8.5 : انواع الحمض النووى الريبوزى

نظره عامه

تشارك ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي في تخليق البروتين: الحمض النووي الريبي المرسال ، الحمض النووي الريبي الناقل ، الحمض النووي الريبي الريبوزومي. تؤدي الاحماض الريبية وظائف متنوعة ويمكن تصنيفها على نطاق واسع على أنها احماض ريبية مشفرة للبروتين أو غير مشفرة للبروتين. يلعب الحمض النووي الريبي غير المشفر أدواراً مهمة في تنظيم التعبير الجيني استجابة للتغيرات التنموية والبيئية. يمكن التلاعب بالحمض النووي الريبي الريبوزومي غير المشفر في بدائيات النوى لتطوير عقاقير مضادة للجراثيم أكثر فعالية للاستخدام البشري أو الحيواني.

يؤدي الحمض النووي الريبي وظائف متنوعة ولكنها تعاونية أثناء تخليق البروتين

تنص العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية على أن الحمض النووي يحتوي على المعلومات التي تشفر البروتينات وأن الحمض النووي الريبي يستخدم هذه المعلومات لتوجيه تخليق البروتين. تشارك أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي في تخليق البروتين. بناءً على ما إذا كانت تقوم بتشفير البروتينات أم لا ، يتم تصنيف الحمض الريبي على نطاق واسع على أنه حمض نووي ريبي مشفر للبروتين أو حمض نووي ريبي غير مشفر للبروتين.

يعتبر الحمض النووي الريبي المرسال مشفر للبروتين. و هو يتألف من كودونات _ تسلسلات من ثلاث نيوكليوتيدات التي تشفر الأحماض الأمينية محددة. بينما الحمض النووي الريبي الناقل غير مشفر للبروتين. يعمل رنا كجزيء محول يقرأ تسلسل الحمض النووي الريبي المرسال و يضع الأحماض الأمينية بالترتيب الصحيح في سلسلة البولي بيبتيد المتنامية. الحمض النووي الريبي الريبوزومي و البروتينات الأخرى تشكل الريبوسوم _ المقعد التخليق للبروتين في الخلية. أثناء الترجمة ، تتحرك الريبوسومات على طول حبلا الحمض النووي الريبي المرسال حيث أنها تعمل على استقرار ربط جزيئات الحمض النووي الريبي الناقل و تحفيز تشكيل الروابط الببتيد بين الأحماض الأمينية. و هكذا ، تقوم الأنواع المختلفة من الحمض النووي الريبي بأداء وظائف محددة و لكن تكميلية أثناء تخليق البروتين.

تنظم الاحماض النووية الريبية غير المشفرة التعبير الجيني في حقيقيات النوى

في البداية ، تم اعتبار الحمض النووي الريبي غير المشفر بخلاف الحمض النووي الريبي الناقل والحمض النووي الريبي المرسال ، ”خردة جينية“ لأنها لم تقم بتشفير البروتينات. ومع ذلك ، فقد تم اكتشاف أدوارها في تنظيم التعبير الجيني خلال العقود القليلة الماضية وما زالت تخضع للبحث على نطاق واسع. بناءً على طولها ، يمكن تصنيف الاحماض النووية الريبية غير المشفرة على أنها احماض ريبية تنظيمية صغيرة (< ١٠٠ نيوكليوتيدات) أو احماض ريبية طويلة غير مشفرة (> ٢٠٠ نيوكليوتيدات).

كل من الاحماض الريبية التنظيمية الصغيرة و الاحماض الريبية الطويلة غير المشفرة تنظم التعبير الجيني عن طريق تغيير مراحل مختلفة من النسخ و الترجمة. تؤثر الاحماض النووية الريبية غير المشفرة على ربط الحمض النووي الريبي المرسال _ و إزالة القطاعات غير التشفيرية للبروتين و الانضمام إلى تسلسلات تشفير البروتين. و بهذه الطريقة ، فإنها تتحكم في تشكيل متغيرات بروتين مختلفة من جين واحد. ترتبط الاحماض الريبية الصغيرة التنظيمية مثل الاحماض الريبية الميكروية (miRNAs) و الاحماض الريبية التدخلية الصغيرة (siRNAs) بالتسلسلات التكميلية على الحمض الريبي المرسال و تمنع تخليق البروتين إما عن طريق منع وصول ادوات الترجمة إلى الحمض الريبي المرسال أو عن طريق تحلل الحمض الريبي المرسال نفسه. تتفاعل الاحماض الريبية الطويلة غير المشفرة مع الإنزيمات التي تُعدِّل الحمض النووي و الهستونات كيميائياً و تجندها _ و هي بروتينات تساعد في تجميع الحمض النووي في النواة _ لتنشيط النسخ أو تثبيطه.

تعمل الاحماض النووية الريبية غير المشفرة في بدائيات النوى كمستشعرات بيئية

يعد تنظيم التعبير الجيني بوساطة الحمض النووي الريبي منتشراً في البكتيريا. التسلسلات التنظيمية في الحمض الريبي المرسال _ تسمى مفاتيح الريبوز _ تعمل كمستشعرات بيئية من خلال اكتشاف التغيرات في درجات الحرارة ومستويات المغذيات.

يعتمد التنظيم المستند إلى مفاتيح الريبوز على تكوين شكلين مستقرين ومتبادلين للهيكل الثانوي للحمض النووي الريبي. يبدل الهيكل الثانوي بين الشكلين لتشغيل التعبير الجيني أو إيقاف تشغيله استجابة للتغيرات البيئية. على سبيل المثال ، عندما تصيب البكتيريا Listeria monocytogenes مضيفاً ، فإن ارتفاع درجة حرارة الجسم للمضيف يكسر البنية الثانوية في المنطقة غير المترجمة 5 ' من حمض الريبي المرسال البكتيري. هذا يفضح موقع ارتباط الريبوسوم على الحمض الريبي المرسال ويبدأ ترجمة البروتين ، مما يمكّن البكتيريا من العيش والنمو داخل الكائن الحي المضيف.

يمكن التلاعب بمحولات الريبوز لتطوير مضادات الجراثيم الفعالة

تكتشف بعض محولات الريبوز المنتجات النهائية للمسارات الأيضية وتعمل كعناصر تحكم للتغذية المرتدة للنسخ أو الترجمة. على سبيل المثال ، ينظم المحول الريبي في بيروفوسفات الثيامين عملية التخليق الحيوي للثيامين في البكتيريا. عندما يتم تصنيع تركيز كاف من الثيامين ، فإنه يرتبط بالمحول الريبي ويغير شكله. يؤدي هذا التغيير في التشكل إلى منع موقع بدء الترجمة وإيقاف تخليق البروتين.

تتم دراسة المركبات التي تشبه الثيامين إلى حد كبير في التركيب كعوامل محتملة مضادة للجراثيم. تهدف هذه الأدوية إلى ربط المحول الريبي في حالة عدم وجود الثيامين وإحداث تغيير توافقي يمنع ترجمة البروتينات اللازمة للتركيب الحيوي للثيامين. نظراً لأن البكتيريا لن تكون قادرة على إنتاج هذه المغذيات ، فإنها ستتوقف عن النمو وتموت في النهاية. نظراً لوجود محولات الريبوز بشكل أكثر شيوعاً في بدائيات النوى من حقيقيات النوى ، فإن مضادات الجراثيم التي تستهدف المحول الريبي سيكون لها تأثيرات ضارة قليلة على مضيفات الثدييات.