نظره عامه

النسخ هو عملية تصنيع الحمض النووي الريبي من تسلسل الحمض النووي بواسطة بوليميريز الحمض النووي الريبي. إنها الخطوة الأولى في إنتاج بروتين من تسلسل جيني. بالإضافة إلى ذلك ، تشارك العديد من البروتينات والتسلسلات التنظيمية الأخرى في التخليق المناسب للحمض النووي الريبي المرسال. تنظيم النسخ مسؤول عن تمايز جميع أنواع الخلايا المختلفة وغالباً عن الاستجابة الخلوية المناسبة للإشارات البيئية.

يمكن أن ينتج النسخ أنواع مختلفة من جزيئات الحمض النووي الريبي

في حقيقيات النوى ، يتم نسخ الحمض النووي أولاً إلى الحمض النووي الريبي الأولي ، أو ما قبل الحمض النووي الريبي المرسال (pre_mRNA) ، والذي يمكن معالجته بشكل أكبر في الحمض النووي الريبي الناضج ليكون بمثابة نموذج لتخليق البروتينات. ومع ذلك ، في بدائيات النوى مثل البكتيريا ، يمكن أن تبدأ ترجمة الحمض النووي الريبي إلى عديد الببتيدات بينما لا يزال النسخ مستمراً ، حيث يمكن أن يتحلل الحمض النووي الريبي بسرعة. يمكن أن ينتج النسخ أيضاً أنواعاً مختلفة من جزيئات الحمض النووي الريبي التي لا ترمز للبروتين ، مثل الحمض النووي الريبي الميكروي (microRNAs) و الحمض النووي الريبي الناقل (tRNA) و الحمض النووي الريبي الريبوزومي (rRNA) _ وكلها تساهم في تخليق البروتين.

تنظيم النسخ أمر أساسي للتطور

مع استثناءات قليلة ، تحتوي جميع الخلايا في جسم الإنسان على نفس المعلومات الجينية ، من الخلايا العصبية في الدماغ إلى خلايا العضلات في القلب. إذن كيف تتخذ الخلايا مثل هذه الأشكال والوظائف المتنوعة؟ تكمن الإجابة إلى حد كبير في تنظيم النسخ أثناء تطور الكائن الحي. على وجه التحديد ، يلعب تنظيم النسخ دوراً مركزياً في التمايز الخلوي _ عملية إنتاج الخلايا المتخصصة ، مثل خلايا العضلات ، من خلايا الاسلاف الأقل تخصصاً. لإنتاج خلايا متخصصة ، يجب تشغيل بعض الجينات وإيقاف البعض الآخر في خلايا الاسلاف.

تتم عملية التمايز الخلوي هذه بواسطة بروتينات مرتبطة بالحمض النووي تسمى عوامل النسخ التي تتحكم في مستوى نسخ الجينات التي يمكنها تحديد مصير الخلية. على سبيل المثال ، في وقت مبكر من تطور الفقاريات ، تتلقى الخلايا الموجودة في طبقة الأديم الظاهر للجنين النامي عدة إشارات تحريض من بروتينات مثل BMP و WNT و SHH. تعمل هذه الإشارات على تنشيط عوامل النسخ التي تعمل على تشغيل أو إيقاف تشغيل مجموعة من الجينات. بهذه الطريقة ، يحدد تنظيم النسخ ما إذا كانت خلايا الأديم الظاهر تصبح خلايا جلدية أم خلايا في الجهاز العصبي.

غالباً ما تتطلب الاستجابة للبيئة تغييرات في النسخ

نادرا ما تكون البيئات مستقرة لفترات طويلة. ضع في اعتبارك ، على سبيل المثال ، التغيرات في درجة الحرارة ، و هطول الامطار ، وتوافر الغذاء التي يتعرض لها النبات من يوم لآخر ، وأحياناً من ساعة إلى ساعة. لكي تعمل الكائنات الحية بشكل صحيح ، يجب أن تستجيب الكائنات الحية لمثل هذه التغييرات البيئية عن طريق تعديل السمات الرئيسية ، مثل معدلات نموها أو مناعتها أو سلوكها. غالباً ما تتطلب هذه التعديلات زيادة أو تقليل مستوى نسخ أعداد كبيرة من الجينات. على سبيل المثال ، عند التعرض لظروف الجفاف ، تعمل نباتات Arabidopsis thaliana على تعديل نسخ مئات الجينات بسرعة من أجل زيادة نمو الجذور ، وبالتالي التنقيب عن أكبر قدر ممكن من المياه من التربة.