فصل 3 بخش D

هیستونها و نوکلئوزوم

 

یک کرو موزوم از 5 نوع هیستون تشکیل شده است : H1 (یا H5) ، H2A ، H2B ، H3 و H4 . H1 و پروتئین هومولوگ آن H5 در ساختارهای درجه بالا شرکت دارند. چهار هیستون دیگر به صورت فرم نوکلئوزومی وابسته به DNA می باشند. H1 (یا H5) دارای 220   اسید آمینه می باشند. دیگر انواع هیستونها کوچکتر می باشند ، که هر کدام از 150-100  اسید آمینه تشکیل شده اند.

 

شکل 3-D-2 . هر نوکلئوزوم از  DNA 146bp و 8 هیستون تشکیل شده است : دو کپی از H2A ، H2B ، H3 و H4 . DNA به دور هسته هیستونی پیچیده می شود که در هر نوکلئوزوم نزدیک به 2 دور می شود.

 

 

شکل3-D-3  . توالی H4 گاو. رزدیو لیزین (رنگ قرمز) در انتهای N نقش اصلی را در تنظیم رونویسی ژن بر عهده دارد.

 

خصیصه مهم هیستونها این می باشد که آنها دارای لیزین( K ) کمی در انتهای N خود می باشند. در حالت نرمال سلولی ، گروه R  لیزین دارای بار مثبت است که می تواند به گروه فسفات DNA که دارای بار منفی است متصل شود. مشخص شده که چنین مکانیزمی نقش اصلی را در تنظیم رونویسی ژن ایفا می کند. (فصل 4 بخش G ).

 

مقالات:

Origin of H1 linker histones - FASEB J., 2001.

 

 

فصل 3 بخش D

ترکیب فیبر کروماتینی

 

ساختار یک فیبر کروماتینی  به صورت پویا تغییر میابد. در حالت فشرده ، هر نوکلئوزوم وابسته به یک H1 (یا H5) است که ساختار سلونوئیدی را می سازد . H1 و H5 هیستونهای پیوند دهنده (Linker Histones) نامیده می شوند. آنها جهت پایدارسازی ساختار سلونوئیدی ضروری می باشند. این موضوع را می توان با استخراج کروماتین فشرده شده  در غلظت پایین نمک نشان داد ، که در آن H1 یا H5 رها می شوند. بعد ، ترکیب  " گردنبند مروارید" (beads-on-a-string) را می توان بوسیله میکروسکوپ نیروی اتمی مشاهده نمود.(لینک اینترنتی) .

 

 

شکل3-D-4 . ترکیب گدنبند مروارید کروماتین و ساختار سلونوئید.

 

 

فصل 3 بخش D

ساختار کروماتین

کروماتین ماده ای است که به صورت کروموزومها در هنگام تقسیم سلولی مرئی می شود. جزء اصلی آن نوکلئوزوم می باشد ، از DNA 146 جفت بازی و 8 پروتئین هیستون تشکیل شده است. ساختار کروماتین به صورت پویا تغییر می یابد، حد اقل تا یک اندازه ، که به لزوم رونویسی وابسته است (فصل 4 بخش G را ببینید) . در مرحله متافاز تقسیم سلولی ،  کروماتین با انقباض به صورت کروموزومهای مرئی در می آید. در مواقع دیگر کروماتین دارای فشردگی کمتری می باشد ، با بخشهایی که به شکل ساختار گردنبند مروارید است.

 

 

شکل 1-D-3. ساختار فشرده کروماتین.

a)      ساختار nm 30 فیبرهای کروماتین که به صورت حلقه یا loop است وابسته به پروتئینهای اسکافولد (scaffold proteins) (به طور برجسته توپوایزومراز II ) می باشد. هر حلقه از 75kb DNA تشکیل شده است. پروتئینهای اسکافولد در مکانهای خاصی به DNA متصل می شوند که scaffold attachment regions (SARs) نام دارد، که غنی از آدنین و تیمین می باشد.

b)      فیبر کروماتین پروتئین های اسکافولد وابسته به صورت ساختار مارپیچ می پیچند که ممکن است به صورت کروموزوم دیده شوند. G band جفت بازهای نوکلئوتیدی A-T را نشان می دهد و  R band جفت بازهای غنی از C-G.

 

 

مقالات:

 

Chromatin assembly - European J. Biochem., 2002.

 

The double life of HMGB1 chromatin protein: architectural factor and extracellular signal - EMBO J., 2001.

فصل 3 بخش C

ریبوزیم

ریبوزیمها مولکولهای RNA یی هستند که دارای خاصیت کاتالیزی هستند. آنها در اوایل 1980 بوسیله توماس کچ و سیدنی آلتمن بندگان جایزه نوبل 1989در شیمی کشف شد.

 

مقالات:

 

Recent developments in the hammerhead ribozyme field - Nuclei Acids Research, 1998.

Nucleic Acid Therapeutics: State of the Art and Future Prospects - Blood, 1998.

 

سایت:

The RNA World - by Brig Klyce

Discussing the possibility that ribozymes could be the origin of life.

 

فصل 3 بخش C

mRNA و DNA

mRNA از DNA ترجمه شده است ، که اطلاعات لازم جهت سنتز پروتئین را حمل می کند. سه نوکلئوتید پی در پی در mRNA یک آمینو اسید یا یک سیگنال پایانی برای سنتز پروتئین را کد می کند.(کد ژنتیکی را در بخش E ببینید). این سه نوکلئوتید به اسم کدون شناخته می شوند.

 

 

شکل3-E-3  . رابطه بین DNA ، RNA و پپتیدهای کد شده. توالی mRNA مکمل رشته الگوی DNA است و بنابر این همانند رشته کد شونده DNA است با این تفاوت که به جای T دارای U می باشد.

 

مقالات:

Curbing the nonsense: the activation and regulation of mRNA surveillance - Genes and Development, 2001.

 

 

فصل 3 بخش C

مولکولهای RNA  کوچک

 

انواع اصلی:

RNA های کوچک هسته ای (snRNA) در پیرایش mRNA (mRNA splicing) دخیلند

RNA های کوچک هستکی (snoRNA) اصلاح RNAهای ریبوزومی را بر عهده دارد.

میکرو RNA ها (miRNA) بیان ژن را تنظیم می کند.

 

miRNA دارای تنها 25-20 نوکلئوتید طول می باشد. و ممکن است دارای دو زیر گونه باشد: RNA مداخله گر کوچک small interfering RNA (siRNA) و RNA موقتی تننظیم شده کوچک small temporally    regulated RNA (stRNA) باشد. siRNA ها واسطه ای برای RNA های مداخله گر (RNAi) می باشند که به طور وسیعی در ژنومیکس استفاده می شود و همچنین دارای قابلیتهای درمانی می باشد.

 

مقالات:

 

RNA interference - BMJ 2004.

 

RNA Interference in Biology and Medicine - Pharmaco. Rev., 2003.

 

RNA Interference: Biology, Mechanism, and Applications - Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2003.

 

Antisense technologies - Euro. J. Biochem., 2003.

 

The dsRNA binding protein family: critical roles, diverse cellular functions - FASEB J., 2003.

 

RNA-guided Nucleotide Modification of Ribosomal and Other RNAs - J. Biol. Chem., 2003.

 

Micro-RNAs : small is plentiful - J. Cell Biol., 2002.

 

Why do miRNAs live in the miRNP? - Genes and Developme

 

Small Nuclear RNA Genes: a Model System to Study Fundamental Mechanisms of Transcription - J. Biol. Chem., 2001.

 

Small nucleolar RNA-guided post-transcriptional modification of cellular RNAs - EMBO J., 2001.

 

RNA interference: 2001 - Genes and Development, 2001.

 

فصل 3 بخش C

سختار tRNA

 

نقش اصلی مولکولهای tRNA ترجمه توالی mRNA به توالی آمینواسیدی است. مولکول tRNA از 80 – 70 نوکلئوتید تشکیل شده است.ساختار دوم و سوم آن در شکل 3-c-2 و 3-c-3 به ترتیب  نشان داده شده است. برخی از نوکلئوتیدها در tRNA تغییر کرده اند ، از جمله آنها : دی هیدرویوریدین (D ) ، سدو یوریدین ) Ψ) ، و اینوزین (I) است. در دی هیدرو یوریدین ، اتم هیدروژن به C5 و C6 یوراسیل اضافه شده است. در سدو یوریدین به C5 ریبوز اضافه شده است ، به جای N1 . اینوزین نقش مهمی را در شناسایی کدون ایفا می کند. بعلاوه در این تغییرها برخی نوکلئوتیدها متیله شده اند.

 

 

شکل3-C-2. دومین ساختار tRNA . رنگهای آبی نمایانگر نوکلئوتیدهای تغییر شکل یافته اند ، که اگر دارای m باشند یعنی متیله شده اند. آنتی کدون مجموعی از سه کدون است که مکمل کدون موجود در mRNA  است.

 

 

شکل 3-c-3  . سااختار سوم tRNA  . PDB ID = 1TN2

 

مقالات:

tRNA transfers to the limelight - Genes and Development, 2003

 

 

فصل 3 بخش c

ساختار RNA و فعالیت آن

 

اکثر مولکولهای RNA تک رشته اند. آنها می توانند به صورت ساختارهای دومی از قبیل ساقه-حلقه (stem-loop) یا سنجاق سری (hairpin ) باشند.

 

 

شکل 3-c-1 . ساختار دوم RNA . a) ساقه-حلقه b) سنجاق سر

 

نقش اصلی RNA شرکت در سنتز پروتئین می باشد. بر این اساس سه نوع RNA موجود می باشد.

RNA پیامبر (mRNA )

RNA ناقل ( tRNA)

RNA ریبوزومی (rRNA)

 

دیگر انواع RNA شامل:

ریبوزیم

مولکولهای RNA کوچک

(RNA های اینترفرنس و غیره)

 

 

 

جواب به یک سوال

 

با سلام

 در جواب سوال یکی از دوستان

سوال: طرز تشخیص راست گرد یا چپ گرد بودن زنجیره در فضای سه بعدی بر چه اساسیه؟

جواب:

دوست عزیز برای تعیین راستگرد یا چپ گرد بودن یک مارپیچ DNA فرقی نمی کند که تصویر ما از DNA به چه صورتی باشد ؛ 2 بعدی یا 3 بعدی.

روش ساده ای برای تعیین راست گردان یا چپ گردان بودن یک ساختمان مارپیچی وجود دارد. دو دست خود را طوری مشت کنید که انگشتان شست مستقیم و به سمت بالا باشند. دست راست را در نظر بگیرید، مارپیچی را تصور کنید که پیچش آن بدور انگشت شست دست راست شما در جهت بسته شدن چهار انگشت دیگر(خلاف حرکت عقربه های ساعت ) و به سمت بالا باشد. مارپیچ حاصل راست گردان است . دست چپ شما مارپیچ چپ گردان را نشان می دهد که با حرکت مارپیچی شست دست چپ شما به سمت بالا ، در جهت عقربه های ساعت ایجاد می گردد.

منبع:بیوشیمی لنینجر - فصل ۴ - صفحه ۱۲۲ -box 4-1