة المفتوح في ثلاثة توائم. يتم تخصيص حمض أميني محدد لكل قاعدة ثلاثية عن طريق نقل جزيئات RNA أو tRNA. ثم يتم ربطها بالسابقة عبر رابطة الببتيد. تحدث هذه العملية في الريبوسومات في السيتوبلازم وتمثل التخليق الحيوي الفعلي للبروتين.

في الخلايا حقيقية النواة ، يمكن أن تكون الريبوسومات حرة أو يمكن أن تلتصق بغشاء الشبكة الإندوبلازمية.

ترجمة الحمض النووي إلى البروتين.
DNA إلى mRNA لترجمة البروتين. مصدر الصورة: Becky Boone، Wikimedia Commons، CC-BY-SA 2.0

عند الارتباط بالرسول RNA ، يقوم الريبوسوم بترجمة تسلسل النيوكليوتيدات المشفر للـ mRNA. إنه يترجم رمز النوكليوتيدات إلى تسلسل الأحماض الأمينية المقابل للبروتين.

يتم نقل جزيئات الأحماض الأمينية الضرورية بواسطة جزيئات الحمض النووي الريبي من سيتوبلازم الخلية. غالبًا ما يحتوي RNA رسول بدائية النواة على عدة أقسام تشفير (مرنا متعدد الجينات). على النقيض من ذلك ، فإن mRNAs حقيقية النواة أحادية النواة وتحتوي على قسم واحد فقط مع تسلسل تشفير.

يترجم الريبوسوم رنا رسولًا واحدًا فقط في كل مرة. بعد ذلك ، ينفصل الريبوسوم عن الرنا المرسال. ومع ذلك ، يمكن للعديد من الريبوسومات أن تلتصق ببعض الرنا المرسال في نفس الوقت وتقوم بتوليف سلسلة بولي ببتيد واحدة لكل منها.

وبالمثل ، يمكن للريبوسوم قراءة الرنا المرسال عدة مرات متتالية. وبالتالي يعتمد عدد جزيئات البروتين المتكونة على عدد عمليات الترجمة التي يتم إجراؤها.

انحلال رسول RNA (مرنا)

يتحلل الرنا المرسال إنزيميًا بواسطة نوكلياز الريبونيز (RNase) وينقسم إلى نيوكليوتيداته. يمكن بعد ذلك استخدام هذه النيوكليوتيدات مرة أخرى لبناء جزيئات RNA جديدة. هذا يسمي انحلال .

يمثل تدهور الحمض النووي الريبي المرسال نهاية حياة جزيء الرنا المرسال. ومع ذلك ، يمكن أن تختلف مدة نشاط نوكلياز في الخلية. وهو مهم لتنظيم التخليق الحيوي للبروتين.

في حقيقيات النوى ، غالبًا ما تحدث عملية التحلل في هياكل محددة في السيتوبلازم. تُعرف هذه الهياكل باسم أجسام P. بدلاً من أن تتحلل بسبب ترجمة جديدة ، يمكن تخزين جزيئات الرنا المرسال مؤقتًا في السيتوبلازم. بالإضافة إلى ذلك ، هناك طرق تنظيمية إضافية ممكنة أيضًا.