گرایش های زیست شناسی

جهت آشنایی  بیشتر دوستان با رشته زیست شناسی به شرح گرایش ها ، ظرفیت پذیرش در مقطع کارشناسی ارشد و انواع دانشگاه ها جهت ادامه تحصیل در مقطع کارشناسی ارشد این رشته می پردازیم :

 گرایش های زیست شناسی در مقطع کارشناسی  :

1. عمومی
2. علوم گیاهی
3. علوم جانوری
4. دریا
5. سلولی و مولکولی
6. ژنتیک
7. بیوتکنولوژی ( زیست فنآوری )
8.  دبیری زیست شناسی  

اما فارغ التحصیلان این رشته در چه دانشگاه هایی و چه گرایش هایی می توانند( در ایران ) ادامه تحصیل بدهند :

 

الف : دانشگاه ها :

• دانشگاه های وابسته به وزارت علوم
• دانشگاه های وابسته به وزارت بهداشت
•  دانشگاه آزاد
• دانشگاه  های بین المللی ( مثل دانشگاه کیش وابسته به دانشگاه تهران ) 
•  دانشگاه های پیام نور که از طریق فراگیری دانشجو می پذیرند.

نکته : طی چند سال اخیر ادامه تحصیل از مقطع کارشناسی زیست شناسی به پزشکی در دانشگاه تهران فراهم شده که این طرح در مرحله آزمایشی است ( برای دانستن شرایط  ادامه تحصیل در رشته پزشکی کلیک کنید )

شرایط پذیرش دانشجوی پزشکی از مقطع کارشناسی دانشگاه علوم پزشکی تهران در سال 1386  :

لف) شرايط ورود به دوره

1-    مجاز بودن به تحصيل از نظر قوانين و مقررات جاري كشور

2-    برخورداري از سلامت تن و روان بر اساس ضوابط شوراي عالي برنامه ريزي

3-    فارغ التحصيل مقطع كارشناسي كليه رشته هاي مصوب گروه علوم پزشكي

4-    حداكثر سن در زمان ثبت نام آزمون 25 سال تمام

5-    معدل كل ديپلم بالاتر از 18

6-     معدل مقطع كارشناسي بالاتر از 16

7-    داراي مدرك معتبر زبان انگليسي طبق جدول 1

8-    قبولي در آزمون ورودي

تبصره: دانشجويان مشمول آيين نامه استعدادهاي درخشان در رشته هاي مورد پذيرش از بند پنج و شش آيين نامه معاف مي باشند.

 

ب) آزمون ورودي

1-    آزمون ورودي از دو آزمون كتبي و آزمون‌هاي فراشناختي تشكيل مي شود.

1-1- آزمون كتبي شامل سؤالات چندگزينه اي بوده و مواد درسي آن به شرح زير است.

فيزيولوژي نظري (ضريب 3)، ميكروب شناسي شامل باكتري شناسي، ويروس شناسي و انگل شناسي پزشكي (ضريب 3)، آناتومي نظري (ضريب 3)، بيوشيمي نظري    (ضريب 2)، بافت شناسي نظري (ضريب 2)، ايمونولوژي نظري (ضريب 2)، زبان عمومي (ضريب 2)، ژنتيك (ضريب 1)، روانشناسي (ضريب 1)، تغذيه (ضريب 1)، فيزيك پزشكي (ضريب 1)، دروس اصول خدمات بهداشتي و بهداشت و تنظيم خانواده (ضريب 1)، دروس اصول اپيدميولوژي و مبارزه  با بيماري ها و آمار مقدماتي (ضريب 1)

2-1- آزمون كتبي هم حد نصابي و هم رقابتي است. از بين كساني كه حد نصاب قبولي را      آورده اند دو برابر ظرفيت پذيرش، از بالاترين نمرات، براي ورود به مرحله مصاحبه پذيرفته     مي شوند.

2- آزمون‌هاي فراشناختي از دو مرحله مصاحبه و آزمون كتبي بررسي توانايي‌هاي فراشناختي و تفكر انتقادي تشكيل مي‌شود.

1-2- پذيرفته شدگان آزمون كتبي به مرحله مصاحبه وارد مي شوند.

2-2- مصاحبه حضوري بر اساس چك ليست بوده و دو مرتبه توسط دو تيم آزمون گيرنده مستقل انجام مي شود. ميانگين اين دو مصاحبه نمره نهايي مصاحبه حضوري است.

3-2- آزمون تعيين توانايي هاي فرا شناختي به صورت سؤالات چندگزينه اي است و براي تمامي پذيرفته شدگان در آزمون كتبي برگزار مي شود.

 3- پذيرش نهايي به تعداد نصف پذيرفته شدگان آزمون كتبي و بر اساس فرمول زير است: 

معيار	درصد
نتيجه آزمون كتبي	70 %
ميانگين نتايج دو مصاحبه حضوري و آزمون تعيين توانايي هاي فرا شناختي و تفكر انتقادي	30 %

 تبصره: شرط لازم براي قبولي كسب حدنصاب تعيين شده در مراحل آزمون خواهد بود.

جدول 1. فهرست مدارك زبان انگليسي مورد قبول براي پذيرش دانشجوي پزشكي از مقطع كارشناسي 

نام مدرك زبان	حد نصاب قبولي
TOEFL	500
IELTS	6
MCHE	50

داوطلباني كه شرايط ورود به دوره را كسب كرده ولي مدرك زبان ندارند به طور مشروط ثبت نام به عمل آمده و بايد تا قبل از آزمون جامع علوم پايه مدرك مذكور را ارائه كنند، در غير اينصورت از ادامه تحصيل منع خواهند شد.

ب : گرایش ها

اول : گرایش های زیست شناسی در دانشگاه های وابسته به وزارت علوم : 

• گرایش های علوم گیاهی شامل : سیستماتیک اکولوژیک ، فیزیولوژی گیاهی ، زیست شناسی تکوینی، اکولوژی ( تاکسونومی ، سیستماتیک )  
• گرایش علوم جانوری شامل : فیزیولوژی جانوری ، سلولی تکوینی ، بافت شناسی و جنین شناسی ، بیوسیستماتیک جانوری ، بافت شناسی آبزیان ، بافت جنین شناسی
• علوم سلولی و مولکولی
• ژنتیک
• بیوتکنولوژی ( زیست فناوری ) : امسال فقط گرایش میکروبی پذیرش داشته است. 
• میکروبیولوژی
• بیوفیزیک 
•  بیوشیمی

 چند نکته :

•  آزمون زیست شناسی به عنوان مجموع زیست شناسی برگزار می شود ، بدین معنی شما در روز جلسه امتحان کارشناسی ارشد وزارت علوم سوالات تمامی گرایش های فوق ( به جز بیوتکنولوژی ) را دریافت می کنید اما زمان مناسب برای جواب دادن به سوالات همه گرایشات در اختیار شما قرار داده نمی شود.
• رشته بیوتکنولوژی به عنوان رشته شناور می باشد. بدین معنی که آزمون آن جدا از سایر گرایشات می باشد و می توان همزمان سایر گرایشات زیست شناسی را در قالب مجموعه زیست شناسی و بیوتکنولوژی را به عنوان رشته شناور جهت شرکت در آزمون کارشناسی ارشد انتخاب کرد. در این صورت شما در 2 کنکور به صورت جداگانه شرکت کرد. ( معمولا کنکور گرایش بیوتکنولوژی در روز های پنجشنبه و سایر گرایشات در روز جمعه می باشد ).

•  امتحان کنکور وزارت علوم در بهمن ماه انجام می گیرد.

دانلود :

دانلود ظرفیت پذیرش دانشجوی کارشناسی ارشد وزارت علوم در رشته های علوم پایه 1388 حجم تقریبی = 320kb

 ظرفیت پذیرش  در سال 1388: 

•   کلیه گرایش های علوم گیاهی : روزانه 174 نفر ، شبانه : 107 نفر ، پیام نور : 30نفر.  مجموع :311 نفر   
•  کلیه گرایش علوم جانوری : روزانه 146 نفر ، شبانه 75 نفر ، پیام نور : 30 نفر ، غیرانتفاعی : 5 نفر . مجموع 256 نفر
• علوم سلولی و مولکولی : روزانه  86 نفر ، شبانه 11 نفر ، غیرانتفاعی  15 نفر . مجموع  127 نفر
• ژنتیک : روزانه 32 نفر ، شبانه  8 نفر ، مجموع : 40 نفر
• بیوتکنولوژی ( زیست فناوری ) : روزانه 12 نفر ( 5 نفر دانشگاه الزهراء) ، شبانه 3 نفر . مجموع  15 نفر
• میکروبیولوژی : روزانه  29 نفر ، شبانه 10 نفر . مجموع 39 نفر
• بیوفیزیک : روزانه 16 نفر ، شبانه  6 نفر . مجموع 22 نفر
• بیوشیمی : روزانه 50 نفر ، شبانه 35 نفر ، پیام نور : 30 نفر . مجموع : 115 نفر

دوم : گرایش های زیست شناسی در دانشگاه های  وابسته به وزارت بهداشت  :

• انگل شناسی ( گرایش های عمومی ، جانوری ، میکروبیولوژی و  سلولی و مولکولی می توانند این رشته را انتخاب کنند ) : ظرفیت پذیرش : 34 نفر
•  ایمنی شناسی (  گرایش های عمومی ، جانوری ، ژنتیک ،  میکروبیولوژی و  سلولی و مولکولی می توانند این رشته را انتخاب کنند ). ظرفیت پذیرش : 33 نفر
• بیوشیمی بالینی ( کلیه گرایش های زیست شناسی ). ظرفیت پذیرش: 55 نفر
• حشره شناسی پزشکی و مبارزه با ناقلین ( کلیه رشته ها ). ظرفیت پذیرش: 13 نفر
• ژنتیک انسانی (کلیه گرایش های زیست شناسی). ظرفیت پذیرش: 26 نفر
• علوم تشریحی (کلیه گرایش های زیست شناسی) . ظرفیت پذیرش: 34 نفر 
•  علوم تغذیه ( زیست جانوری ، عمومی ، سلولی و مولکولی ، شیلات و آبزیان ): ظرفیت پذیرش: 36 نفر
• علوم بهداشتی در تغذیه ( زیست جانوری ، میکروبیولوژی ، سلولی و مولکولی ). ظرفیت پذیرش: 14 نفر
• فیزیولوژی (کلیه گرایش های زیست شناسی). ظرفیت پذیرش: 46 نفر
• قارچ شناسی پزشکی (کلیه گرایش های زیست شناسی). ظرفیت پذیرش: 9 نفر
• میکروبیولوژی (کلیه گرایش های زیست شناسی). ظرفیت پذیرش: 45 نفر
• ویروس شناسی پزشکی (کلیه گرایش های زیست شناسی). ظرفیت پذیرش: 13 نفر
• خون شناسی آزمایشگاهی و بانک خون (کلیه گرایش های زیست شناسی). ظرفیت پذیرش: 24 نفر
• سم شناسی (کلیه گرایش های زیست شناسی). ظرفیت پذیرش: 26 نفر
• نانوتکنولوژی پزشکی (کلیه گرایش های زیست شناسی). ظرفیت پذیرش: 6 نفر
• بیوتکنولوژی پزشکی (کلیه گرایش های زیست شناسی) . ظرفیت پذیرش: 19 نفر
• رادیوبیولوژی و حفاظت پرتویی ( زیست شناسی سلولی و مولکولی ، ژنتیک ). ظرفیت پذیرش: مشخص نشده  

چند نکته :

• امتحان کنکور کارشناسی ارشد وزارت بهداشت در اواخر خرداد ماه انجام می گیرد.
• سهمیه های انتخابی جهت شرکت در آزمون کارشناسی ارشد وزارت بهداشت به قرار : 1 – سهمیه کارکنان وزارت بهداشت ( 20 % ) 2- سهمیه کارکنان مناطق محروم وزارت بهداشت و موسسات وابسته ( 10% ) 3- سهمیه رزمندگان ( 20% ) 4 – سهمیه آزاد ( 50 % )  

 دانلود :

دانلود دفترچه کامل کنکور کارشناسی ارشد وزارت بهداشت سال 1387 ( جهت پذیرش دانشجو در سال 1388 ) . حجم تقریبی = 3.8M

سوم : گرایش های زیست شناسی در دانشگاه های آزاد :

هر فارغ التحصیل می تواند تنها در یکی از رشته های زیر در آزمون کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی شرکت کند  :

•   علوم جانوری
• ژنتیک
• سلولی و مولکولی
• علوم گیاهی
• میکروبیولوژی
• بیوفیزیک
• بیوشیمی
• زیست دریا ( با گرایش های بوم شناسی دریا ، جانوران دریا ، آلودگی دریا،  گیاهان دریا ، شیمی دریا ،  فیزیک دریا )

نکته :

• ظرفیت پذیرش در تمام رشته های علوم پایه  15 نفر می باشد.

دانلود :

دانلود دفترچه کامل کنکور کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد سال 1387 ( جهت پذیرش دانشجو در سال ۱۳۸۸ )  حجم تقریبی = ۱.۲M

چهارم : گرایش های زیست شناسی در دانشگاه های  بین المللی :

 برای آگاهی از نحوه پذیرش دانشجو ، گرایش ها و میزان شهریه دانشگاه بین المللی کیش بر روی لینک زیر کلیک کنید.

http://kish.ut.ac.ir

 پنجم : فراگیر پیام نور :

دارندگان مدارك كارشناسي رسمي  مي توانند بدون توجه به نوع رشته كارشناسي خويش در دوره دانش پذيري هريك ازدوره هاي كارشناسي ارشد اعلام شده در زیر ثبت نام نمايند.

ليكن در صورتيكه رشته كارشناسي داوطلب با رشته كارشناسي ارشد انتخابي وي همنام و يا مشابه نباشد به تشخيص گروه آموزشي مربوط، چنين داوطلباني دردوره دانشجويي علاوه بر واحدهاي مصوب مقطع كارشناسي ارشد بايد تا حداكثر 24 واحد جبراني از مقطع كارشناسي همان رشته را با موفقيت بگذرانند.

 رشته های علوم پایه و فنی مهندسی : زمین شناسی ( چینه شناسی و فسیل شناسی ) ، زیست شناسی ( علوم گیاهی ، جانوری ، بیوشیمی ) ، شیمی ( معدنی ، آلی ، تجزیه ، شیمی فیزیک ) ، مهندسی کشاورزی ( اقتصاد کشاورزی ، بیوتکنولوژی کشاورزی ) ، آمار ( ریاضی ) ، ریاضی ( کاربردی ، محض ) ، فیزیک ، مهندسی صنایع ، مهندسی کامپیوتر ( نرم افزار )

دانلود :

دانلود دفترچه کامل کنکور کارشناسی ارشد فراگیر پیام نور سال 1388 حجم تقریبی = 450kb

راهنمای دانلود :

 تمام فایل ها در سایت www.2shared.com آپلود شده اند. جهت دریافت آنها پس از باز شدن لینک ، گزینه save file to your pc : click here را در انتهای صفحه  پیدا کنید و بر روی click here ، کلیک کنید. 

فصل 4 بخش H4

p53

p53 پروتئین متوقف کننده تومور است ، که همچنین به عنوان نگهبان ژنوم نیز معروف است . این پروتئین نقش های بسیار مهمی را در کنترل چرخه سلولی و آپوپتوزیس ایفا می کند.  p53 معیوب اجازه می دهد تا سلول های غیر عادی تکثیر یابند و منجر به سرطان شوند. تقریبا 50% تومورهای انسانی دارای p53 جهش یافته اند.

در سلول های نرمال ، سطح پروتئین p53 پایین است . آسیب DNA و سیگنال های سایر استرس ها راه انداز افزایش پروتئین های p53 هستند ، که دارای سه عمل اصلی هستند : جلوگیری از رشد ، ترمیم DNA و آپوپتوزیس ( مرگ سلولی ). توقف رشد سلولی ، از پیشروی چرخه سلولی جلوگیری میکند و همانند سازی DNA را نیز متوقف میکند. در طی توقف پیشروی ، p53 ممکن است رونویسی از پروتئین هایی را فعال کند که در عمل ترمیم DNA نقش دارند.  آپوپتوزیس آخرین عمل برای جلوگیری از رشد سلول هایی است که دارای DNA غیر نرمال هستند.

غلظت سلولی p53 باید با دقت تنظیم شود. زمانی این پروتئین می تواند تومور را متوقف کند که مقدار زیاد آن فرآیند aging ( پیر کردن ) را توسط فرآیند آپوپتوزیس با مقدار بسیار زیاد ، شتاب دهد. تنظیم کننده اصلی p53 ، Mdm2 می باشد ، که می تواند سبب کاهش سطح p53 توسط سیستم یوبی کویتین شود.

ژن های هدف

p53 یک فعال کننده رونویسی است که بیان Mdm2 را تنظیم میکند ( این عمل را برای تنظیم خودش انجام می دهد ) ، همچنین این پروتئین ژن های را که در متوقف سازی رشد ، ترمیم DNA و آپوپتوزیس نقش دارند را نیز تنظیم میکند. برخی از نمونه های مهم در زیر لیست شده اند :

1. Growth arrest: p21, Gadd45, and 14-3-3s.
2. DNA repair: p53R2.
3. Apoptosis: Bax, Apaf-1, PUMA and NoxA.

تنظیم p53

همانطور که در بالا اشاره شد ، p53 عمدتا توسط Mdm2 تنظیم می شود. مکانیسم تنظیم در شکل زیر به نمایش درآمده است.

 

شکل 4-H-5 تنظیم p53

( a ) بیان Mdm2 توسط p53 فعال می شود.

( b ) اتصال p53 به Mdm2 سبب راه اندازی کاهش سطح p53 توسط سیستم یوبی کویتین می شود.

( c ) فسفوریلاسیون p53 در Ser15 ، Thr18 و یا Ser20 اتصال آن را با Mdm2 را قطع میکند. در سلول های نرمال این سه رزدیو فسوریله نشده اند و p53 توسط Mdm2 در سطح و سیستم یوبی کویتین در سطح پایینی باقی می ماند.

( d ) آسیب DNA ممکن است پروتئین کینازی  ( مانند  ATM, DNA-PK, or CHK2 ) را برای فسفوریله کردن p53 در یکی از آن سه رزدیو فعال کند ، در نتیجه سطح p53 بالا می رود. زمانی که بیان Mdm2 توسط p53 فعال می شود ، افزایش سطح p53 سبب افزایش Mdm2 می شود ، اما Mdm2 نمی تواند تاثیری بر روی p53 داشته باشد زیرا آن فسفوریله است . پس از این که آسیب DNA ترمیم شد ، کیناز ATM به مدت زیادی فعال نخواهد ماند. p53 به سرعت دفسوریله می شود و توسط Mdm2 انباشته شده تخریب می شود.

نقش p53

نقش p53 در متوقف سازی رشد و آپوپتوزیس در شکل 4-H-6 نشان داده شده است.همچنین  p53 به صورت مستقیم در ترمیم DNA نقش دارد. یکی از ژن های هدف رونویسی آن (p53R2 ) ریبونوکلئوتید رداکتاز را رمز گذاری می کند ، که برای همانند سازی و ترمیم DNA بسیار مهم است. همچنین p53 مستقیما با AP اندونوکلئاز و DNA پلیمراز در ارتباط است که هر دو در ترمیم شکافت بازی نفش دارند.

 

شکل 4-H-6 نقش p53 در توقف رشد و آپوپتوزیس

( a ) پیشرفت فرآیند چرخه سلولی به سمت فاز S محتاج به آنزیم Cdk2 می باشد ، که این آنزیم می تواند توسط p21 متوقف شود. پیشرفت فرآیند به فاز M نیاز به Cdc2 دارد که توسط p21 ، GADD45 و یا 14-3-3s  میتواند متوقف شود. p53 بیان این پروتئین های بازدارنده  را تنظیم می کند تا  توقف رشد را القاء کند.

( b ) آپوپتوزیس می تواند توسط اتصال کاسپاز 9 به سیتوکروم c و Apaf1 القاء یابد. p53 بیان Apaf1 و Bax را فعال میکند ، سپس دومی می تواند سبب آزاد سازی سیتوکروم c از میتوکندری شود. ( میتوکندری ، آپوپتوزیس و aging را ببینید) .

 

Review Articles:

p53�Mdm2�the affair that never ends - Carcinogenesis, 2002.

Cell cycle checkpoint signaling through the ATM and ATR kinases - Genes and Development, 2001.

p53 from complexity to simplicity: mutant p53 stabilization, gain-of-function, and dominant-negative effect - FASEB J., 2000.

p53 protein at the hub of cellular DNA damage response pathways through sequence-specific and non-sequence-specific DNA binding - Carcinogenesis, 2001.

فصل 4 بخش H3

تنظیم NF-kB

 فاکتور هسته ای( kB   (NF-kB  ، فاکتور رونویسی یوبی کیتونی است که کنترل بیان ژن هایی را برعهده دارد که آن ها مسئول پاسخ ایمنی ، آپوپتوزیز و چرخه سلولی می باشند. تنظیم اشتباه فاکتور NF-kB ممکن است سبب بیماری های خود ایمنی ، عفونت ویروسی و سرطان شود. پنج عضو خانواده NF-kB در پستانداران شناخته شده اند :

• NF-kB1 (also called p50)
• NF-kB2 (also named p52)
• RelA (also known as p65
• RelB
• c-Rel

هرکدام از آن ها دارای دامین همسان ( homology ) بسیار حفاظت شده Rel هستند که مسئول دایمریزاسیون و اتصال آن ها به DNA و IkB (inhibitor of NF-kB)  می باشد. فاکتور رونوسی NF-kB تنها زمانی فعال است که دو عضو یک دایمر را تشکیل دهند. فرم بسیار فعال اغلب شامل p50 یا p52 و زیر واحد p65 می باشد.

شکل 4-H-3. ساختار کمپلکس NF-kB/DNA . فاکتور رونویسی NF-kB شامل دو زیر واحدp50  ( سبز رنگ ) و p65  ( قرمز رنگ ) می شود.

NF-kB می تواند توسط عوامل مختلفی از جمله سیتوکین ها ( مثل TNF-a and IL-1 ) ، میتوژن های سلول  T و B ، پروتئین های ویروسی و القاء کننده های استرس ( مانند اکسیژن واکنش پذیر و یا اشعه UV ) فعال شود. در سیتوپلاسم  NF-kBتوسط IkB  القاء می شود. سیگنال فعال کننده  Upstream ( برای مثال اتصال TNF-a به رسپتور ) سبب فسفورسیلاسیون IkB توسط ( IKK (IkB kinase  شود. این عمل سبب راه اندازی کاهش میزان IkB در سیستم یوبی کویتین می شود . در این سیستم مولکول هدف توسط رشته ای از یوبی کویتین پوشیده می شود و توسط پروتوزوم 26S کاهش می یابد. NF-kB آزاد می تواند درون هسته جای بگیرد و رونویسی را فعال کند.

Review Articles:

New Insights into the Role of Nuclear Factor-kB in Cell Growth Regulation - Am J. Pathol., 2001.

NF-kB signaling pathways in mammalian and insect innate immunity - Genes and Development, 2001.

Series from Journal of Clinical Investigation (2001)

Series Introduction: The transcription factor NF-kB and human disease

NF-kB: a key role in inflammatory diseases

Toll-like receptor�mediated NF-kB activation: a phylogenetically conserved paradigm in innate immunity

Therapeutic potential of inhibition of the NF-kB pathway in the treatment of inflammation and cancer

Hostile takeovers: viral appropriation of the NF-kB pathway

Control of oncogenesis and cancer therapy resistance by the transcription factor NF-kB

NF-kB in neuronal plasticity and neurodegenerative disorders

NF-kB: pivotal mediator or innocent bystander in atherogenesis?

A ubiquitin ligase complex essential for the NF-kB, Wnt/Wingless, and Hedgehog signaling pathways - Genes and Development, 1999.

The Beginning of the End: IkB Kinase (IKK) and NF-kB Activation - J. Biol. Chem., 1999.

 

فصل 4 بخش H2

تنظیم رپرسور لامبدا ( cI )

چرخه زندگی فاژ لامبدا توسط پروتئین های  cI و Cro تنظیم می شود. اگر پروتئین های cI غالب باشد ، فاژ لامبدا در حالت لیزوژنیک باقی می ماند اما اگر پروتئین های Cro غالب باشند وارد چرخه لیتیک می شود. رونویسی از دو پروتئین ، توسط خود پروتئین cI ( رپرسور لامبدا ) انجام می گیرد.

 

شکل 4-H-2 . تنظیم رونویسی پروتئین های cI و Cro توسط cI انجام می گیرد. دایمر cI ممکن است به یکی از سه اپراتور به ترتیب O_R1 > O_R2 > O_R3 متصل شود. اتصال دایمر cI به O_R1 امکان اتصال دایمر دوم cI را به O_R2 زیاد می کند. بنابراین   O_R1  و  O_R2 بیشتر اوقات با هم توسط cI اشغال شده اند. هرچند این عمل سبب افزایش گرایش میان cI و O_R3 نمی شود ؛ و تنها زمانی توسط cI اشغال میشود که غلظت cI بالا باشد :

( a ) در غیاب پروتئین های cI ، ژن cro رونویسی می شود.

( b ) در صورت وجود پروتئین های cI ، تنها ژن cI رونویسی میشود.

( c ) در غلظت زیاد cI ، رونویسی از هر دو ژن متوقف می شود.

زمانی که DNA میزبان آسیب می بیند ( در زیر اشعه UV ) پروتئین cI ممکن است توسط پروتئاز اصلی که خود توسط پروتئین RecA فعال شده ، از هم جدا شود. پروتئین های برش یافته cI نمی توانند به اپراتور متصل شوند. بدین ترتیب ، پروتئین های Cro فاژ لامبدا را به چرخه لیتیک وارد می کنند. 

فصل 4 بخش H1

تنظیم رپرسور لک

 اپران لک در E.coli شامل سه ژن می شود ( شکل )  : lacZ, lacY, and lacA ، بتا گالاکتوزیداز ، لاکتوز پرمئاز و تیوگالاکتوزید را رمز گذاری ( encoding ) می کنند. لاکتوز پرمئاز در غشای سلولی واقع شده است ، و قادر است لاکتوز را به درون سلول پمپ کند. بتا گالاکتوزیداز می تواند لاکتوز را به گلوکز و گالاکتوز تبدیل کند. (شکل 4-H-1  ). تیوگالاکتوزید ترانس استیلاز مسئول انتقال دهنده مولکول های کوچک است.

در غیاب لاکتوز ، رپرسور لک( شکل 4-D-3 )  مانع رونویسی از اپران لک می شود. لاکتوز می تواند به رپرسور لک متصل شود ، و از برهمکنش آن با سایت اتصال DNA اش جلوگیری می کند. بنابراین ( در زمانی که لاکتوز به مقدار کم موجود باشد ) ،اپران لک به سرعت رونویسی شده ، و آنزیم جهت تولید گلوکز ( مهمترین منبع انرژی E.coli ) را می سازد. 

 شکل 4-H-1 بتا گالاکتوزیداز میتواند لاکتوز را به گلوکز و گالاکتوز تبدیل کند.

فصل 4 بخش H

تنظیم فاکتورهای رونویسی

فعالیت فاکتورهای رونویسی می تواند باعث فعال سازی یا غیرفعال کردن بیان زن ها شود. ژن ها باید حتما تنظیم شوند ، زیرا بیان ژنی تنها باید زمانی صورت بگیرد که به آن نیاز باشد. در زیر چند نمونه را می بینید

lac repressor

l repressor (cI)

NF-kB

p53   

Review Articles:

Dynamic Combinatorial Networks in Nuclear Receptor-mediated Transcription -  J. Biol. Chem., 2005.

FOXO Transcription Factors as Regulators of Immune Homeostasis: Molecules to Die for? - J. Immunology, 2003.

Glucose Regulation of Gene Transcription - J. Biol. Chem., 2000.

Signaling pathways in insulin action: molecular targets of insulin resistance - J. Clinical Investigation, 2000.

Sterol Regulatory Element-binding Proteins (SREBPs): Key Regulators of Nutritional Homeostasis and Insulin Action - J. Biol. Chem., 2000.

Fatty Acid Regulation of Gene Transcription - J. Biol. Chem., 2000.

Roles of the heat shock transcription factors in regulation of the heat shock response and beyond - FASEB J., 2001.

Nitrosation and oxidation in the regulation of gene expression - FASEB J., 2000.

Transcriptional activation: risky business (Regulation of GCN4 by srb10) - Genes and Development, 2001.

Class II Transactivator: Mastering the Art of Major Histocompatibility Complex Expression - Molecular and Cellular Biology, 2001

فصل 4 بخش g3

رونویسی توسط استیلاسیون و د استیلاسیون هیستون ها تنظیم می شود

 

شکل 4-G-3 مثالی از فعالسازی رونویسی توسط استیلاسیون هیستون ها. P300/CBP می تواند با انواع مختلفی از تنظیم کنندگان رونویسی مثل pCAF ( نوعی هیستون استیل ترانسفراز ) و TPB ( که پروموتور را شناسایی میکند ) برهمکنش داشته باشد. در طی رونویسی ، این ها در ناحسه پروموتور بر روی هم قرار می گیرند. هیستون ها توسط p300/CBP استیله می شوند. pCAF و TAF III رونویسی را تسهیل می کنند.

 

 

شکل 4-G-4 مثالی از تقف رونویسی توسط د استیلاسیون هیستون ها. رپرسور دایمر Mad/Max با SIN3 یا  N-CoR, SMRT, etc برهمکنش دارد و از هیستون د استیلاز ها ( HDs )  برای توقف رونویسی استفاده می کند.

 

Review Articles:

Control of Cardiac Growth by Histone Acetylation/Deacetylation - Circulation Research, 2006.

Histone deacetylases (HDACs): characterization of the classical HDAC family - Biochem. J., 2003.

The Max Network Gone Mad - Molecular and Cellular Biology, 2001.

Deconstructing Myc - Genes and Development, 2001.

Co-repressors 2000 - FASEB J., 2000.

Transcriptional repression: the long and the short of it - Genes and Development, 2001.

فصل 4 بخش F6

Helix-Loop-Helix

Helix-Loop-Helix توسط دو آلفا هلیکس که به یک لوپ متصل هستند ، شناخته می شود. آن را با Helix-Turn-Helix اشتباه نگیرید. در حقیقت ؛ این دو ساختار کاملا با هم تفاوت دارند ؛ اما Helix-Loop-Helix مشابه با leucine zipper است. برای مثال پروتئین تعیین کننده میوبلاست ( MyoD )

( a )

( b )

 شکل 4-F-6 . فاکتور رونویسی MoyD . (  ) سازمان دهنده دامین ( b ) ساختار موتیف helix-loop-helix  . PDB ID=1MDY

Review Article:

Helix-Loop-Helix Proteins: Regulators of Transcription in Eucaryotic Organisms - Molecular and Cellular Biology, 2000. 

فصل 4 بخش F5

Leucine zipper

مانند بسیاری از سایر فاکتور های رونویسی ، leucine-zipprer دارای فاکتور های رونویسی است که به صورت دایمر به DNA متصل می شوند. Leucine zipper توسط دو آلفا هلیکس تشکیل می شود ( هر کدام یک منومر را تشکیل می دهند ). هلیکس توسط برهمکنش هیدروفوبیک میان دو رزدیو لئوسین ( که هر کدام در یک طرف هلیکس قرار دارند ) در کنار هم قرار میگیرد. برای مثال  AP-1, CREB, and Gcn4

 ( a )

 

( b )

شکل 4-F-5 ( ) .دامین سازماندن دهنده فاکتور رونویسی Jun . ( ب ) ساختار کمپلکس  AP-1/DNA .

AP-1 دایمری است که توسط پروتئین Jun شکل می گیرد و همولوگ پروتئین Fos می باشد.این کمپلکس دارای موتیف leucine zipper  می باشد که دو آلفا هلیکس( رنگ سبز ) مانند zipper به همراه رزدیو لئوسین در درون zipper جای گرفته اند.

Review article:

CCAAT/enhancer-binding proteins: structure, function and regulation - Biochem. J., 2002.

فصل 4 بخش F4

Helix-Turn-Helix

 موتیف Helix-Turn-Helix دارای دو هلیکس ( مارپیچ ) و رشته آمینو اسید کوتاه گسترش یافته ای میان آن ها است. اکثر هلیکس های کربوکسیل – ترمینال می توانند به شیار بزرگ DNA  متصل شوند. این موتیف در صد ها پروتئین متصل به DNA یافت می شود به طور مثال :

l repressor, tryptophan repressor, catabolite activator protein (CAP), octamer transcription factor 1 (Oct-1) and heat shock factor (HSF), 

 ژن های هموتیکی که نقش بسیار مهمی در رشد مگس دارند ، محصولات آن ها دارای همو دامین هایی است که دارای شکل خاصی از helix-turn-helix می باشند.

 

شکل 4-F-4 . واکنش میان دایمر رپرسور لاندا  و DNA .  هر رپرسور  لاندا دارای موتیف helix-turn-helix می باشد. یکی از هلیکس ها به شیار بزرگ DNA متصل می شود. PDB ID = 1LMB

فصل 4 بخش F2

Zinc – finger  

حاوی یک یا چند یون روی می باشد که برای پایداری ساختار ضروری می باشند و  به سه گروه زیر تقسیم می شوند :

C₂H₂ zinc finger : توسط توالی CX_2-4C....HX_2-4H شناخته می شوند .

C  = سیستئین

H  = هیستیدین

X  = هر آمینو اسیدی

در ساختار 3D ( سه بعدی ) دو رزدیو سیستئین و دو رزدیو هیستیدین با یون روی برهمکنش دارند. ( شکل 4-F-1 )

C₄ zinc finger : توالی مورد توافق آن CX₂CX₁₃CX₂CX_14-15CX₅CX₉CX₂C می باشد. چهار زدیو سیستئین اول به یک یون روی و چهار رزدیو سیستئین آخر به یک یون روی دیگر متصل می شوند ( شکل 4-F-2 )

C₆ zinc finger :  دارای توالی مورد توافق CX₂CX₆CX_5-6CX₂CX₆C می باشد. Gal4 مخمر دارای موتیف مشابهی از این نوع می باشد که حاوی شش رزدیو سیستئین است که با دو یون روی برهمکنش دارند ( شکل 4-F-3 )

( a )

( b )

 

شکل 4-F-1  دامینی کهSP1  را سازماندهی می کند شامل 696 رزدیو می باشد. موقعیت انگشت- روی نشان داده شده است. ( b ) ساختار ناحیه انگشت – روی . PDB ID=1SP1

( a )

 

( b )

 

 

شکل 4-F-2 . ) دامینی که رسپتور استروژن ( ER ) را سازماندهی می کند. ( b ) کمپلکس دامین انگشت- روی ER و DNA . در این شکل ، دو ER دایمر می شوند. هر ER به یون روی متصل شده ( توسط توپ های نارنجی نشان داده شده اند ). اکثر رسپتور های هورمون استروئید دارای موتیف مشابه ای مانند این می باشند. PDB ID = 1HCQ

 

( a )

 

( b )

 

شکل 4-F-3 .  دامین سازمان دهنده Gal4 . ( ب )  ساختار انگشت – روی Gal 4 . مانند بسیاری از سایر فاکتور های رونویسی ، Gal4 برای برهمکنش با DNA دایمر تشکیل می دهد. در هر Gal4 ، شش رزدیو سیستئین به یون های روی متصل می شوند ( توسط توپ های نارنجی نشان داده شده اند ) . PDB ID = 1D66

Review Articles:

Yeast Gal4: a transcriptional paradigm revisited - EMBO reports, 2006.

GATA1 Function, a Paradigm for Transcription Factors in Hematopoiesis - Mol. Cell Biology, 2004.

The Zinc Finger-containing Transcription Factors GATA-4, -5, and -6 - J. Biol. Chem., 2000.

Kr�ppel-like Factors: Three Fingers in Many Pies - J. Biol. Chem., 2001.

فصل 4 بخش F

ساختار موتیف ها و فاکتور های رونویسی

اغلب فاکتورهای رونویسی دارای موتیف های مخصوصی برای برهمکنش با DNA  هستند. موتیف های معمول مشاهده شده در ادامه نام برده شده اند :

 Zinc finger

حاوی یک یا چند یون روی می باشد که برای پایداری ساختار ضروری می باشند.

Helix-Turn-Helix

شامل دو آلفا هلیکس و رشته آمینو اسید کوتاهی مابین آن ها می باشد. 

Leucine zipper

توسط دو الفا هلیکس تشکیل می شوند ، که آن ها توسط برهمکنش های هیدروفوبیک میان رزدیو های لئوسین در کنار هم نگه داشته می شوند.

Helix-Loop-Helix

توسط دو آلفا هلیکس که به وسیله لوپ به یکدیگر متصل می شوند ، شناسایی می شوند.

 Review Article:

Designing Transcription Factor Architectures for Drug Discovery - Mol. Pharma., 2004.

 

فصل 4 بخش E2 ( گردهم آیی کمپلکس پیش آغازین )

گردهم آیی کمپلکس پیش آغازین ( PIC )

شکل 4-E-2 . سر هم شدن کمپلکس پیش آغازین ( PIC ). ابتدا TBP به پروموتور متصل شده و سپس TFIIB به TFIID متصل می شود. ( در صورتی که TFIIA وجود داشته باشد ) قبل از ورود PIC ، RNA پلیمراز II و TFIIF به یکدیگر متصل هستند . در نهایت RNA پلیمراز II از TFIIE که همراه با TFIIH است برای گردهم آوری PIC استفاده می کند.

 

جدول 4-E-1 . فاکتور های رونویسی عمومی که با RNA pol II در سلول های انسانی همکاری دارند.

 

Review Articles:

Phosphorylation and functions of the RNA polymerase II CTD - Genes and Development, 2006.

Diversified transcription initiation complexes expand promoter selectivity and tissue-specific gene expression - Genes and Development, 2003.

RNA polymerase II and the integration of nuclear events - Genes and Development, 2000

 

فصل 4 - بخش E ( مکانیسم رونویسی در یوکاریوت ها )

مکانیسم رونویسی در یوکاریوت ها

در یوکاریوت ها ، سه کلاس از RNA پلیمراز ها وجود دارد : I , II و III . این بخش بر روی RNA پلیمراز II ( Pol II ) فوکوس دارد که در رونویسی همه ژن های پروتئین ها شرکت می کند. رونویسی توسط Pol I و Pol III در بخش I شرح داده می شود.

 

 شکل 4-E-1 . ساختار دامین هسته TBP انسان که با DNA کمپلکس شده است و به وسیله کریستالوگرافی اشعه X شناسایی شده . DNA حاوی عنصر TATA می باشد. PDB=1CDW

 مرحله آغازین

RNA پلیمراز II حاوی زیر واحدی مشابه با فاکتور سیگما پروکاریوتی نمی باشد که بتواند پروموتور را شناسایی کند و هلیکس دوتایی DNA را از هم باز کند. در یوکاریوت ها این اعمال توسط گروهی از پروتئین ها که فاکتور های عمومی رونویسی خوانده می شوند انجام می گیرد. RNA پلیمراز II با شش فاکتور عمومی رونویسی همکاری دارد ( با علائم TFIIA , TFIIB , TFIID ,TFIIE ,TFIIF و TFIIH نامگذاری شده اند که TF معرف فاکتور های رونویسی و II به RNA پلیمراز II برمیگردد )

TFIID شامل TBP ( پروتئین متصل شونده به جعبه TATA ) و TAF ( فاکتور همکار TBP ) می باشد. نقش TBP ، اتصال به هسته پروموتور می باشد ( شکل 4-E-1 ). TAF ها به TBP در انجام  این فرآیند کمک می کنند. در سلول های انسانی ، TAF ها توسط 12 زیر واحد شکل می گیرند. یکی از آن ها TAF250 ( با وزن مولکولی 250KD ) دارای فعالیت هیستون استیل ترانسفرازی می باشد که می تواند اتصال میان DNA  و هیستون ها را در نوکلئوزوم را آزاد کند.

فاکتور رونویسی که باز شدن دو رشته DNA را کاتالیز می کند ، TFIIH می باشد. TFIIH می تواند دو رشته DNA را باز کند و در نهایت RNA پلیمراز II و پنج فاکتور عمومی رونویسی ( TFIIA کاملا لازم نیست ) کمپلکس پیش آغازین ( PIC ) را تشکیل می دهند. ترتیب سر هم شدن PIC در شکل 4-E-2 شرح داده شده است.

 

Review Article:

Regulation of gene expression by TBP-associated proteins - Genes and Development, 1998.

 

 طویل سازی

 پس از اینکه PIC بر روی پروموتور شکل گرفت ، TFIIH از فعالیت هلیکازی می تواند استفاده کند و دو رشته DNA را باز کند. این عمل نیاز به انرژی آزاد شده از هیدرولیز ATP دارد. باز شدن دو رشته DNA تقربیا از فاصله 10bp ( 10 جفت بازی ) شروع می شود. سپس RNA پلیمراز II از نوکلئوزید تری فسفات ها ( NTPs ) برای سنتز رونوشت RNA استفاده می کند. در طول طویل سازی RNA ، TFIIF متصل به RNA پلیمراز باقی می ماند ، اما سایر فاکتورهای رونویسی از PIC جدا می شوند.

دامین کربوکسیل-ترمینال ( CTD ) زیر واحد بزرگ RNA پلیمراز II برای طویل سازی بسیار مهم می باشد. در فاز آغازی ، CTD فسفوریله نشده می باشد اما در زمان طویل سازی فسفوریله می شود. این دامین دارای تعداد زیادی از رزدیو های پرولین ، سرین و ترئونین می باشد.

 پایان رونویسی

 ژن های پروتئین های یوکاریوتی دارای سیگنال poly A هستند که در downstream آخرین اگزون قرار دارد. این سیگنال برای اضافه شدن سری از رزدیو های آدنیلات در زمان پرداش RNA استفاده می شود. خاتمه رونویسی اغلب در 0.5 - 2 kb downstream سیگنال poly A رخ می دهد اما مکانیسم به درستی شناخته نشده است.

 

 

نقش فاکتور های تنظیم کننده رونویسی

در سال 1990 زمانی که اسرار تنظیم رونویسی در پروکاریوت ها تقریبا کشف شد ، دانشمندان اطلاعات بسیار کمی در رابطه با تنظیم رونویسی در یوکاریوت ها داشتند. در سال 1996 تعدادی از گروه های تحقیقاتی دریافتند که transcriptional coactivators ، هیستون استیل ترانسفراز ها( HATs  ) می باشند. و آن ها دریافتند که اتصال فعال کنند ها ی رونویسی به ناحیه enhancer ( در اغلب موارد ) برای تحریک رونویسی کافی نمی باشد. برای این کار co-activator  ها نیز لازم هستند. به طور مشابه ، مهار رونویسی اغلب احتیاج به اتصال رپرسور بر روی خاموش کننده ( silencer ) و شرکت همزمان پروتئین های co-repressor دارد. نقش دقیق این co-activator  ها و co-repressor ها تا سال 1996 شناخته نشده بود.

در یوکاریوت ها ، همکاری میان DNA و هیستون ها از دستیابی پلیمراز و فاکتور های رونویسی عمومی به پروموتور جلوگیری می کند. استیلاسیون هیستون ها توسط HAT ها که می توانند اتصال میان DNA و هیستون ها را سست کنند ، انجام می گیرد. اگر چه زیر واحد TFIID (  TAF250 در انسان ) دارای فعالیت HAT می باشد ، شرکت کردن سایر HAT ها سبب می شوند که رونویسی کارآمد تر انجام گیرد. نقش های زیر برای اغلب نمونه ها ( نه همه آن ها ) می باشد :

1-  اتصال فعال کننده ها به عنصر enhancer ، سبب فعالسازی HAT  ها برای سست کردن پیوند میان هیستون ها و DNA می شود. بنابراین رونویسی را افزایش می دهند.

2- اتصال رپرسور به عنصر silencer  ، هیستون د استیلاز ها ( histone deacetylases = HDs = HDACs ) را فعال می کند تا اتصال میان DNA و هیستون ها را محکمکنند.

 

برای کسب اطلاعات بیشتر بخش G را ببینید.

 Review Article:

Elongation by RNA polymerase II: the short and long of it - Genes and Development, 2004.

Orchestrated response: a symphony of transcription factors for gene control - Genes and Development, 2000.

فصل 4 بخش D5

 فعالسازی رونویسی glnA توسط NTRC

برخلاف اپران لک ، enhancer ژن glnA مقدار کمی از پروموتور دور می باشد بنابراین فعالساز سریعا با پلیمراز تماس نمی یابد. پروتئین C تنظیم کننده نیتروژن ( NTRC ) می تواند  سبب DNA looping شود تا فعالساز را در تماس با پلیمراز قرار دهد.

 

 

شکل 4-D-5. مکانیسم فعالسازی رونویسی توسط NTRC

( a ) ژن glnA توسط سیگما 54 متصل شده به پلیمراز رونویسی می شود که به تنهایی قادر به راه اندازی رونویسی نمی باشد. دایمر NTRC فسفریله نشده تنها می تواند به یک سایت بر روی فعالساز متصل شود که البته  در این حالت هنوز برای تحریک رونویسی کافی نمی باشد.

( b ) دایمر NTRC فسفوریله شده می تواند به هر دو سایت فعالساز متصل شود.

( c ) این اتصالات سبب القای DNA looping می شوند. ارتباط میان فعالساز و پلیمراز سبب تثبیت برهمکنش میان پلیمراز و DNA می شوند و بنابراین رونویسی آغاز می شود.

 

فصل 4 بخش D3

تنظیم رونویسی اپران لک

 

شکل 4-D-3. تنظیم رونویسی اپران لک ( a ) توسط CAP ( b ) توسط مهار کننده lac

 

فعالسازی رونویسی توسط CAP

در فقدان هر گونه فعال ساز رونویسی ، اتصال پلیمراز به پروموتور اپران لک سست می باشد. سایت اتصال پروتئین فعال ساز کاتابولیک ( CAP ) فقط در upstream پروموتور قرار دارد. در مواردی از این قبیل ، فعالساز می تواند با اتصال مستقیم با پلیمراز رونویسی را افزایش دهد و اتصال می تواند بسیار دقیق تر با پروموتور صورت بگیرد.

 

جلوگیری از رونویسی توسط مهار کننده lac ( Lac repressor )

خاموش کننده اپران لک در سایت آغاز رونویسی واقع شده است ( اپراتور ). زمانی که مهار کننده lac به این ناحیه متصل می شود ، از حرکت پلیمراز جلوگیری کرده و در نتیجه مانع رونویسی می شود.

 

 

 

شکل 4-D-4 .  ساختار کمپلکس مهار کننده lac / اپراتور . رپرسور همودایمر است . هر زیر واحد توسط رنگ متفاوتی نشان داده شده است. PDB ID = 1LBG

 

فصل 4 بخش D2

خاتمه رونویسی در پروکاریوت ها

در پروکاریوت ها رونویسی توسط دو مکانیسم عمده به پایان می رسد : وابسته به Rho ( درونی ، ذاتی ) و غیر وابسته بهRho  

سیگنال خاتمه رونویسی وابسته به Rho در حدود 30 تا 40 جفت باز طول دارد و شامل تعداد زیادی رزدیو GC می باشد که توسط سری هایی از T ( در RNA رونویسی شده U ) ادامه می یابد. نتیجه رونویسی از RNA تشکیل ساختار ساقه –حلقه ( stem-loop ) برای خاتمه رونویسی می باشد.

 

شکل 4-D-2 . ساختار ساقه – حلقه رونوشت RNA که به عنوان سیگنال خاتمه رونویسی برای اپران تریپتوفان می باشد.

 

مکانیسم وابسته به Rho

Rho پروتئینی 50KD می باشد که تقریبا نیمی از پایان رونویسی E.coli  را برعهده دارد . شش پروتئین Rho هگزامری را می سازند تا رونویسی را خاتمه دهند ، اما این مکانیسم به خوبی شناخته نشده است. آزمایشات نشان می دهند که برای خاتمه رونویسی به این روش دو ترکیب مهم هستند : ( الف ) سایت loading ( بارگذاری ) Rho در upstream ( ب ) سایت خاتمه در downstream . ابتدا هگزامر Rho به رونوشت RNA در سایت upstream متصل شده که دارای 70 تا 80 نوکلئوتید طول و سرشار از رزدیو های C می باشد.سپس بعد از اتصال ، هگزامر Rho بر روی RNA در جهت 3َ حرکت می کند. اگر حرکت پلیمراز کند شود ، هگزامر Rho به آن می رسد و رونویسی را در سایت خاتمه موجود در downstream به پایان می رساند. Rho دارای فعالیت ATPase می باشد که می تواند جدا شدن پلیمراز را از DNA تحریک کند.

 

 

فصل 4 بخش D

مکانیسم رونویسی در پروکاریوت ها

در پروکاریوت ها ، اتصال فاکتور سیگمای پلیمراز به پروموتور می تواند باز شدن دو رشته DNA را از هم کاتالیز نماید. مهمترین سیگما فاکتور ، سیگما فاکتور 70 می باشد که ساختار آن توسط کریستالوگرافی اشعه x شناخته شده است .

( a )

 

( b )

 

 

شکل 4-D-1 . ساختار سیگما 70 و سایت اتصال آن  به DNA . ( a ) ساختار سیگما 70 ، رزدیو 114 تا 448 . PDB ID = 1SIG . ( b ) مدلی برای اتصال مابین سیگما 70 و پروموتور که بر اساس آموخته های بیوشیمیایی به دست آمده است. رزدیو Y425, Y430, W433 and W434 به طور مستقیم در باز شدن ( melting ) مارپیچ دوتایی درگیر هستند.

 

به یاد داشته باشید که پروموتور غنی از A و T می باشد. جفت AT دارای دو پیوند هیدروژنی می باشند در حالی که جفت CG دارای سه پیوند هیدروژنی می باشند. بنابراین جفت باز AT راحت تر از هم جدا می شوند. مبداء همانند سازی DNA نیز غنی از A و T می باشد.

بعد از این که رشته های DNA در ناحیه پروموتور از هم جدا شدند ، هسته پلیمراز(aabb') می تواند سنتز رشته های RNA را بر اساس توالی های رشته DNA الگو شروع کند. ( شکل 4-B-1 را ببینید ) از اینرو نقش فاکتور سیگما راه اندازی رونویسی می باشد ، این زیر واحد پس از پلیمریزاسیون 10 نوکلئوتید رها می شود.

طویل سازی رشته RNA تا زمانی که هسته پلیمرازی به سایت انتها ( خاتمه ) برسد ، ادامه می یابد. (اطلاعات بیشتر  )

 

تنظیم توسط فاکتور های رونویسی :

تنظیم رونویسی اپران لک توسط CAP و مهار کننده lac

 

فعالسازی رونویسی glnA توسط NTRC ( مثالی از DNA looping )

 

 

 

فصل 4 بخش c6 ( عناصر پاسخ )

عناصر پاسخ

response element سایت های شناسایی برای فاکتور های رونویسی می باشند. ( شکل 4-C-4 ). اغلب آن ها در فاصله یک کیلو بازی از سایت آغازین رونویسی قرار گرفته اند.

 

جدول 4-C-4 . عناصر پاسخ یوکاریوتی

Response Element	Transcription Factor	Consensus Sequence
CRE	CREB	TGACGTCA
ERE	Estrogen receptor	AGGTCANNNTGACCT
GRE	Glucocorticoid receptor	AGAACANNNTGTTCT
HSE	Heat shock factor	GAANNTTCNNGAA
SRE	Serum response factor	CC(A/T)6GG

*(A/T)₆  means six A or T; N = any

 

عنصر cAMP ( CRE ) با CREB ( CRE-binding protein ) برهمکنش دارد که توسط cAMP تنظیم می شود. ( شکل 6-F-1 را ببینید )

عناصر پاسخ استروژن ( ERE ) و عناصر پاسخ گلوکورتیکوئید ( GRE ) سایت های شناسایی برای رسپتور های استروژن و رسپتور های  گلوکورتیکوئید می باشند. به یاد داشته باشید که هورمون ها فاکتور رونویسی نیستند اما بسیار از رسپتور های ان ها وجود دارد. شکل 4-C-5 ساختار دومین چندین رسپتور استروئید را نشان می دهد.

عنصر پاسخ شوک حرارتی ( HSE ) در ژن های پروتئین های شوک حرارتی وجود دارد. در پاسخ به فشار های خارجی ( به طور مثال دما ) فاکتور شوک حرارتی ( HSF ) با HSE واکنش داده و بیان شوک های حرارتی را تحریک می کند.

عنصر پاسخ سرم ( SRE ) به فاکتور پاسخ سرم ( SRF ) متصل شده که می تواند توسط بسیاری از فاکتورهای رشد در سرم فعال شود. زیر واحد Fos از AP-1 توسط ژنی که حاوی SRE است رمزگذاری می شود. Fos دارای نقش بسیار مهمی در فرآیند چرخه سلولی می باشد.

 

 

شکل 4-C-5 . ساختار دامین فوق خانواده رسپتور های استروئید. ناحیه اتصال لیگاند به استروئید متصل می شود و ناحیه اتصال DNA با DNA برهمکنش دارد تا رونویسی ژنی را تنظیم نمایند.

 

فصل 4 بخش c4 ( تقویت کننده )

تقویت کننده ( Enhancer )

Enhancer عناصری از DNA هستند ( همراه با فاکتور های رونویسی ( فعال کننده ها ) هستند ) که می توانند رونویسی را افزایش دهند. این عناصر می توانند در بالادست یا پایین دست سایت آغازین رونویسی قرار گیرند. با این وجود اکثر آن ها در بالادست ( upstream ) قرار می گیرند. در پروکاریوت ها enhancer  ها به پروموتور بسیار نزدیک هستند ، اما در یوکاریوت ها می توانند از پروموتور دور باشند.

 

( a ) ژن glnA در  E. coli

 

 

( b ) ژن های GAL1 and GAL10 در مخمر

 

 

( c ) کلاستر های  ژن های  b globin در انسان  

 

 

شکل 4-C-4 مثال هایی از enhancer ها

 

 

( a ) E. coli glnA gene

Enhancer ژن glnA در فاصله 120 جفت بازی از سایت آغاز وجود دارد که دارای دو سایت اتصال از فاکتور رونویسی پروتئین C تنظیم کننده نیتروژن  ( NTRC ) می باشد.

 

( b ) ژن های GAL1 و GAL10 مخمر

این دو ژن توسط enhancer های مشابهی که در میان آن ها قرار دارند ، تنظیم می شوند. دو ژن در دو مسیر مخالف رونویسی می شوند. بنابراین ، enhancer در بالادست هر دو سایت آغازین قرار می گیرد. که همین طور آن را سکانس های فعال کننده بالادست ( UAS ) می نامند که دارای چهار سایت اتصال برای فاکتور رونویسی GAL4 می باشد.

 

( c ) کلاستر  ژن بتا گلوبولین انسان

کلاستر ژن بتا گلوبولین در انسان توسط ناحیه تقویت کننده ( enhancer ) ای که شامل HS1 تا HS4 می باشد ،  کنترل می شوند. این ناحیه تقویت کننده  دارای سایت های اتصال GATA-1, NF-E2, AP-1 و سایر فعال کننده های رونویسی ( برای مشاهده بیشتر به سرور ژن های گلوبولین سر بزنید ) می باشد. این ناحیه به عنوان ناحیه کنترل لوکوس ( LCR ) شناخته شده است ، که بیان تمام پنج ژن  (e, Gg, Ag, d and b ) را حتی زمانی که فاصله میان HS4 و ژن بتا بیشتر از 60 کیلو باز باشد را بر عهده دارد.

 

 

جدول 4-C-3 . مثال هایی از فعال کننده های رونویسی در پستانداران

فعال کننده رونویسی	توالی مورد توافق	فعال کننده رونویسی	توالی مورد توافق
AP-1	TGAGTCA	p53	PuGPuCATGPyCPy
AP-2	CCC(A/C)N(C/G)3	NF-kB	GGGPuNTPyPyCC
Oct-1	ATGCAAAT	NFAT	GGAGAPu
GATA-1	(A/T)GATAPu	NF-E2	TGACTCAG

 

Pu = Purine (A or G);  Py = Pyrimidine (C or T);  N = any.

Review Article:

Locus control regions - Blood, 2002

 

فصل 4 بخش c5 ( خاموش کننده ها )

خاموش کننده ( silencer )

Silencer عناصری از DNA هستند که به فاکتور های رونویسی ( repressor ها ) متصل می شوند و می توانند از رونویسی جلوگیری کنند. در پروکاریوت ها خاموش کننده ها به عنوان اپراتور شناخته می شوند که در بسیاری از ژن ها مانند اپران لک و اپران تریپتوفان وجود دارند. در یوکاریوت ها ژن های زیر دارای silencer می باشند : ( لینک به چکیده مطلب )

• Human b globin gene  
• Human CD95(Fas/APO-1) gene  
• Human dopamine beta-hydroxylase (DBH) gene
• Brain-derived neurotrophic factor gene

   در چند مورد ، DNA می تواند به عنوان enhancer یا silencer عمل کند که این ویژگی به پروتئین اتصال بستگی دارد. برای مثال ، ژن های معینی دارای عناصری هستند که E box خوانده می شوند ( شامل  CACGTG  می باشد) ؛ که این ژن ها می توانند به دایمر Max/Myc یا دایمر Max/Mad متصل شوند. دایمر Max/Myc می تواند رونویسی را فعال در حالی که دایمر Max/Mad رونویسی از این ژن ها را غیر فعال ( خاموش ) می کند.

 

مقاله  مروری :

Co-repressors 2000 - FASEB J., 2000.

 

فصل 4 بخش c3

Figure 4-C-3a.  The promoter region of the IL-2 gene

Figure 4-C-3b.  The complex formed by NFAT, AP-1(Fos/Jun) and DNA.  PDB ID = 1A02.

 

فصل 4 بخش c2 ( پروموتور اپران لک )

پروموتور اپران لک

اپران lac در E.coli توسط Francois Jacob, Andre Lwoff and Jacques Monod برای بررسی کردن مکانیسم رونویسی در سال 1960 مورد بررسی قرار گرفت. سکانس های پروموتور در شکل های زیر نشان داده شده اند

( a )

( b )

شکل 4-C-2  . پروموتور اپران لک ( که رونویسی از lacZ را تنظیم میکند و نه lacI ) .  ( a ) نشان می دهد که اعداد سکانس های ژنوم  از سمت چپ به راست افزایش می یابند. توالی 5َ به 3َ آن در اطلاعات پایه ای مشابه هستند ( AE000141 ) ( b ) نشان می دهد که اعداد سکانس های پروموتور از سمت چپ به راست افزایش می یابند. توالی های آن از 5َ به 3َ قابل قیاس با  توالی مورد توافق هستند.

DNA دو رشته ای با یکدیگر مکمل هستند. تنها سکانس های یک رشته برای ارائه اطلاعات هر دو رشته کافی می باشد. طبق قرارداد از سکانس های 5َ به 3َ ( چپ به راست ) استفاده می شود طبق شکل بالا ، سکانس پروموتور اپران لک TATGTT در ناحیه 10- و TTTACA  در ناحیه 35- می باشد. بر طبق جدول  4-C-1 توالی مورد توافق سیگما 70 که اپران لک را تنظیم می کند توالیTATAAT  در ناحیه 10- و  TTGACA  در ناحیه 35- می باشد. آن ها در سه موقعیت با هم تفاوت دارند ( دو تا در 10- و یکی در 35- ) . به شیوه آزمایشگاهی دانشمندان دریافتند که اتصالRNA پلیمراز به پروموتور لک نسبتا ضعیف می باشد. رونویسی از اپران لک اغلب نیازمند فعال کننده هایی مانند پروتئین های فعال کننده کاتوبولیتی ( CAP ) نیازمند است.

 

فصل 4 - بخش c1 ( پروموتور )

پروموتور  ( promoter )

پروموتور ناحیه ای از DNA می باشد که آغاز رونویسی در آنجا صورت می گیرد. در پروکاریوت ها توالی پروموتور توسط فاکتور سیگمای RNA پلیمراز شناسایی می شود اما در یوکاریوت ها توسط فاکتور ها مخصوص رونویسی شناسایی می شود.

 

E. coli

E. coli دارای پنج سیگما فاکتور می باشد :

سیگما 70 : بیان اغلب ژن ها را تنظیم می کند.

سیگما 32 : بیان پروتئین های شوک حرارتی را تنظیم می کند.

سیگما 28 : بیان اپران فلاژل ( در جابه جایی سلولی نقش دارد ) را تنظیم می کند.

سیگما 38 : بیان ژن هایی که ضد فشار های ( تغییرات ) خارجی عمل دارند را تنظیم می کند.

سیگما 54 : بیان ژنی متابولیسم نیتروژن را تنظیم می کند.

جدول .4-C-1

سیگما فکتور E. coli  و سایر فاکتور های مورد توافق با سایت های شناسایی مربوط به خود ( پروموتور )

جدول 4-C-1 توالی های مورد توافق پروموتور هایی را نشان می دهد که توسط سیگما فاکتور E.coli شناسایی می شوند. ( به جز سیگما 38 که هنوز مشخص نشده است ). توالی مورد توافق ، توالی مطلوب برای برهمکنش آن با پروتئین های تنظیمی خود است. پروموتور باید حاوی سکانس های مشابه ( خیلی نزدیک ) با توالی مورد توافق باشد.

مثال :  اپران لک

 

یوکاریوت :

در یوکاریوت ها ، تفاوت قابل توجهی میان رونویسی از ژن های پروتئین ها و ژن های RNA وجود دارد. اغلب بخش های فصل 4 به بررسی رونویسی از ژن های پروتئین ها می پردازد. ژن های RNA   دربخش I شرح داده شده اند.

پروموتور معمول در ژن های پروتئین های یوکاریوتی جعبه TATA ( در 35- تا 20- واقع شده است ) می باشد. این توالی مورد توافق ( TATAAA ) بسیار مشابه با سایت اتصال فاکتور سیگما 70 در ناحیه 10- می باشد. پروموتور دیگر را آغازگر ( Inr ) می نامند ؛ که دارای توالی مورد توافق PyPyAN(T/A)PyPy می باشد . Py نشان دهنده پریمیدن ( C یا T ) و N می تواند هر چیزی باشد. باز A در موقعیت سوم در مکان 1+ قرار دارد ( 1+ نشان دهنده سایت آغاز رونویسی می باشد. )

جدول 4-C-2 . عناصر پروموتور یوکاریوتی

 

پروتئینی که با آغازگر و جعبه TATA برهمکنش دارد را پروتئین متصل شونده به جعبه TATA ( TBP ) می نامند ،  زیرا جعبه TATA زودتر از آغازگر شناسایی می شود. TBP فقط هسته پروموتور ژن های پروتئینی را شناسایی نمی کند ، بلکه پروموتور های RNA را نیز شناسایی می کند ( بخش I ) . TBP زیر واحدی از فاکتور رونویسی عمومی TFIID می باشد. در یوکاریوت ها ، رونویسی محتاج به چندین فاکتور رونویسی عمومی است که فاکتور های رونویسی را تنظیم می کنند.

مثال :

The promoter region of the IL-2 gene - contains TATA box and the binding sites of transcription factors: NFAT, Oct-1, NF-kB and AP-1.

Review Articles:

Biological Role of the CCAAT/Enhancer-binding Protein Family of Transcription Factors - J. Biol. Chem., 1998.

C/EBP and the Control of Phosphoenolpyruvate Carboxykinase Gene Transcription in the Liver - J. Biol. Chem., 1998.

Core promoters: active contributors to combinatorial gene regulation - Genes and Development, 2001.

A unified nomenclature for TATA box binding protein (TBP)-associated factors (TAFs) involved in RNA polymerase II transcription - Genes and Development, 2002

فصل 4 بخش c

عناصر تنظیم ژن

ژن حاوی ناحیه رونویسی و ناحیه تنظیمی می باشد. ناحیه تنظیمی بخشی از DNA است که به رونوشت اولیه ( مولکول RNA ای که مکمل ناحیه رونویسی است )رونویسی می شود. ناحیه تنظیمی به دو ناحیه تنطیمی سیس ( cis acting ) و ترانس ( trans acting ) تقسیم بندی می کنند. عناصر تنظیمی سیس سایت های اتصالی برای فاکتور های رونویسی هستند که در واقع آن ها پروتئین هایی هستند که می توانند رونویسی را تحت تاثیر قرار دهند. ( رونویسی را کاهش یا افزایش دهند). عناصر تنظیمی ترانس توالی از DNA می باشند که فاکتور های رونویسی را encode می کنند.

عناصر سیس را به چهار دسته زیر تقسیم می کنند :

 

پروموتور

ناصر DNA ای که در آن جا آغاز رونویسی اتفاق می افتد

 

تقویت کننده ( enhancer )

عنصری که با اتصال به فاکتور های رونویسی می تواند رونویسی را افزایش دهد. فاکتور رونویسی که به enhancer متصل می شود را فعال کننده رونویسی می نامند.

 

خاموش کننده ( silencer )

عناصری که با اتصال با فاکتور های رونویسی می توانند رونویسی را کاهش دهند. فاکتور هی رونویسی که به silencer متصل می شوند را رپرسور می نامند.

 

عنصر واکنش ( response )

ناحیه شناخت فاکتور های رونویسی

 

 

شکل 4-C-1 . سازمان یابی ژنی . ناحیه رونویسی شامل اگزون ها و اینترون ها می باشد. عنصر تنظیمی شامل پروموتور ، عنصر واکنش ، افزایش دهنده و خاموش کننده می باشد ( نشان داده نشده اند). پایین دست به مسیر رونویسی و بالا دست به جهت خلاف رونویسی اشاره دارد. شماره گذاری جفت باز ها در ناحیه پروموتور به این  صورت می باشد که اعداد در مسیر رونویسی افزایش می یابند و 1+  برای سایت آغازین اختصاص داده شده است. موقعیت صفر وجود ندارد و جفت بازی که در ناحیه بالادست 1+ وجود دارد 1- می باشد و نه صفر.

 

سایتی برای علاقمندان :

Database of transcriptional start sites

 

فصل 4 - بخش B1

عملکرد RNA پلیمراز ها :

RNA و DNA پلیمراز هر دو می توانند نوکلئوتید ها را به رشته موجود اضافه کنند و طول آن را افزایش دهند . با این وجود آن ها تفاوت مهمی را بین دو گروه از آنزیم ها با هم دارند : RNA پلیمراز می تواند سنتز رشته جدیدی را راه اندازی کند اما DNA پلیمراز ها نمی توانند. بنابراین در طی همانند سازی DNA الیگونوکلئوتید ها ( پرایمر ) باید توسط یک آنزیم دیگر ساخته شود.

واکنش شیمیایی که توسط RNA پلیمراز کاتالیز می شود در شکل 4-B-2 نشان داده شده است. نوکلئوتید هایی که برای افزایش طول رشته RNA مورد استفاده قرار می گیرند ، ریبونوکلئوزید تری فسفات ها ( NTPs ) هستند. در طی واکنش دو گروه فسفات به عنوان گروه پیروفسفات ( PPi ) رها می شوند. همیشه جهت پیشرفت از 5َ به 3َ می باشد. گروه پیروفسفات نوکلئوتید اول در انتهای 5َ در سر جای خود باقی می ماند.

شکل 4-B-2 : واکنش شیمیایی که توسط RNA پلیمراز ها کاتالیز می شود.

 

شکل 4-B-3 : طرح ساده ای از افزایش طول رشته ها. خطوط عمودی نشان دهنده پنتوز و خطوط کج نشان دهنده پیوند فسفو دی استر می باشند. باز ها توسط علائم N1 , N2  و .. نشان داده شده اند.

 

کلاس های RNA پلیمراز ها :

 

E.coli  

RNA پلیمراز E.coli از پنج زیر واحد تشکیل شده است : دو زیر واحد α ، یک زیر واحد b ، یک زیر واحد b' و زیر واحد s .  b (151 kD)  و b' (156 kD) به طور قابل توجهی از a (37 kD) بزرگ تر هستند. چندین شکل مختلف از زیر واحد s شناخته شده اند ؛ که دارای مقدار وزن مولکولی بین 28 تا 70 کیلو دالتن می باشند. زیر واحد s را همچنین به نام فاکتور s نیز می نامند. این زیر واحد نقش مهمی را در شناسایی سایت آغاز رونویسی ایفا می کند. همچنین این فاکتور دارای فعالیت هلیکازی جهت باز کردن DNA دو رشته ای می باشد. سنتز نوکلئوتید ها توسط سایر چهار زیر واحد دیگر ادامه می یابد ، که این چهار زیر واحد را با هم هسته پلیمراز می نامند. اصلاح هولو آنزیم به آنزیم کامل و دارای فعالیت اطلاق می شود. در این نمونه هولو آنزیم شامل هسته پلیمرازی و فاکتور s می باشد.

 

یوکاریوت ها

سه نوع RNA پلیمراز یوکاریوتی وجود دارد : I ، II و III . هر کدام از آن ها دارای دو زیر واحد بزرگ و 12 تا 15 زیر واحد کوچک می باشند. دو زیر واحد بزرگ با زیر واحد های  b  و b' ( E.coli ) مشابه ( همولوگ ) هستند. دو زیر واحد کوچک مشابه زیر واحد a در E.coli می باشند. با این وجود ، RNA پلیمراز یوکاریوتی دارای زیر واحدی مشابه با فاکتور s E.coli نمی باشد. بنابراین آغاز رونویسی در یوکاریوت ها توسط پروتئین های دیگری انجام می گیرد.

RNA پلیمراز II درگیر رونویسی از تمام ژن های پروتئین ها و اغلب ژن های snRNA ها می باشد. بدون شک این RNA پلیمراز در میان سه نوع RNA پلیمراز دارای اهمیت بیشتری می باشد. دو کلاس دیگر فقط ژن های RNA را رونویسی می کنند. RNA پلیمراز I در هسته واقع شده و از روی ژن های rRNA به جز 5srRNA رونویسی می کند. RNA پلیمراز III در بیرون از هسته قرار دارد و ژن های 5sRNA , tRNA , U6snRNA و برخی از ژن های RNA های کوچک را رونویسی می کند.

 

فصل 4 - بخش B ( نگاه کلی به رونویسی )

نگاه کلی به رونویسی ( Transcription )

رونویسی فرآیندی است که در طی ان از یک رشته DNA به عنوان الگو برای سنتز یک رشته RNA مکمل استفاده می شود. به مثال زیر توجه کنید :

دقت کنید که تمام یوراسل های RNA با آدنین DNA جفت شده اند. چندین اسم مختلف برای رشته های DNA وجود دارد. رشته DNA ای که الگو را آماده می کند را رشته الگو ، رشته منفی و یا رشته antisense مینامند . رشته دیگر DNA را رشته غیر الگو ، رشته کدینگ ، رشته مثبت و یا رشته sense می نامند. بنابراین رشته DNA کدینگ و رشته RNA  هر دو مکمل رشته الگو هستند ، آن ها دارای سکانس های مشابهی هستند البته به جز این که T در رشته DNA کدینگ در رشته RNA توسط U جایگزین می شود.

شکل 4-B-1 . نمایش شماتیک رونویسی. ( a ) DNA قبل از رونویسی . ( b ) زمان رونویسی ، DNA از هم باز می شود و یکی از رشته ها به عنوان الگو برای سنتز RNA مکمل استفاده می شود.

جهت رشد ( سنتز ) رشته های نوکلئوتید همیشه از 5َ به 3َ می باشد. این اصل فقط برای سنتز RNA در زمان رونویسی نیست بلکه همچنین برای سنتز DNA در زمان همانند سازی نیز می باشد. آنزیم هایی ( که پلیمراز نامیده می شوند ) برای کاتالیز سنتز رشته های نوکلئوتید اسید به کار می روند. رشته RNA توسط RNA پلیمراز ها سنتز می شود. رشته DNA توسط DNA پلیمراز ها سنتز می شود.

اتصال پلیمراز ها به سایت اتصال . سکانس های DNA ای که دارای سیگنال آغاز رونویسی هستند را پروموتور می نامند. پلیمراز های پروکاریوتی می توانند پروموتور را بشناسند و به آن متصل شوند ، اما پلیمراز های یوکاریوتی برای انجام این عمل وابسته به پروتئین هایی هستند که فاکتور های رونویسی خوانده می شوند.

باز شدن ( melting ) مارپیچ DNA دو رشته ای ( شکل 4-B-1 ) آنزیمی که می تواند DNA دو رشته ای را از هم باز کند را هلیکاز می نامند. پلیمراز های پروکاریوتی دارای خاصیت هلیکازی می باشند اما پلیمراز های یوکاریوتی فاقد این خاصیت هستند. باز شدن DNA یوکاریوتی توسط فاکتور های خاص رونویسی انجام می گیرد.

سنتز RNA بر اساس توالی های رشته DNA الگو. RNA پلیمراز ها از نوکلئوزید های تری فسفات ( NTPs ) برای ساخت رشته RNA  استفاده می کنند.

 

 I. پایان سنتز. پروکاریوت ها و یوکاریوت ها از سیگنال های متفاوتی برای خاتمه رونویسی استفاده می کنند. ( نکته : کدون stop در کد های ژنتیکی ، سیگنالی برای خاتمه سنتز پپتید ها می باشند و نه سیگنال خاتمه رونویسی )

 

رونویسی در یوکاریوت ها بسیار پیچیده تر از پروکاریوت هاست ، شاید دلیل آن به این علت باشد که DNA یوکاریوتی به هیستون ها متصل می باشد و همین علت سبب کندی و ممانعت دسترسی پلیمراز ها به پروموتور می شود.

 

 

فصل 4 - بخش A ( خلاصه ای از بیان ژنی )

خلاصه ای از بیان ژنی

یک ارگانیسم ممکن است دارای انواع مختلفی از سلول های سوماتیک باشد ، که هر کدام دارای شکل و عمل مشخص می باشند. با این وجود ، همه آن ها دارای ژنوم مشابه هستند. ژن های موجود در ژنوم تا زمانی که بیان نشوند بر روی فعالیت های سلولی اثر نمی گذارند. سلول های مختلف ، مجموع ژن های مختلفی را بیان می کنند ، بنابراین شکل های مختلف و اعمال مختلف را بروز می دهند.

شکل 4-A-1 : مراحل ضروری برای بیان ژن های پروتئین ها

 

بیان ژنی در سلول به معنی تولید پروتئین یا RNA کاربردی از ژن هایش می باشد. این عمل نیازمند چند مرحله می باشد :

•  رونویسی ( Transcription ) : رشته های DNA به عنوان الگو برای سنتز RNA های مکمل که رونوشت های اولیه ( primary transcript )خوانده می شوند ،  مورد استفاده قرار می گیرند.
• پردازش RNA : این مرحله شامل تغییرات رونوشت اولیه برای تولید mRNA بالغ ( برای ژن های پروتئینی ) یا تولید tRNA یا rRNA کاربردی می باشد.
• انتقال از هسته : mRNA از هسته به سیتوپلاسم برای سنتز پروتئین انتقال می یابد

• سنتز پروتئین : در سیتوپلاسم ، mRNA به ریبوزوم ها متصل شده که آنها می توانند بر اساس توالی های mRNA رشته های پلی پپتیدی را تولید کنند.

 

اصل اولیه ( The central dogma )

بر طبق آنچه که در بالا شرح داده شد ، اطلاعات ژنتیکی مسیر زیر را طی می کنند :

 

DNA > RNA > Protein

این قانون به عنوان اصل اولیه شناخته شده است ، به این علت که بیان کننده قوانین مشابهی است که برای تمام ارگانیسم ها صدق می کند. با این حال ، ما می دانیم که در RNA های ویروسی این جریان اطلاعات ژنتیکی از RNA شروع می شود.

فصل 2 بخش G ( پروتئین های متفرقه ) - پایان فصل دوم

پروتئین های متفرقه

علاوه بر آنزیم ها و پروتئین های غشایی ، تعداد بسیاری از سایر پروتئین ها با وظایف سلولی گوناگون وجود دارند. این صفحه قصد ندارد که به صورت کامل به شرح آن ها بپردازد اما سعی می کند که تعداد کمی از انواع مهم آن ها را نشان دهد.

چاپرون ها :

-- در folding ( پیچش یافتن ) درست پروتئین ها نقش دارند

• The role of structural disorder in the function of RNA and protein chaperones - FASEB J., 2004.
• Chaperone-Mediated Protein Folding - Physiological Reviews, 1999.
• Hsp90 : a specialized but essential protein-folding tool - J. Cell Biology, 2001.
• Molecular Chaperones: Biology and Prospects for Pharmacological Intervention - Physiological Reviews, 1998.
• Heat Shock Proteins and Cardiovascular Pathophysiology - Physiological Reviews, 2001.
• Metallochaperones, an Intracellular Shuttle Service for Metal Ions - J. Biol. Chem., 2000.

پروتئین های کانژوکه (Conjugated proteins ):

-- به صورت کووالان ( اتصال محکم ) به گروه های پروستتیک مانند گلیکوپروتئین و پروتئین های حاوی فلز اتصال می یابند. 

 

سیتوکینین ها :

-- تنظیم ایمنی ، التهاب ، آپوپتوزیس و خون سازی را بر عهده دارند.

هورمون ها :

Examples: insulin, growth hormone, and prolactin.
Web Link: Discovery of Insulin.

پورین ها:

 

Web Links:
Illustration of Prion Replication and Spread.

Review Article:
Prions: proteins as genes and infectious entities - Genes and Development, 2004

 

پروتئین های ساختاری:

Web Links: collagen, myosin

فاکتور های رونویسی :

فصل 4 را ببینید.

یوبی کیوتین :

-- نشانه ای برای تجزیه پروتئین . اگر پروتئینی به یوبی کیوتین (ubiquitin ) متصل شود توسط پروتئازوم تجزیه خواهد شد. 

The Ubiquitin-Proteasome Proteolytic Pathway: Destruction for the Sake of Construction - Physiol. Rev., 2002.

Non-traditional Functions of Ubiquitin and Ubiquitin-binding Proteins - J. Biol. Chem., 2003.

SUMO and ubiquitin in the nucleus: different functions, similar mechanisms? - Genes and Development, 2004

فصل 2 بخش F5 ( پروتئین های متصل شده به غشا )

پروتئین های اتصال یافته به غشاء

پروتئین های متصل به غشاء به سه گروه تقسیم می شوند :

 

• اتصال یافته به سطح سیتوزولی غشای پلاسما توسط میریستات (myristate )
•  اتصال یافته به سطح سیتوزولی غشای پلاسما توسط فارنیسیل (farnesyl )
• اتصال یافته به سطح خارج سلولی غشای پلاسما توسط گلیکوزیل فسفاتیدیل اینوزیتول

شکل 2-F-6 . نمایشی از anchor ها که توسط برخی پروتئین ها به غشای پلاسمایی متصل شده اند. v-Src نوعی از پروتئین تیروزین کیناز غیر وابسته به رسپتور می باشد که شامل سیگنال دهی سلول  می شود. پروتئین Ras نقش مهمی را در سیگنال دهی سلولی ایفا می کند. ( فصل 6 بخش E را ببینید )

Review Article:

The Biology and Enzymology of Protein N-Myristoylation - J. Biol. Chem., 2001

فصل 2- بخش F4 ( پروتئین های ناقل )

پروتئین های ناقل

بر اساس سیستم کمیسیون انتقال ( TC ) ، تمام پروتئین های ناقل به کلاس های زیر تقسیم بندی می شوند :

* کانال / منافذ

مثال  کانال های یونی ، پورین ها

* انتقال دهنده های پتانسیل الکتروشیمیایی

 مثال : uniporters, symporters and antiporters

* انتقال دهنده های گروهی

 

* ناقل های انتقال الکترونی

 

* پروتئین های ناقل کمکی

 

* پروتئین هایی که به درستی شناخته نشده اند.

 

Review Articles:

Adenylate Kinase Activity in ABC Transporters - J. Biol. Chem., 2005.

Structures and Models of Transporter Proteins - Pharm. Experi. Thera., 2004.

The Molecular Pharmacology of Organic Anion Transporters: from DNA to FDA? - Mol. Pharm., 2004.

Amino acid transporters: roles in amino acid sensing and signalling in animal cells - Biochem. J., 2003.

From European J. Biochem., 2002

• Sodium pump and steroid hormone receptor: Na⁺/K⁺-ATPase
• The sodium pump: Its molecular properties and mechanics of ion transport
• Na⁺/K⁺-ATPase as a signal transducer
• Endogenous cardiac glycosides, a new class of steroid hormones

Role of Alternative Splicing in Generating Isoform Diversity Among Plasma Membrane Calcium Pumps - Physiological Reviews, 2001.

Transport ATPase Trafficking - J. Biol. Chem., 2001.

• Introduction
• The Yeast Pma1 Proton Pump: a Model for Understanding the Biogenesis of Plasma Membrane Proteins -
• Ion Pumps in Polarized Cells: Sorting and Regulation of the Na⁺,K⁺- and H⁺,K⁺-ATPases - J. Biol. Chem., 2001.

The vesicular neurotransmitter transporters: current perspectives and future prospects - FASEB J., 2000.

The role of the TolC family in protein transport and multidrug efflux - Eur. J. Biochem., 2001.

The drug/metabolite transporter superfamily - Eur. J. Biochem., 2001.

The Human ATP-Binding Cassette (ABC) Transporter Superfamily - Genome Research, 2001.

 

فصل 2 بخش F3-2 ( انتقال سیناپسی )

برای بهتر دیدن عکس ابتدا آن را ذخیره کنید.

انتقال سیناپسی

 

نورون ها از سه قسمت تشکیل یافته اند : دندریت ها ، آکسون و پایانه عصبی. دندریت ها سیگنال هایی را که از سایر نورون ها می رسد را دریافت می کنند و آکسون فعالیت پتانسیلی را هدایت می کند و پایانه های عصبی سیگنال را به سایر نورون ها انتقال می دهند. در دندریت ها اگر پتانسیل غشائی تا حد آستانه دپلاریزه شود ، پتانسیل فعال خارج می شود. سپس پتانسیل فعال شده در طول آکسون ها به سمت پایانه عصبی انتقال می یابد ؛ این عمل زمانی صورت می گیرد که فرآیند دپلاریزاسیون کانال های کلسیم را برای ورود یون های Ca2+ باز کرده است و سپس سبب القا آزاد سازی نوروترانسمیتر های ذخیره شده در وزیکول ها شود. در سیستم عصبی ، پایانه عصبی نورون ها ، ممکن است با دندریت دیگر یا پایانه عصبی نورون دیگر سیناپس تشکیل دهند. شکاف سیناپسی میان دو نورون در حدود 200 تا 500 نانومتر عرض دارد. نوروترانسمیتر های آزاد شده از وزیکول ها در میان شکاف سیناپسی پخش می شوند و بر روی گیرنده خود بر روی رسپتور نورون پس سیناپسی  اثر می گذارند.( شکل 11 )

 

شکل 11 :مکانیسم انتقال سیناپسی. نوروترانسمیتر هایی را نشان می دهد که در وزیکول های با حرف T( توسط دایره نشان داده شده اند ) واقع شده در پایانه عصبی پیش سیناپسی ذخیره شده اند. پتانسیل فعال در پایانه پیش سیناپسی سبب ورود یون های ⁺Ca ² از میان کانال های کلسیم وابسته به ولتاژ می شود و در نهایت سبب آزاد سازی نوروترانسمیتر ها می شود.

شکل 12 . ساختار اصلی اغلب نوروترانسمیتر ها

رسپتور های نوروترانسمیتر ها در دو گروه تقسیم شوند : پروتئین G به همراه رسپتور و رسپتور های یونوتروپیک . G پروتئین به همراه رسپتور شامل انتقال سیگنالی می شوند. مانند سایر آگونیست ها ، اتصال نوروترانسمیتر ها بر روی G پروتئین همراه رسپتور ممکن است سبب راه اندازی سری هایی از فرآیند های سیگنالینگ شود.( اطلاعات بیشتر ) .

رسپتور یونوتروپیک ، کانال یونی را تشکیل می دهد که ممکن است با اتصال نوروترانسمیتر های خاص فعال شود. زمانی که فعال شد ، نفوذ کاتیون ها ( مثل Na⁺ ) ممکن است سبب دپلاریزه شدن غشای پس سیناپسی شود.  اگر دپلاریزاسیون به حد آستانه برسد ، پتانسیل فعال می تواند در نورون پس سیناپسی تشکیل شود.

کانال یونی که توسط رسپتور نوروترانسمیتر تشکیل شود را کانال سیناپسی می خوانند. هر کانال سیناپسی از چهار رسپتور ( زیر واحد ) تشکیل شده است. شکل 13 ساختار عمومی کانال نیکوتینیک استیل کولین رسپتور nAChR ( ) را نشان می دهد

 

شکل 13. رسم شماتیک کانال nAChR که از 5 زیر واحد a, a, b, g, d تشکیل شده است را نشان می دهد. ( a ) نمایش اسلایدی ( b ) نمایش از سمت بالا ( c )  ساختار دومین هر زیر واحد. پنج قطعه M2 ( یکی از هر زیر واحد ) منفذ کانال را تشکیل می دهند همان طور که در شکل ( b ) نشان داده شده است. فعال سازی ( باز شدن ) کانال nAChR نیازمند اتصال دو مولکول استیل کولین به یکی از زیر واحد a می باشد.

 

کانال رسپتور گلوتامات ( GluR ) به سه زیر شاخه تقسیم می شود : NMDA ، Kainate و AMPA . تمام رسپتورهای گلوتامات با بهترین نحو به مولکول های گلوتامات متصل می شوند اما گرایش آن ها به اتصال با سایر آگونیست ها متغیر می باشد. زیر شاخه NMDA گرایش زیادی به اتصال با مولکول های NMDA دارد اما گرایش آن برای اتصال با مولکول های kainite یا AMPA پایین است. بنابراین کانال هایی که توسط رسپتور NMDA تشکیل شده اند می توانند توسط گلوتامات یا NMDA فعال شوند اما توسط AMPA یا kainite فعال نمی شوند. به طور مشابه کانالی که توسط رسپتور های AMPA تشکیل شده است می تواند توسط AMPA یا گلوتامات فعال شود اما توسط NMDA یا  kainite فعال نمی شود.

  

 

فصل 2 - بخش F3-1 ( کانال های یونی )

کانال های یونی :

کانال های یونی گروه خاصی از پروتئین ها هستند که یون های کوچک را مانند Na + , K+ , Ca2+ یا Cl- را هدایت می کنند. باز و بسته شدن کانال های یونی بستگی به ولتاژ غشاء یا اتصال مولکول های ( لیگاند ها ) به آن ها دارد. مکانیسم دقیق عمل آن ها هنوز به خوبی مشخص نشده است. با این وجود رمز و راز خاصیت انتخابی ان ها حل شده است.

 

کانال های پتاسیم :

بر طبق تعریف ، کانال پتاسیم به طور عمده یون های K⁺ را بدون انتقال Na⁺  یا Ca ²⁺ ، هدایت می کند. به یاد داشته باشید که یون های Na⁺ کوچک تر از یون های K⁺ هستند. به نظر شما چگونه کانال ها یون K⁺ را درست زمانی که از انتقال یون های کوچک تر ممانعت می کنند ، آن انتقال می دهند؟ جواب در انرژی هیدراسیون یون ها نهفته است.

قطر فیلتر های انتخاب گر کانال های پتاسیم( ناحیه ریز و باریک در شکاف کانال ) ، اندازه آن تقریبا با یون های Cs⁺ ( با قطر 3.3 ) هم اندازه است ؛ بنابراین یون های Cs⁺ بدون اتصال به مولکول دیگری می توانند از این کانال ها عبور کنند. اما برای حل این مشکل برای یون های کوچک ، آن ها توسط مولکول های آب احاطه می شوند. اولین پوسته هیدروژنی مولکول های K+ یا Na+ شامل شش مولکول آب می باشد. قطر مولکول بدون هیدروژن Na⁺ و K⁺ به ترتیب 1.96 و 2.66 می باشد. قطر موثر مولکول های آب در یون های هیدراته بزرگ تر از 2 می باشد. بنابراین ، برای عبور از فیلتر انتخابی ، یون های Na⁺ یا K⁺ باید چهار مولکول آب را از فرم اولیه هیدراته خود ، رها سازند و تنها دو مولکول ( یکی در جلو و یکی در عقب ) باقی می ماند. یون کوچک تر Na⁺ نیاز به انرژی دهیدراسیون بیشتری نسبت به K⁺ دارد ، زیرا قطر هسته آن با مولکول هایی که آن را پوشانده اند کمتر است و در نتیجه برهمکنش بیشتری با هم دارند. در نهایت ، عبور یون Na⁺ از میان کانال پتاسیم سخت تر از عبور یون های K⁺ می باشد. مشاهده شده است که یون لیتیم ( Li⁺ ) که قادر به عبور از کانال پتاسیم نمی باشد ، توسط فرآیندی که شرح داده شد نیز می تواند از آن عبور کند. کاتیون های دی والانت مانند Cs2⁺ نیز نمی توانند از میان این کانال عبور کنند زیرا انرژی هیدراسیون آن ها بسیار بیشتر از کاتیون های یک بار مثبت می باشد.

 

شکل 6 . عبور یون از کانال سدیم و پتاسیم. ( A ) : برای عبور از کانال پتاسیم ، یون مجبور است تعداد زیادی از مولکول های آبی که آن را احاطه کرده اند را رها سازد ، و تنها یک یا دو مولکول را یکی در جلو و دیگری را در عقب باقی بگذارد. ( B ) فیلتر انتخاب گر کانال سدیم ، بسیار باریک تر از کانال پتاسیم می باشد. این سبب می شود که یون های Na⁺ با سه مولکول آب از آن عبور کنند اما اندازه آن برای یون های K⁺ با سه مولکول آب کوچک است.

 

کانال سدیم :

در کانال سدیم ، یون های Na⁺ نفوذ پذیری بیشتری نسبت به K⁺ دارند. و این امر به دلیل وجود فیلتر انتخابی کانال های سدیم است که کمی بزرگ تر از کانال پتاسیم می باشند. اندازه ان برای عبور دادن یون Na⁺ با سه مولکول آب متصل شده به آن مناسب است ، اما برای یون K⁺ متصل به سه مولکول آب کافی نیست. بنابراین ، برای عبور از میان کانال سدیم ، یون Na⁺ لازم است که تنها سه مولکول ولی یون K⁺ لازم است چهار مولکول آب از صفحه هیدراسیون اولیه حذف کند. بنابراین انرژی لازم برای دهیدراسیون یون K⁺ بیشتر است از یون Na⁺ .

 

کانال کلسیم :

در کانال کلسیم ، نفوذ کاتیون های یک بار مثبت ( Na ⁺ و K⁺ ) سه برابر کمتر از نفوذ یون Ca ²⁺ می باشد. به نظر نمی رسد که این انتخاب یونی شامل هیدراسیون شود ، زیرا Ca ²⁺ هیدراته بسیار سنگین تر از Na+ است ، در صورتی که دایمر های غیر هیدراته Ca ²⁺ و Na⁺ تقریبا با هم برابرند. بنابراین چگونه کانال های کلسیم Ca ²⁺ را از Na⁺ انتخاب می کنند ؟

اگر چه نفوذ کاتیون های یک بار مثبت در کانال های کلسیم بسیار کمتر از غلظت یونی نرمال است ، بیشتر جریان کاتیون های یک بار مثبت در غیاب Ca ²⁺ و سایر دو بار مثبت ها دیده می شود. این فرآیند نشان می دهد که کانال کلسیم برای یون های یک بار مثبت و دو بار مثبت قابل نفوذ است ، اما قابلیت انتخابی از رقابت میان یون ها ناشی می شود. کانال های کلسیم دارای بار منفی در سایت های اتصال هستند برای این که انتقال یون ها را تسهیل نمایند. یون های یک بار مثبت نمی توانند به سادگی با Ca ²⁺ در سایت اتصال رقابت کنند. این نظریه به صورت آزمایشگاهی انجام گرفته و به ثبت رسیده است. در کانال های کلسیم اگر بار منفی رزدیو گلوتامات در موجود در منفذ به لیزین شارژ مثبت جهش یابد ، کانال کلسیم بسیار به یون های Na+ و Ba2+ قابل نفوذ خواهد شد. ( منبع ) و بر عکس ، در کانال های سدیم ، جهش در لیزین های موجود در منفذ به گلوتامات ، سبب تغییر کانال های انتخاب گر Na+ به کانال های انتخاب گر Ca2+ می شود ( منبع )

 

ساختار کانال :

ساختار سه بعدی بسیاری از کانال ها هنوز شناخته نشده است. به هر حال ، از طریق ویژگی هیدروفوبیسیته سکانس های آمینو اسید ها ، امکان به دست آوردن ساختار اغلب کانال ها وجود دارد.

 

کانال های K :

انواع مختلفی از کانال های پتاسیم وجود دارد. اکثر کانال های K مشاهده شده دارای چهار زیر واحد هستند که هر کدام از آن ها همولوگ پروتئین Shaker می باشند. ( شکل 7 ) . ویژگی هیدروفوبیسیته نشان می دهد که آن دارای شش قطعه هیدروفوبیک است که به صورت S1-S6 نشان داده شده اند. این قطعات بسیار شبیه به دامین های گذرنده از غشاء هستند. سایر نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که ناحیه P در درون منفذ کانال ها وجود دارد. این ساختار دامین پروتئین Shaker در شکل 8 نشان داده شده است.

شکل 7

سکانس های آمینو اسید پروتئین Shaker

شکل 8 . ساختار دومین های پروتئین Shaker

 

 

 

شکل 9. رسم شماتیک از کانال های پتاسیم Shaker که از چهار پروتئین تشکیل شده است. منفذ کانال توسط چهار ناحیه P تشکیل می شود. ( فقط سه تا از آن ها نشان داده شده است )

 

کانال های Na و Ca

کانال Na یا Ca شامل زیر واحد های اصلی تشکیل دهنده منفذ و گاهی سایر زیر واحد های کمکی هستند. زیر واحد های تشکیل دهنده اصلی ، زیر واحد α خوانده می شوند که می توانند به چهار دامین مشابه تقسیم شوند. هر دامین آنالوگ پروتئین Shaker با شش قطعه گذرنده از غشاء و ناحیه P می باشد. اگر چه زیر واحد α برای تشکیل کانال یونی کافی می باشد.

شکل 10. دامین های ساختاری زیر واحد α در کانال Na یا Ca

 

کانال های سیناپسی ( سیناپتیک )

کلاس های بسیاری از کانال های یونی در سیناپس های ( اتصالات میان سلول های عصبی ) واقع شده اند. ساختار آن ها در صفحه بعد شرح داده شده است.

فصل دوم بخش F3 ( کانال های یونی )

کانال های یونی :

اطلاعات پایه درباره کانال های یونی

طبقه بندی و نامگذاری کانال های یونی

 

مقالات مروری :

General

• The Voltage Sensor in Voltage-Dependent Ion Channels - Physiol. Review, 2000.
• Ion channel genes and human neurological disease: Recent progress, prospects, and challenges - PNAS, 1999.

Potassium Channels

• Structure and Function of Kv4-Family Transient Potassium Channels - Physiol. Review, 2004.
• Evidence for Mitochondrial K⁺ Channels and Their Role in Cardioprotection - Circulation Research, 2004.
• A-type potassium currents in smooth muscle - Am. J. Physiol., 2002.
• Potassium Channel Function in Vascular Disease - Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology, 2001.
• Potassium Channels: Molecular Defects, Diseases, and Therapeutic Opportunities - Pharmacological Reviews, 2000.

Sodium Channels

• Inherited disorders of voltage-gated sodium channels - J. Clin. Invest., 2005.
• Regulation of the epithelial sodium channel by accessory proteins - Biochem., 2003.
• Epithelial Sodium Channel - Physiol. Review, 2002.

Calcium Channels

• The L-type calcium channel in the heart - J. Clin. Invest., 2005.
• Ca²⁺ Channels As Integrators of G Protein-Mediated Signaling in Neurons - Mol. Pharm., 2004.
• Dissecting the functional role of different isoforms of the L-type Ca²⁺ channel - J. Clin. Invest., 2004.
• Subunit of Voltage-activated Calcium Channels - J. Biol. Chem., 2003.
• Molecular Physiology of Low-Voltage-Activated T-type Calcium Channels - Physiol. Review, 2002.

Chloride channels

• Molecular Structure and Physiological Function of Chloride Channels - Physiol. Review, 2002.
• Regulation of the Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator Cl Channel by Its R Domain - J. Biol. Chem., 2001.
• Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator: Structure and Function of an Epithelial Chloride Channel - J. Biol. Chem., 2000.

Synaptic Channels

• Molecular Structure and Physiological Functions of GABA_B Receptors - Physiol. Review, 2004.
• Emerging structural explanations of ionotropic glutamate receptor function - FASEB J., 2004.
• N-Methyl-D-aspartate Receptors: Subunit Assembly and Trafficking to the Synapse - J. Biol. Chem., 2004.
• Structure and Function of the Glycine Receptor and Related Nicotinicoid Receptors - J. Biol. Chem., 2004.
• Glycine and N-Methyl-D-Aspartate Receptors: Physiological Significance and Possible Therapeutic Applications - Pharmacological Reviews, 1998.

Other Channels

• Calcium/Calmodulin Modulation of Olfactory and Rod Cyclic Nucleotide-gated Ion Channels - J. Biol. Chem., 2003.
• TRPV4 calcium entry channel: a paradigm for gating diversity - Am. J. Physiol., 2003.
• TRP Channel Proteins and Signal Transduction - Physiol. Review, 2002.
• Cyclic Nucleotide-Gated Ion Channels - Physiol. Review, 2002.
• Voltage-Gated Proton Channels and Other Proton Transfer Pathways - Physiol. Review, 2002.

Sites of Interest:

Ion Channels, Transmitters, Receptors, and Disease

The Ligand-gated Ion Channel Database

فصل 2- بخش F2 ( خانواده ایمنوگلوبولین ها )

خانواده ایمنوگلوبولین ها :

این خانواده از پروتئین ها سیگنال ها را برای پاسخ های ایمنی انتقال می دهند. هر کدام از آن ها دارای یک یا دو قطعه گذرنده از غشاء می باشند. ایمنوگلوبولین ( آنتی بادی ) دارای چهار رشته پپتیدی می باشد : دو رشته سنگین و دو رشته سبک. V_H و C_H دامین های تغییر پذیر و حفاظت شده رشته سنگین را شامل می شوند ، V_L و C_L نیز برای رشته سبک می باشند. دامین متغیر ، سایت اتصال آنتی ژن ها می باشد. برای فرستادن سیگنال به رون سلول ، این کلاس از پروتئین ها عموما به پروتئین بدون رسپتور تیروزین کیناز که در سطح سیتوزولی غشای پلاسمایی قرار گرفته شده است ، متصل می شود.( فصل ششم بخش E )

شکل 2-F-2

شکل ترسیمی ساختار پروتئین های خانواده ایمنوگلوبولین

فصل 2 - بخش F1

G- پروتئین به همراه رسپتور ها :

نقش اصلی آن انتقال سیگنال ها به درون سلول می باشد ( فصل 6 بخش D ). آن ها توسط هفت قطعه گذرنده از غشاء مشخص می شوند. این کلاس از پروتئین های غشایی ، می تواند با طیف وسیعی از تحریکات شامل فوتون ها ، آمین ها ، هورمون ها ، نوروترانسمیتر ها و پروتئین ها واکنش نشان دهد. برخی از تحریکات به حلقه خارج سلولی رسپتور متصل می شوند و برخی دیگر ممکن است از ناحیه گذرنده از غشاء نفوذ کنند.

شکل 2-F-1 : ( a ) رسم شماتیک از توپولوژی G-پروتئین همراه رسپتور که توسط هفت قطعه گذرنده از غشاء مشخص می شود. هیچ یک از ساختار های این پروتئین تاکنون به خوبی شناخته نشده اند اما انتظار می رود ساختار گذرنده از غشای آن بسیار مشابه با باکتریورودوپسین ( پمپ پروتونی ) باشد که در شکل ( b ) و ( c ) نشان داده ده است.  PDB ID = 1AT9

 

مشاهدات :

 

Schematic presentation of the general structure of GPCRs and receptor-ligand interactions - J. Biol. Chem., 1998.

Database:

GPCRDB: G-Protein-Coupled Receptor Database

فصل 2- بخش F ( پروتئین های غشایی )

پروتئین های غشایی :

 

پروتئین های گذرنده از غشاء :

G- پروتئین به همراه رسپتور های متصل شونده ( G-protein coupled receptors )

خانواده ایمنوگلوبولین

پروتئین های انتقالی

• کانال های یونی

پروتئین های متصل شونده به غشاء :

 

Ras, v-Src and others

Review Articles:

Membrane Protein Structural Biology Minireview Series - J. Biol. Chem., 2001.

• How Membranes Shape Protein Structure
• Structure and Assembly of b-Barrel Membrane Proteins
• Detergents as Tools in Membrane Biochemistry
• Membrane Targeting by C1 and C2 Domains

Nucleotide receptors: an emerging family of regulatory molecules in blood cells - Blood, 2001.

 

فصل2-بخش E-3 ( مکانیسم کاتالیکی آنزیم ها )

مکانیسم کاتالیکی آنزیم ها :

از نمودار زیر این نتیجه این سوال که چگونه آنزیم ها واکنش ها را تسریع می کنند ، به دست می آید. علت این است که آن ها می توانند انرژی فعال سازی را که سوبسترا و محصولات را از هم جدا می کند را کاهش دهند. برای مثال انرژی کووالان میان دو اتم در حدود 50 تا 200 کیلو کالری بر مول می باشد که این انرژی بسیار بالاتر از انرژی حرارتی در دمای اتاق ( 6/0 کیلوکالری بر مول )می باشد. بنابراین ، پیوند کووالان تمایلی برای شکسته شدن در صورت فقدان برهمکنش های خارجی ، ندارد. آنزیم ها می توانند محیط مناسبی را برای ایجاد انرژی فعال سازی ( سد انرژی ) ایجاد کنند.

 

شکل 2-E-3 : نمودار انرژی آزاد واکنش آنزیمی. سوبسترا ( s ) مولکولی است که آنزیم بر روی آن عمل می کند. P محصولات واکنش را نشان می دهد. محور افقی ( جهت واکنش ) تغییرات ممتد را از S به P نمایش می دهد.

مکانیسم دقیق کاهش انرژی فعال سازی بستگی به سیستم های خاص دارد. RNase A مثالی بسیار جالب در این مورد می باشد. این آنزیم می تواند مولکول هایRNA را به وسیله واکنش هیدرولیز بشکند ، اما تاثیری بر روی DNA ندارد. در فصل سوم ، ما خواهیم دید که DNA و RNA فقط در یک مولکول اتم اکسیژن با هم تفاوت دارند که همین تفاوت سبب ایفای نقش حیاتی مکانیسم کاتالیزوریRNase Aشده است.

شکل 2-E-4:

(a ) واکنش هیدرولیز که توسط RNase A کاتالیز می شود.مولکول RNA رشته ای از نوکلئوتید هاست که توسط پیوند فسفودی استری به هم متصل شده اند ، که این پیوند ها توسط RNase A شکسته می شوند. این شکل فقط دو نوکلئوتید مجاور را برای محل سایت برش نشان می دهد.

( b ) محصولات میانی ( حالت گذار ) این واکنش.

 

شکل 2-E-5 : مکانیسم کاتالیکی RNase A که شامل دو رزدیو مهم می باشد : His-12 وHis-119 .

( a ) حالت گذار از انتقال الکترون از  His-12به  His-119با عبور از میان OH-2َ تشکیل می شود. ( b ) پس از این که حالت گذار شکل گرفت ، الکترون می تواند از His-119 به His-12 انتقال یابد و محصول نهایی تشکیل گردد. DNA فاقد OH- 2َ حیاتی برای این واکنش می باشد بنابراین توسط RNase A نمی تواند کاتالیز شود.

 

 

فصل 2- بخش E-1 ( طبقه بندی آنزیم ها )

طبقه بندی آنزیم ها :

بر اساس واکنش کاتالیکی ، کمیته نامگذاری انجمن بین المللی بیوشیمی و زیست شناسی مولکولی ( IUBMB ) طبقه بندی زیر را پیشنهاد می دهد :

1- اکسیدورداکتاز ها : واکنش های گوناگون اکسیداسیون – کاهش را کاتالیز می کنند. از اسامی معمول این گروه می توان به دهیدروژناز ، اکسیداز ، رداکتاز ( ردوکتاز ) و کاتالاز اشاره کرد.

2- ترانسفراز ها : انتقال گروهی ( مثل استیل ، متیل ، فسفات و غیره ) را کاتالیز می کنند. از آنزیم های معمول آن می توان به استیل ترانسفراز ، متیلاز ، پروتئین کیناز و پلیمراز اشاره کرد. این سه زیر گروه اصلی نقش های مهمی را در تنظیمات فرایند های سلولی بر عهده دارند. واکنش شیمیایی در شکل E-1-2 نشان داده شده است. پلیمراز برای سنتز DNA و RNA ضروری می باشد.

3- هیدرولاز ها : واکنش های هیدرولیز را زمانی که مولکول به دو یا چند مولکول دیگر با اضافه شدن آب تجزیه می شود را کاتالیز می کنند. چند نمونه معمول آن ها در زیر آمده است :

 

· پروتئاز ها : مولکول های پروتئین را تجزیه می کند. مثال : HIV پروتئاز و کسپاز ( کاسپاز ) . HIV پروتئاز برای همانند سازی HIV ضروری می باشد. کاسپاز نقش مهمی را در آپوپتوزیس ( مرگ برنامه ریزی شده سلول ) ایفا می کند.

· نوکلئاز ها : اسید های نوکلئیک ( RNA , DNA ) را تجزیه می کنند. بر اساس نوع سوبسترا ، آن ها به دو گروه RNase و DNase تقسیم می شوند. RNase هیدرولیز RNA را کاتالیز می کند و DNase بر روی DNA اثر می کند. همچنین آن ها به دو گروه اگزونوکلئاز و اندونوکلئاز نیز تقسیم می شوند. اگزونوکلئاز ها از یک انتهای DNA یا RNA به صورت ممتد تک نوکلئوتید ها را تجزیه می کند. اندونوکلئاز ها DNA یا RNA را در سایت های درونی تجزیه می کنند.

· فسفاتاز ها : دفسفریلاسیون ( حذف گروه فسفر ) را کاتالیز می کنند. برای مثال : کالسینئورین ( calcineurin ) . دارو های سرکوب کننده ایمنی (  immunosuppressive drugs  ) FK506 و سایکلوسپورین A (   Cyclosporin A ) بازدارنده های کالسینئورین هستند.

 

4- لیاز ها : برش پیوند های C-C, C-O, C-S و C-N را به شیوه دیگری متفاوت از هیدرولیز و اکسیداسیون ، کاتالیز می کنند. اسامی معروف این گروه شامل دکربوکسیلاز و آلدولاز می باشد.

5- ایزومراز ها : بازآرایی اتمی را در مولکول ها را کاتالیز می کنند. مثال های آن شامل روتاماز ، پروتئین دی سولفید ایزومراز (PDI ) ، اپی مراز و راسماز می باشد.

6-  لیگاز ها : هنگامی که دو مولکول به هم متصل می شوند ، واکنش را کاتالیز می کند. مثال های آن شامل پپتید سنتاز ، آمینواسیل – tRNA سنتتاز ، DNA لیگاز و RNA لیگاز می باشد.

 

کمیته IUBMB همچنین زیر شاخه و زیر زیر شاخه ها را نیز معین کرده است. برای هر آنزیم یک عدد EC ( کمیسیون آنزیم ) اختصاص داده شده است . برای مثال عدد EC آنزیم کاتالاز ، EC1.11.1.6. می باشد. عدد اول نشان می دهد که آنزیم به گروه اکسیدورداکتاز ها ( کلاس 1 ) اختصاص دارد. اعداد بعدی زیر گروه و زیر زیر گروه را معین می کنند.

شکل 2-E-1 : سه واکنش تنظیم کننده شیمیایی مهم.

( a ) استیلاسیون : اضافه شدن گروه استیل به گروه R آمینواسید لیزین توسط استیل ترانسفراز . ( b ) متیلاسیون : افزوده شدن گروه متیل به باز های DNA ( و همین طور سیتوزین ) توسط متیلاز. ( c ) فسفریلاسیون : اضافه شدن گروه فسفات به گروه R تیروزین ، سرین یا ترئونین ( فقط تیروزین نشان داده شده است ) توسط پروتئین کیناز.

 

 

 

 

شکل 2-E-2  : نقش روتاماز و PDI . واکنش توسط دو آنزیم کاتالیز می شود که به رشته پپتیدی کمک می کنند تا به ساختار سه بعدی درست ،  پیچش یابند.

 

فصل 2 - بخش E-2 ( بازدارنده های آنزیمی )

بازدارنده های آنزیمی :

تعداد بسیاری از داروها بازدارنده آنزیم ها می باشند که به دو نوع مختلف تقسیم می شوند : مهارکننده های رقابتی و مهار کنده های غیر رقابتی. مهار کننده رقابتی مستقیما سایت فعال را قبل از این که سوبسترا به آن متصل شود را اشغال می کند. مهار کننده غیر رقابتی سایت فعال را اشغال نمی کند ، اما به ناحیه دیگری متصل می شود که به نحوی مانع فعالیت کاتالیکی می شود.

مسدود کننده پروتئاز HIV یک مهار کننده رقابتی است که در شکل زیر نشان داده شده است :

مقالاتی جهت بررسی :

The Serpins Are an Expanding Superfamily of Structurally Similar but Functionally Diverse Proteins - J. Biol. Chem., 2001.

فصل 2- بخش E ( آنزیم )

آنزیم

 

آنزیم ها کاتالیست های واکنش های بیوشیمیایی درون سلولی هستند. اکثر دارو ها بازدارنده آنزیم ها هستند.

 

از آنزیم های شاخص که به عنوان هدف دارویی ( drug targets ) استفاده می شوند :

·  HIV پروتئاز : آنزیم ضروری برای همانند سازی HIV می باشد. بازدارنده آن قابلیت کنترل ایدز را دارد.

·  آنزیم مبدل ( معکوس کننده ) Angeiotensin  ( ACE ) : انقباض رگ های خونی را تسریع و تسهیل می کند ( پیشروی روند را زیاد می کند ). بازدارنده آن به طور وسیعی جهت درمان فشار زیاد خون و نارسایی تراکمی قلب به کار می رود.

 

· HMG-CoA reductase : برای سنتر کلسترول ضروری می باشد. بازدارنده ای می باشد که ( مثل استاتین ) می تواند سطح کلسترول را پایین بیاورد.

·  cGMP فسفودی استراز : تبدیل cGMP را به GMP کاتالیز می کند. هدف بسیار معروفی جهت داروهای مورد استفاده برای درمان ناتوانی جنسی مردان (Viagara ) می باشد. 

· کلسینئورین ( calcineurin ) : فسفاتازی است که نقش مهمی را در پاسخ های ایمنی ایفا می کند. که هدفی برای دارو های متوقف کننده سیستم ایمنی ( immunosuppressive ) مانند FK506 و cyclosporin A می باشد.

مقالاتی جهت بازدید :

Matrix Metalloproteinases and Tissue Inhibitors of Metalloproteinases - Circulation Research, 2003.

RNase P: Variations and Uses - J. Biol. Chem., 2002.

Matrix metalloproteinases: effectors of development and normal physiology - Genes and Development, 2000.

فصل 2 -بخش D ( ساختار سه بعدی )

ساختار 3D ( سه بعدی ) :

ساختار 3D ( ساختار سه بعدی) ، ساختار سوم نیز خوانده می شود. اگر پروتئین حاوی بیش از یک پلی پپتید باشد ، پروتئین دارای ساختار چهارم نیز می شود که این ساختار در واقع وابستگی میان پلی پپتید های پروتئین ( زیر واحد های آن ) را بیان می کند. ( وابستگی و ارتباط میان زیر واحد ها سبب ایجاد ساختار می شود.)

 

شکل 2-D-1: ساختار 3D آنزیم RNase A که به صورت روبان ( رشته ) نشان داده شده است. ساختار اتمی آن را می توانید از بانک اطلاعات پروتئینی ( PDB ) به دست آورید.( 1RCN= PDB ID )

 

کریستالوگرافی اشعه X و NMR دو تکنیک اصلی آزمایشگاهی برای تعیین ساختار سه بعدی ماکرومولکول ها می باشند. PDB سایت بسیار مهمی برای اطلاعات ساختاری ماکرومولکول ها می باشد که به راحتی به وسیله PDB ID   ( نشانه = ID ) ماکرومولکول ها می توان به آن ها دست یافت .

 

سایت هایی برای علاقمندان :

Crystallography 101 - By Bernhard Rupp

The Basics of NMR - By Joseph P. Hornak

NMR Knowledge Base - From John Wiley & Sons

2D NMR Spectroscopy - By Marc Bria

معرفی سایت

سلام

چه عجب !!

دانشگاه پیام نور در ایران افتخار داده و برای اولین بار با شعار  " آموزش عالی برای همه و در همه جا و همه وقت " شروع به پخش دروس مختلف رشته های گوناگون با فرمت پاورپوینت کرده ، که به نظر من واقعا دستشون درد نکنه و امیدورام که بقیه هم یاد بگیرن !

اما متاسفانه ۲ مشکل اساسی وجود داره :اول این که تو این سایت  پاورپوینت سلولی و مولکولی پیدا نمی کنین ( چون تو این دانشگاه این رشته تدریس نمی شه ) و دوم این که حجم مطالب بالاست. توصیه می کنم با این سرعت اینترنت تو ایران حتما از نرم افزار های کمکی  دانلود استفاد کنید. مثلا DAP

صفحه اصلی سایت

صفحه مربوط به رشته زیست شناسی ( کارشناسی )

 

فصل2 -بخش c ( موتیف های پروتئینی و دامین ها )

موتیف های پروتئینی و دامین ها ( دومین ها ) :

موتیف ناحیه ( دامین ) مشخصی است که دارای 2 یا چند آلفا هلیکس یا صفحه بتا می باشد. موارد معمول ان شامل : coiled-coil , helix-loop-helix ,zinc finger , leucine zipper  و غیره می باشد.

همچنین بسیاری از پروتئین ها دارای دامین های خاصی هستند . مثل SH2 domain

سایت هایی برای علاقمندان :

دامین های پروتئینی

موتیف

مقالات جهت بررسی بیشتر :

The ACT Domain: A Small Molecule Binding Domain and Its Role as a Common Regulatory Element - J. Biol. Chem., 2006

Protein families and RNA recognition - FEBS J., 2005

The RNA recognition motif, a plastic RNA-binding platform to regulate post-transcriptional gene expression - FEBS J., 2005

The double-stranded RNA-binding motif, a versatile macromolecular docking platform - FEBS J., 2005

PDZ proteins retain and regulate membrane transporters in polarized epithelial cell membranes - Am. J. Physiol., 2005

Neuronal PDZ Domains: A Promising New Molecular Target for Inhaled Anesthetics? - Molecular Interventions, 2004

The role of nuclear Y-box binding protein 1 as a global marker in drug resistance - Mol. Cancer Ther., 2004

U2AF homology motifs: protein recognition in the RRM world - Genes and Devel., 2004

Properties and Functions of GAF Domains in Cyclic Nucleotide Phosphodiesterases and Other Proteins - Mol. Pharm., 2004

Structural and Evolutionary Relationships among Protein Tyrosine Phosphatase Domains - Molecular and Cellular Biology, 200

PDZ Domains: Structural Modules for Protein Complex Assembly - J. Biol. Chem., 2001

PDZ Protein Interactions Regulating Glutamate Receptor Function and Plasticity - J. Cell Biology, 2001

All in the Family: the BTB/POZ, KRAB, and SCAN Domains - Molecular and Cellular Biology, 200

 

قابل توجه دوستان عزیز : لینک هایی که الان در سایت قرار گرفته اند و به خود کتاب Molecular Biology Web Book بر می گردند و هنوز ترجمه نشده اند ، به زودی با لینک ترجمه شده جایگزین می شوند اما لینک هایی که خارج از کتاب فوق باشند ، در دستور کار ترجمه ما نیست ؛ و زحمت ترجمه باشه مال خودتون !!!

 

فصل 2 - بخش c ( صفحه بتا )

رشته بتا ، صفحه بتا و beta barrel  :

رشته بتا :

در رشته بتا زاویه پیچش N-Ca-C-N در اسکلت ( ساختار اصلی ) تقریباً 120 درجه می باشد. شکل زیر ساختار فرضی رشته بتا را نشان می دهد. دقت کنید که رشته های کناری دو رزدیو مجاور این طرح در مسیر مخالف از اسکلت اصلی قرار دارند.

 

شکل 2-C-6 : رشته فرضی بتا

 

صفحه بتا :

صفحه بتا دارای 2 یا چندین رشته بتا می باشد که به وسیله پیوند هیدروژنی به هم متصل شده اند. دورشته بتا در صورتی که در مسیر مشابهی از یک انتها ( N یا C  ) به سمت انتهای دیگر مرتب شوند ، ممکن است که موازی شوند و یا اگر آن ها در مسیر های مخالف مرتب شوند موازی و معکوس ( anti parallel ) می شوند.

 2-C-7 : ساختار صفحه بتا موجود در RNase A . این شکل فقط اتم های ساختار اصلی را نشان می دهد البته به استثنای هیدروژن ها .RNase A شامل تک رشته پپتیدی می باشد که در اتصالات میان ۴b , 6b پیچش ایجاد می کند ( نشان داده نشده است ). بنابراین دو رشته مواز و معکوس می باشند.

Beta barrel  :

بسیار مشابه با صفحه بتا می باشد.

تصاویر online : پورین ، تصاویر بیشتر

فصل 2 - بخش c-2 ( آلفا هلیکس )

آلفا هلیکس:

آلفا – هلیکس دارای ویژگی های زیر می باشد:

• هر 3.6 رزدیو یک پیچش ( turn ) را می سازد.
• فففاصله میان دو پیچه 54. نانومتر می باشد.
• C=O یا N-H هر پیچه دارای پیوند هیدروژنی با N-H یا C=O مجاورش می باشد.

 

پیوند هیدروژنی نقش پایداری را در ساختمان آلفا هلیکس ایفا می کند. بنابراین اندازه و شارژ رشته های کناری نیز فاکتور های مهمی می باشند. آلانین دارای گرایش ( تمایل طبیعی ) بیشتری نسبت به پرولین برای تشکیل آلفا هلیکاز دارد.

آلفا هلیکس می تواند دارای پیچش به سمت راست یا پیچش به سمت چپ باشد. همان طور که در شکل زیر نمایش داده شده است :

 

شکل 2-C-4 : ساختار آلفا هلیکس. ( a ) نمونه فرضی آلفا هلیکس راست گرد. C : سبز ، O : قرمز ،  N : آبی و H : نشان داده نشده اند. پیوند هیدروژنی : خطوط ( b ) پراکنده آلفا هلیکس راست گرد بدون نشان دادن اتم ها ( c )  : آلفا هلیکس چپ گرد.

 

آلفا هلیکس آمفی پاتیک

در الفا هلیکس امفی پاتیک ، یکی طرف هلیکس دارای آمینو اسید هیدروفیلیک بیشتر و طرف دیگر دارای آمینو اسید های هیدروفوبیک بیشتر می باشد. توالی آمینو اسید ها در آلفا هلیکس آمفی پاتیک در هر 3 تا 4 رزدیو دارای تناوب میان رزدیو های هیدروفیلیک و هیدروفوبیک می باشد ، بنابراین الفا هلیکس در هر 3.6 رزدیو یک پیچه ( turn ) را می سازد. مثالی در زیر نشان داده شده است :

 

 

  2-C-5

ساختار آلفا هلیکس آمفی پاتیکCAP18 مولکولی است که می تواند به اندوتوکسین باکتریایی متصل شود.(a ) توالی آمینو اسید های بخش آمفی پاتیک CAP18 . رزدیو های هیدروفوبیک توسط خطوط قرمز محصور شده اند.( b ) ساختار سه بعدی که توسط NMR مشخص شده است. رزدیو های هیدروفوبیک در سمت پایین مشخص شده اند.PDB ID = 1LYP

فصل 2 بخش c-1 ( پیوند هیدروژنی )

پیوند هیدروژنی :

پیوند هیدروژنی توسط 3 اتم شکل می گیرد : یک اتم هیدروژن و دو اتم الکترونگاتیو که اغلب N یا O می باشند. اتم هیدروژنی که به یکی از این دو اتم به صورت کووالان متصل شده است را دهنده ( donor ) پیوند هیدروژنی می نامند. اتم الکترونگاتیو دیگر را نیز پذیرنده پیوند هیدروژنی می نامند . بنابر نتایج حاصله ، هر اتم الکترونگاتیو مقداری بار منفی با خود حمل می کند و اتم هیدروژن نیز مقدار کمی بار مثبت . در نتیجه اتم هیدروژن و پذیرنده پیوند هیدروژنی می توانند با برهمکنش ( واکنش ) جذب شونده داشته باشند.

طول پیوند هیدروژنی بستگی به پذیرنده ، دهنده و شرایط محیطی بستگی دارد. مقدار انرژی پیوند اغلب از 1 کیلوکالری بر مول تا 5 کیلوکالری بر مول متغیر است. این انرژی از انرژی کووالان کمتر است ، اما از انرژی حرارتی ( برابر با 6/ کیلوکالری بر مول در دمای اتاق ) بیشتر است. بنابراین ، پیوند هیدروژنی می تواند نیروی پایدار کننده قابل توجهی در ماکرو مولکول ها مثل پروتئین و اسید های نوکلئیک ایجاد کند.

زمانی که پیوند هیدروژنی تشکیل شده باشد ، فاصله میان دهنده و گیرنده تقریبا 28/ نانومتر می باشد. اتم هیدروژن به دهنده به صورت کووالان متصل باقی می ماند و فاصله آن ها از فاصله میان اتم هیدروژن و پذیرنده کوتاه تر است.

 

شکل 2-C-3 : پیوند هیدروژنی

 ( a ) شکل اصلی . D = donor ، A= acceptor

( b ) پیوند هیدروژنی میان دو مولکول آب

( c ) پیوند هیدروژنی میان پلی پپتید برای مثال آلفا هلیکس یا میان صفحات بتا

( d ) پیوند هیدروژنی میان رزدیو 45 ( ترئونین ) RNase A و سوبسترای تیمین خودش

 

فصل دوم -بخش C ( ساختار دوم )

ساختار دوم :

در پروتئین، ناحیه ( دامین ) اصلی ممکن است ساختار های خاصی را مانند آلفا-هلیکس و صفحه بتا تشکیل دهد که آن ها ساختار دوم پروتئین را تشکیل می دهند

.

 

 

شکل 2-C-1 : ساختار دوم RNase A که حاوی 3 آلفا هلیکس و 7 رشته بتا می باشد.

( a)

 

( b )

: آلفا هلیکس و رشته بتا در RNase A .PDB ID = 1RCN   2-C-2

( a ) : رزدیو 1 تا 36 ( b ) : رزدیو 80 تا 85

انیمیشن- سری 2

برای مشاهده انیمیشن ها بر روی لینک های زیر کلیک کنید :

همانند سازی DNA

پروتئین Folding

سنتز پروتئین

چک پوینت ها و کنترل چرخه سلولی

غشای سلولی

نکته : برای ذخیره کردن فایل های فلش بر روی کامپیوتر از برنامه save flash استفاده کنید.

فصل 2- بخش B

پپتید ها :

پپتید ، رشته ای از آمینو اسید هاست که توسط پیوند پپتیدی به هم متصل شده اند. پلی پپتید ها به پپتید های طویلی گفته می شوند البته با در نظر گرفتن الیگوپپتید ها که پپتید های کوتاه هستند ( کمتر از 10 آمینو اسید ). پروتئین ها از یک یا چند پلی پپتید با بیشتر از 50 آمینو اسید ساخته شده اند.

ساختمان اولیه :

ساختمان اول پروتئین ها به توالی آمینو اسید ها بر می گردد. ( همان توالی آمینو اسید هاست ). آمینو اسید موجود در پپتید ها را رزدیو ( residue ) نیز می نامند.

شکل 2-B-1 

 توالی آمینو اسید ها ( ساختمان اولیه ) ریبونوکلئاز A یا RNase A . آنزیمی است که بر روی RNA فعالیت دارد. هر حرف یک آمینو اسد را نشان می دهد.

پیوند پپتیدی :

پیوند پپتیدی اتصالی میان دو آمینو اسید است که توسط واکنش تراکمی که در زیر نشان داده شده است ، شکل می گیرد :

شکل 2-B-2 : تشکیل پیوند پپتیدی توسط واکنش تراکمی

 

زاویه فای – سای :

به علت ساختار الکترونی خاص پیوند پپتیدی ، اتم های موجود بر رو انتها نمی توانند در اطراف پیوند بچرخند. بنابراین اتم های گروه ( O=C-N-H ) ) بر روی صفحه یکسانی که صفحه پپتیدی خوانده می شود ، ثابت می شوند Ca .اتم کربنی است که به گروه R متصل است.

شکل : 2-B-3صفحه پپتیدی ( ناحیه خاکستری ) و زاویه های f-Y را نشان می دهد. خطوط قرمز توسط تکرار -Ca-C-N-Ca تشکیل می شوند که اسکلت زنجیره پپتیدی می باشند.

  مطابق با قوانین ریاضی ، فای (f)  و سای  (Y) زاویه های دوسطحی هستند ( همچنین زاویه پیچشی نیز خوانده می شوند ) که به عنوان زاویه میان نقطه ای مشخص ( برای مثال Ca ) در انتهای 4 نقطه متوالی و صفحه ای مشخص ( برای مثال صفحه پپتیدی ) که توسط 3 نقطه دیگر اشغال شده ، تعریف می شود. در پپتید زاویه فای – سای به مقدار مشخصی محدود شده است ( مقدار خاصی دارد ). نمودار پراکندگی آن ها را صفحه راماچاندران می نامند.   سایت هایی برای علاقمندان : http://alpha2.bmc.uu.se/gerard/rama/ramarev.html : From Gerard J. Kleywegt at Uppsala University.