تنظیم همانندسازی DNA
تنظیم همانندسازی DNA
هنوز چگونگی تنظیم همانندسازی DNA در سلولهای مختلف معلوم نشده است. تا هنگامی که چگونگی القاء همانندسازی در سطح مولکولی مشخص نشود، جواب سوالات دیگر نیز امکانپذیر نخواهد بود و درک ما در همان حد ابتدایی باقی میماند. امروزه بنظر میرسد که با شناخت چگونگی همانندسازی رشته رهبر میتوان به بعضی از سئوالات پاسخ گفت و ممکن است راههای کنترل همانندسازی DNA در مدت کوتاهی که سلول میتواند یک چرخه همانندسازی را انجام دهد معلوم شود. در یک چرخه همانندسازی تنها یک بار از نقطه شروع استفاده میگردد. ممکن است پروتئین خاصی که شبیه پروتئین dnaA کلیباسیل میباشد، بنحوی ساختمان DNA را تغییر دهد که نقطه شروع مجددا ً نتواند برای همانند سازی مورد استفاده قرارگیرد و تا تغییرات فوق مجدد ا به حالت اولیه بازنگردند احتمال شروع همانندسازی وجود نخواهد داشت (تغییرات فوق میتواند شامل چرخه متیلاسیون دمتیلاسیون باشد). هنوز دلایل کافی در مورد وجود مکانیسمی که سبب ماهیت شیمیایی نقطه شروع میشود به دست نیامده است.
بعضی از اطلاعات ما در این زمینه میتواند از چگونگی تنظیم همانندسازی پلاسمیدها به دست آید. همانندسازی DNA پلاسمید ColE1 که در کلیباسیل وجود دارد از طریق بیوسنتز مولکول RNA تنظیم میشود. اگر RNA در جهت مخالف توالی DNA الگو ساخته شود (که معمولاً RNA پرایمر از روی آن ساخته میشود) از سنتز DNA به وسیله پرایمرهای RNA جلوگیری میگردد. به این نوع RNAها که از جهت مخالف DNA رونویسی میگردند Antisense RNA گفته میشود. گفته شده که این RNA ها با RNA های پرایمر پیوند هیدروژنی تشکیل میدهند و مانع شرکت آنها در بیوسنتز DNA میشوند. هنوز مکانیسم عمل و نوع علامتی که سبب شروع عملRNA Antisense میگردد معلوم نشده است.
اطلاعات قابل توجهی از تنظیم همانندسازی را میتوان در مورد پلاسمیدهای یوکاریوتها به دست آورد. DNA پلاسمید یوکاریوتها در طول حیات سلول تنها یک بار همانندسازی میکند و طبعاً در این مورد باید مکانیسمی وجود داشته باشد که تنها نقطه شروع یک بار فعالیت داشته باشد. مطالعه چگونگی تنظیم همانندسازی ویروس پلاپیلومای گاوی (BPV) نیز در این مورد میتواند راهگشا باشد، چرا که همانندسازی پلاسمید کنترل شده است و تعداد مولکولهای DNA پلاسمید به طور هماهنگ با تعداد کروموزومهای سلول میزبان تنظیم میشوند.
آیا غشاء در همانندسازی DNA و جدا شدن آن نقش دارد؟
هنوز معلوم نشده است که چگونه در هنگام تقسیم سلولی در هر یک از سلولهای دختر یک نسخه از کروموزومهای مادری قرار میگیرد. ممکن است بین غشاءهای سلول و هسته و یکی از نقاط کروموزومی رابطهای وجود داشته باشد ولی علیرغم تحقیقات زیاد هنوز شواهدی در مورد اتصال کروموزوم به غشاء وجود ندارد. برعکس شواهد موجود نشان میدهد که در هیچیک از فرآیندهای همانندسازی وجود غشاء سلولی الزامی نیست. ولی این بدان معنی نیست که اتصال اختصاصی غشاء در سلول و DNA به هیچ وجه وجود ندارد. تا کنون به علت دشواری جداسازی اجزاء غشاء سلولی از دیگر اجزاء سلولی بسیاری از سئوالات در این زمینه بیجواب مانده است.
در سلولهای یوکاریوتی آنزیمهای پلیمراز اختصاصی متعددی وجود دارند
اخیراً تلاش گستردهای برای شناخت جزئیات همانندسازی DNA یوکاریوتی بعمل آمده است. در کلیه سلولهای فوق سه نوع آنزیم DNA پلیمراز (
گاما)وجود دارند (جدول ).
گاما)وجود دارند (جدول ).آنزیم DNA پلیمراز آلفا که مسئولیت اصلی سنتز DNA را بعهده دارد مانند DNA پلیمراز III باکتریها عمل میکند. این آنزیم نیز مانند همتای خود در باکتری به صورت هولوآنزیمی میباشد که از چند پلیپپتید تشکیل شده است. وزن مولکول هولوآنزیم فوق 220 کیلودالتون میباشد. بزرگترین پلیپپتید این مجموعه آنزیمی که وزن مولکولی آن 15 کیلودالتون است دارای فعالیت پلیمرازی میباشد. هنوز همتای DNA پلیمراز I باکتریها در سلولهای یوکاریوتی یافت نشده است. بنظر میرسد که DNA پلیمراز دلتا (
) که از سلولهای تیموس گوساله تخلیص شده است دارای فعالیت شبه پلیمراز I باشد. اگر چه گمان میرود کهDNA پلیمراز بتا در امر ترمیم DNA دخیل باشد ولی هنوز عمل آن معلوم نشده است. در مورد DNA پلیمراز گاما اطلاعات بیشتری در دست میباشد. این آنزیم در میتوکندری (و یا شاید کلروپلاست) وجود دارد و مسئول همانندسازی DNA آن است. نحوه عمل این آنزیم به این صورت میباشد که ابتدا یک رشته از مارپیچ مضاعف را همانندسازی میکند (رشته H شکل زیر ) و موقعی که همانندسازی آن به نیمه رسید همانندسازی رشته دیگر (رشته L) آغاز میشود. همانگونه که انتظار میرود آنزیم توپوایزومراز وجود در میتوکندری با قطع و وصل مجدد مولکول DNA پیچهای زاید حاصل از همانندسازی را برطرف میکند و سبب جدا شدن رشتههای دختر از یکدیگر میشود.
) که از سلولهای تیموس گوساله تخلیص شده است دارای فعالیت شبه پلیمراز I باشد. اگر چه گمان میرود کهDNA پلیمراز بتا در امر ترمیم DNA دخیل باشد ولی هنوز عمل آن معلوم نشده است. در مورد DNA پلیمراز گاما اطلاعات بیشتری در دست میباشد. این آنزیم در میتوکندری (و یا شاید کلروپلاست) وجود دارد و مسئول همانندسازی DNA آن است. نحوه عمل این آنزیم به این صورت میباشد که ابتدا یک رشته از مارپیچ مضاعف را همانندسازی میکند (رشته H شکل زیر ) و موقعی که همانندسازی آن به نیمه رسید همانندسازی رشته دیگر (رشته L) آغاز میشود. همانگونه که انتظار میرود آنزیم توپوایزومراز وجود در میتوکندری با قطع و وصل مجدد مولکول DNA پیچهای زاید حاصل از همانندسازی را برطرف میکند و سبب جدا شدن رشتههای دختر از یکدیگر میشود.| همانندسازی مولکول DNA میتوکندری. ابتدا همانندسازی رشته H آغاز میشود. زمانی که سنتز از روی رشته H به نیمه راه رسید همانندسازی از رشته L نیز آغاز میگردد. |
ایجاد شرایط خارج سلولی جهت همانندسازیDNA ویروس SV40
برای مطالعه چگونگی همانندسازی سلولهای یوکاریوتی و بررسی نقش آنزیمهای مختلف در آن لازم است روشهایی که برای مطالعه همانندسازی DNA کلیباسیل مورد استفاده قرار میگیرند بکار گرفته شوند. پیشرفت اصلی شناسایی نحوه همانندسازی کلیباسیل با بکارگیری DNAهای ویروسی و پلاسمید کلیباسیل که خصوصیات شناخته شدهای دارند حاصل شد. برای مطالعه همانندسازی سلولهای یوکاریوتی نیز بررسی آدنوویروسهای آنها کمک موثری میکند. اگر چه مکانیسم همانندسازی ویروس تنها جابجایی و همانندسازی مرحلهای است و با همانندسازی کروموزومهای یوکاریوتی که از طریق ایجاد حباب صورت میگیرد متفاوت است معهذا میتوان از آنها به عنوان مدل استفاده کرد. در آدنوویروسها آنتیژن T ویروس SV40 که به وسیله ژن ویروسی بیان میشود برای همانندسازی لازم است بدین ترتیب که این آنتیژن با اتصال به چند نقطه اطراف نقطه شروع عمل خود را انجام میدهد. مطالعه دقیق اجزاء سیستم فوق میتواند ترکیب کامل هولوآنزیم پلیمراز آلفا را مشخص کند. این آنزیم تقریباً سنتز تمامی DNA را بعهده دارد و در آینده انتظار میرود اطلاعات بیشتری در مورد چگونگی سنتز پرایمرهای RNA در رشتههای رهبر و پیرو و نیز نقش توپوایزومرازها به دست آید. درک نقش انواع هیستونها در طول همانندسازی موضوع جالب دیگری است. اطلاعات موجود نشان میدهد که در حین همانندسازی آرایش نوکلئوزومی بهم نمیخورد. همانگونه که در فصول بعد خواهیم دید پروتئینهای تشکیلدهنده نوکلئوزوم در حین همانندسازی تقسیم نمیشوند بلکه به یکی از زنجیرهها متصل باقی میمانند. در خاتمه با مطالعه عمل آنتیژن T در القاء همانندسازی DNA ویروس SV40 چگونگی کنترل نقاط شروع متعدد کروموزومهای یوکاریوتی مورد بررسی قرار میگیرد. اگر چه درک مکانیسمهای فوق براحتی ممکن نیست ولی این موضوع میتواند اطلاعاتی در مورد چگونگی تنظیم رشد سلولی به دست بدهد.
+ نوشته شده در یکشنبه سی ام تیر 1387ساعت 11:14 توسط سلمان محمودزهی
|
