الاتجاهية (علم الأحياء الجزيئي)
 | تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . ( مايو 2023 ) |
الاتجاهية ، في علم الأحياء الجزيئي والكيمياء الحيوية ، هي التوجه الكيميائي من طرف إلى طرف لسلسلة واحدة من الحمض النووي . في سلسلة واحدة من الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين أو الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين ، تعني الاتفاقية الكيميائية لتسمية ذرات الكربون في حلقة النوكليوتيد البنتوز-السكر أنه سيكون هناك نهاية 5' (عادة ما تنطق "نهاية الخمسة الأوائل")، والتي غالبًا ما تحتوي على مجموعة فوسفات متصلة بذرة الكربون 5' من حلقة الريبوز ، ونهاية 3' (عادة ما تنطق "نهاية الثلاثة الأوائل")، والتي عادةً ما تكون غير معدلة من بديل الريبوز-OH. في حلزون الحمض النووي المزدوج ، تعمل السلاسل في اتجاهات متعاكسة للسماح باقتران القواعد فيما بينها، وهو أمر ضروري لتكرار أو نسخ المعلومات المشفرة.
لا يمكن تصنيع الأحماض النووية إلا في الجسم الحي في الاتجاه من 5' إلى 3'، حيث تعتمد البوليميرازات التي تجمع أنواعًا مختلفة من الخيوط الجديدة بشكل عام على الطاقة الناتجة عن كسر روابط ثلاثي فوسفات النوكليوسيد لربط أحادي فوسفات النوكليوسيد الجديد بمجموعة 3' - هيدروكسيل (−OH)، عبر رابطة فوسفوديستر . عادةً ما يُلاحظ أن المواضع النسبية للهياكل على طول خيوط الأحماض النووية، بما في ذلك الجينات ومواقع ربط البروتينات المختلفة ، إما في اتجاه المنبع (نحو الطرف 5') أو في اتجاه المصب (نحو الطرف 3'). (انظر أيضًا المنبع والمصب .)
ترتبط الاتجاهية بالمعنى ولكنها تختلف عنه . تتطلب عملية نسخ الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة من قالب الحمض النووي ثنائي السلسلة اختيار خيط واحد من قالب الحمض النووي كخيط القالب الذي يتفاعل مباشرة مع الحمض النووي الريبي الناشئ بسبب التسلسل التكميلي . لا يتم نسخ الخيط الآخر مباشرة، ولكن بالضرورة سيكون تسلسله مشابهًا لتسلسل الحمض النووي الريبي. تحدث مواقع بدء النسخ بشكل عام على كلا خيطي الحمض النووي للكائن الحي، وتحدد الموقع والاتجاه والظروف التي سيحدث فيها النسخ. إذا كانت النسخة تشفر بروتينًا واحدًا أو (نادرًا) أكثر ، فإن ترجمة كل بروتين بواسطة الريبوسوم ستستمر في اتجاه 5' إلى 3'، وستمتد البروتين من نهايته الأمينية نحو نهايته الكربوكسيلية . على سبيل المثال، في الجين النموذجي، يكون كودون البدء (5'-ATG-3') عبارة عن تسلسل DNA داخل السلسلة الحسية. تبدأ عملية النسخ في موقع أعلى (بالنسبة لشريط الإحساس)، ومع تقدمها عبر المنطقة، فإنها تنسخ 3'-TAC-5' من شريط القالب لإنتاج 5'-AUG-3' داخل mRNA (mRNA). يتم مسح mRNA بواسطة الريبوسوم من نهاية 5'، حيث يوجه كودون البداية دمج الميثيونين ( تستخدم البكتيريا والميتوكوندريا والبلاستيدات N - formylmethionine بدلاً من ذلك) عند الطرف N للبروتين. وفقًا للاتفاقية، يتم كتابة خيوط مفردة من تسلسلات DNA و RNA في اتجاه 5' إلى 3' باستثناء ما هو مطلوب لتوضيح نمط اقتران القواعد.
5'-نهاية
تشير النهاية 5' (تُلفظ "النهاية الأساسية الخمسة") إلى نهاية شريط الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي التي تحتوي على ذرة الكربون الخامسة في حلقة السكر في الديوكسي ريبوز أو الريبوز عند نهايتها. تسمح مجموعة الفوسفات المرتبطة بالنهاية 5' بربط نوكليوتيدتين ، أي الارتباط التساهمي لمجموعة فوسفات 5' بمجموعة هيدروكسيل 3' لنيوكليوتيد آخر، لتكوين رابطة فوسفودايستر . تمنع إزالة مجموعة فوسفات 5' عملية الربط. لمنع ربط الحمض النووي غير المرغوب فيه (على سبيل المثال ربط ناقل البلازميد ذاتيًا في استنساخ الحمض النووي )، يزيل علماء الأحياء الجزيئية عادةً مجموعة فوسفات 5' باستخدام فوسفاتاز .
الطرف 5' من الرنا الرسول الناشئ هو الموقع الذي يحدث فيه التغطية بعد النسخ ، وهي عملية حيوية لإنتاج الرنا الرسول الناضج. تزيد التغطية من استقرار الرنا الرسول أثناء خضوعه للترجمة ، مما يوفر مقاومة للتأثيرات التحللية للنوكليازات الخارجية . [1] يتكون من نوكليوتيد مثيل ( ميثيل غوانوزين ) مرتبط بالرنا الرسول في ارتباط نادر من 5' إلى 5' ثلاثي الفوسفات.
غالبًا ما تشير المنطقة المحاذية للجين 5' إلى منطقة من الحمض النووي لا يتم نسخها إلى الحمض النووي الريبي. تحتوي المنطقة المحاذية للجين 5' على مُروِّج الجين ، وقد تحتوي أيضًا على مُعزِّزات أو مواقع ربط بروتينية أخرى.
المنطقة غير المترجمة 5' (5'-UTR) هي منطقة من الجين يتم نسخها إلى mRNA، وتقع في نهاية 5' من mRNA. قد تكون هذه المنطقة من mRNA مترجمة أو غير مترجمة ، ولكنها عادة ما تشارك في تنظيم الترجمة. المنطقة غير المترجمة 5' هي جزء من الحمض النووي يبدأ من موقع الغطاء ويمتد إلى القاعدة قبل كودون بدء ترجمة AUG لتسلسل الترميز الرئيسي. قد تحتوي هذه المنطقة على تسلسلات، مثل موقع ربط الريبوسوم وتسلسل Kozak ، والتي تحدد كفاءة ترجمة mRNA، أو التي قد تؤثر على استقرار mRNA.
3'-نهاية
يُطلق على الطرف 3' (الطرف الأساسي الثلاثي) للخيط هذا الاسم لأنه ينتهي عند المجموعة الهيدروكسيلية للكربون الثالث في حلقة السكر ، ويُعرف باسم الطرف الذيلي . يُعد الهيدروكسيل 3' ضروريًا في تخليق جزيئات الحمض النووي الجديدة لأنه مرتبط بمجموعة الفوسفات 5' لنيوكليوتيد منفصل، مما يسمح بتكوين خيوط من النيوكليوتيدات المرتبطة.
يستطيع علماء الأحياء الجزيئية استخدام النيوكليوتيدات التي تفتقر إلى 3'-هيدروكسيل (ديديوكسي ريبونوكليوتيدات) لمقاطعة تكرار الحمض النووي . تُعرف هذه التقنية باسم طريقة إنهاء سلسلة الديدوكسي أو طريقة سانجر ، وتُستخدم لتحديد ترتيب النيوكليوتيدات في الحمض النووي .
الطرف 3' من الرنا الرسول الناشئ هو موقع تعدد الأدينيلات بعد النسخ ، والذي يربط سلسلة من 50 إلى 250 بقايا أدينوسين لإنتاج الرنا الرسول الناضج. تساعد هذه السلسلة في تحديد المدة التي يبقى فيها الرنا الرسول في الخلية، مما يؤثر على كمية البروتين المنتجة منه.
المنطقة المحاذية للطرف 3' هي منطقة من الحمض النووي لا يتم نسخها إلى mRNA الناضج، ولكنها موجودة بجوار الطرف 3' من الجين. كان يُعتقد في الأصل أن الحمض النووي المحاذية للطرف 3' لا يتم نسخه على الإطلاق، ولكن تم اكتشاف أنه يتم نسخه إلى RNA ويتم إزالته بسرعة أثناء معالجة النسخة الأولية لتشكيل mRNA الناضج. غالبًا ما تحتوي المنطقة المحاذية للطرف 3' على تسلسلات تؤثر على تكوين الطرف 3' من الرسالة. قد تحتوي أيضًا على معززات أو مواقع أخرى قد ترتبط بها البروتينات.
المنطقة غير المترجمة 3' ( 3'-UTR) هي منطقة من الحمض النووي يتم نسخها إلى mRNA وتصبح نهاية 3' للرسالة، ولكنها لا تحتوي على تسلسل ترميز البروتين. يُعتبر كل شيء بين كودون التوقف وذيل polyA غير مترجم 3'. قد تؤثر المنطقة غير المترجمة 3' على كفاءة ترجمة mRNA أو استقرار mRNA. كما تحتوي على تسلسلات مطلوبة لإضافة ذيل poly(A) إلى الرسالة، بما في ذلك الهكسانوكليوتيد AAAUAA.
انظر أيضا
قراءة إضافية
- هارفي لوديش؛ أرنولد بيرك؛ بول ماتسودايرا؛ كريس أ. كايزر (2004). علم الأحياء الخلوي الجزيئي (الطبعة الخامسة). مدينة نيويورك: دبليو إتش فريمان وشركاه. رقم ISBN 978-0-7167-4366-8.
روابط خارجية
- معجم مصطلحات علم الأحياء الجزيئي
