نظره عامه

في الخلايا حقيقية النواة ، يتم الحفاظ على تكاثر الحمض النووي وتنظيمه بإحكام. يجب تكرار الكروموسومات الخطية المتعددة بدقة عالية قبل انقسام الخلية ، لذلك هناك العديد من البروتينات التي تملأ الأدوار المتخصصة في عملية النسخ المتماثل. يحدث النسخ المتماثل في ثلاث مراحل: البدء والاستطالة والإنهاء ، وينتهي بمجموعتين كاملتين من الكروموسومات في النواة.

تقوم العديد من البروتينات بتنسيق النسخ المتماثل في الأصل

يتبع تكاثر حقيقيات النوى العديد من نفس مبادئ تكرار الحمض النووي لبدائيات النواة ، ولكن نظراً لأن الجينوم أكبر بكثير والكروموسومات خطية وليست دائرية ، فإن العملية تتطلب المزيد من البروتينات ولديها بعض الاختلافات الرئيسية. يحدث النسخ المتماثل في وقت واحد في أصول متعددة من النسخ المتماثل على طول كل كروموسوم. تتعرف البروتينات البادئة على الأصل وترتبط به ، وتقوم بتجنيد الهليكيز لفك الحلزون المزدوج للحمض النووي. في كل نقطة أصل ، تتشكل شوكة النسخ المتماثل. يضيف بريميز بعد ذلك بادئات قصيرة من الحمض النووي الريبي إلى خيوط الحمض النووي المفردة ، والتي تعمل كنقطة انطلاق لبوليميريز الحمض النووي لربط والبدء في نسخ التسلسل. لا يمكن تصنيع الحمض النووي إلا في اتجاه 5 'إلى 3' ، لذلك فإن تكرار كلا الخيطين من شوكة النسخ المتماثل الفردي يستمر في اتجاهين مختلفين. يتم تصنيع الخيط الرئيسي بشكل مستمر ، في حين يتم تصنيع الخيط المتأخر في امتدادات قصيرة بطول ١٠٠_٢٠٠ زوج قاعدي ، تسمى قطع أوكازاكي. بمجرد اكتمال الجزء الأكبر من النسخ المتماثل ، تقوم إنزيمات ريبونيوكليز بإزالة بادئات الحمض النووي الريبي وينضم ليجيز الحمض النووي إلى أي فجوات في الخيط الجديد.

تقسيم عمل النسخ المتماثل بين البوليميريز

يتم تقسيم عبء نسخ الحمض النووي في حقيقيات النوى بين أنواع مختلفة متعددة من إنزيمات بوليميريز الحمض النووي. يتم تصنيف العائلات الرئيسية لبوليميرات الحمض النووي عبر جميع الكائنات الحية من خلال تشابه هياكل البروتين وتسلسل الأحماض الأمينية. تم تسمية العائلات الأولى التي تم اكتشافها باسم A و B و C و X ، مع تحديد العائلات Y و D لاحقاً. تشمل بوليميرات العائلة B في حقيقيات النوى بول و الفا ؛ والتي تعمل أيضاً كبداية عند شوكة النسخ المتماثل ، و بول دلتا و ابسيلون ؛ و هي الإنزيمات التي تقوم بمعظم أعمال تكرار الحمض النووي على السلاسل الرائدة والمتأخرة من القالب ، على التوالي. تعد بوليميرات الحمض النووي الأخرى مسؤولة عن مهام مثل إصلاح تلف الحمض النووي ، ونسخ الحمض النووي للميتوكوندريا والبلاستيد ، وملء الفجوات في تسلسل الحمض النووي على الشريط المتأخر بعد إزالة بادئات الحمض النووي الريبي.

تحمي التيلوميرات أطراف الكروموسومات من التحلل

نظراً لأن الكروموسومات حقيقية النواة خطية ، فهي عرضة للتحلل في النهايات. لحماية المعلومات الجينية المهمة من التلف ، تحتوي نهايات الكروموسومات على العديد من التكرارات غير المشفرة للحمض النووي الغني بالـ G: التيلوميرات. هي سلسلة احادية قصيرة عند 3' ، التي تتدلى عند طرفي الكروموسوم مع البروتينات المتخصصة ، والتي تعمل على استقرار الكروموسوم داخل النواة. بسبب الطريقة التي يتم بها تصنيع الخيط المتأخر ، لا يمكن تكرار كمية صغيرة من تيلوميرات الحمض النووي مع كل انقسام خلوي. نتيجة لذلك ، تصبح التيلوميرات أقصر تدريجياً على مدار العديد من دورات الخلايا ويمكن قياسها كعلامة على شيخوخة الخلايا. تقوم مجموعات معينة من الخلايا ، مثل الخلايا التناسلية والخلايا الجذعية ، بإفراز الإنزيم تيلوميريز ، وهو إنزيم يطيل التيلوميرات ، مما يسمح للخلية بإجراء المزيد من دورات الخلية قبل تقصير التيلوميرات.