بروتين منشط الكاتابوليت

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
بروتين منشط الكاتابوليت (أزرق) مرتبط بقطعة من الحمض النووي (أحمر).

في علم الأحياء الخلوي ، يُعد بروتين منشط الكاتابوليت ( CAP )، المعروف أيضًا باسم بروتين مستقبل cAMP ( CRP )، منشطًا نسخياً عابرًا في البكتيريا ، حيث يحفز بشكل فعال بدء نسخ الحمض النووي من خلال التفاعل مع بوليميراز الحمض النووي الريبي بطريقة تؤدي إلى انحناء الحمض النووي. [ 1 ]

يعكس اسم بروتين CAP قدرته على التأثير في نسخ الجينات المشاركة في العديد من مسارات الهدم . فعلى سبيل المثال، عندما تكون كمية الجلوكوز المنقولة إلى الخلية منخفضة، تؤدي سلسلة من الأحداث إلى زيادة مستويات cAMP في سيتوبلازم الخلية ، ويستشعر بروتين CAP هذه الزيادة في مستويات cAMP، مما يؤدي بدوره إلى تنشيط نسخ العديد من جينات الهدم الأخرى.

يوجد بروتين CAP في المحلول على شكل ثنائي متجانس ، ويرتبط بجزيئين من جزيء cAMP الرابط بتأثير تعاوني سلبي . يعمل cAMP كمؤثر ألوستيري عن طريق زيادة ألفة CAP للحمض النووي DNA .

يرتبط بروتين CAP، عبر ربيطته من نوع cAMP، بمنطقة DNA تقع في اتجاه 5' من موقع ارتباط بوليميراز RNA، وينشط عملية النسخ من خلال تفاعلات بروتين-بروتين مع الوحدة الفرعية α لبوليميراز RNA. يحفز هذا التفاعل البروتيني تكوين معقد RNAP-المحفز المغلق، ويحوله إلى الشكل المفتوح.

يتميز بروتين CAP ببنية حلزونية-انعطافية-حلزونية مميزة تسمح له بالارتباط بالأخاديد الرئيسية المتتالية على الحمض النووي DNA. يُعزز الحلزونان البنية، حيث يُحدث كل منهما انعطافًا بزاوية 43 درجة، ليصل إجمالي الانعطاف في الحمض النووي إلى 94 درجة. [ 2 ] تتكون كل وحدة فرعية من CAP من نطاق ارتباط بالرابط في الطرف الأميني (CAP N ، الأحماض الأمينية 1-138) ونطاق ارتباط بالحمض النووي DNA في الطرف الكربوكسيلي (DBD، الأحماض الأمينية 139-209). [ 3 ] [ 4 ]

دور CAP في هدم السكريات

من الأمثلة على دور بروتين CAP أهميته البالغة في تنشيط قدرة بكتيريا الإشريكية القولونية على استقلاب اللاكتوز . يسمح مُركّب cAMP-CAP لإنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي بالارتباط بجينوم اللاكتوز (lac operon) ونسخ جيناته التي تُشفّر البروتينات اللازمة لتحليل اللاكتوز إلى جلوكوز وجالاكتوز . [ 3 ] [ 4 ] يُعدّ تنظيم جينوم اللاكتوز حيويًا لبكتيريا الإشريكية القولونية لأن الجلوكوز يُستقلب بسهولة أكبر، وبالتالي فهو مصدر كربون أكثر اقتصادية من اللاكتوز. لذا، تُفضّل الخلية الجلوكوز، ويؤدي وجوده إلى تثبيط جينوم اللاكتوز بغض النظر عن كمية اللاكتوز المُتاحة.

يُعدّ هذا الإيقاف المشروط للجينات المسؤولة عن استقلاب المواد الأقل تفضيلاً، والمعروف باسم كبت الكاتابوليت ، شائعًا في البكتيريا، ويلعب بروتين CAP دورًا هامًا فيه. فإلى جانب وظيفته في تنشيط أوبيرون اللاكتوز ، يؤدي CAP دورًا مشابهًا في منظم Mal ، [ 5 ] حيث يتحكم في التعبير عن جين malT ، وهو جين بالغ الأهمية في امتصاص واستقلاب المالتوديكسترين . [ 6 ]

مراجع

  1. ↑ بوسبي، ستيف؛ إبرايت، ريتشارد هـ (22 أكتوبر 1999). "تنشيط النسخ بواسطة بروتين منشط الهدم (CAP)". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 293 (2): 199-213 . doi : 10.1006/jmbi.1999.3161 . PMID 10550204 . 
  2. ↑ شولتز إس سي، شيلدز جي سي، ستيتز تي إيه (1991). "البنية البلورية لمركب CAP-DNA: ينحني الحمض النووي بزاوية 90 درجة" . مجلة ساينس . 253 (5023): 1001-1007 . Bibcode : 1991Sci...253.1001S . doi : 10.1126/science.1653449 . PMID 1653449. S2CID 19723922 .  
  3. 1 2 Busby S, Ebright RH (2001). "تنشيط النسخ بواسطة بروتين منشط الكاتابوليت (CAP)". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 293 (2): 199-213 . doi : 10.1006/jmbi.1999.3161 . PMID 10550204 . 
  4. 1 2 لوسون سي إل، سويجون دي، موراكامي كيه إس، دارست إس إيه، بيرمان إتش إم، إبرايت آر إتش (2004). " بروتين منشط الهدم: ارتباط الحمض النووي وتنشيط النسخ" . الرأي الحالي في البيولوجيا الهيكلية . 14 (1): 10-20 . doi : 10.1016/j.sbi.2004.01.012 . PMC 2765107. PMID 15102444 .  
  5. ↑ علم الأحياء الجزيئي، الطبعة الأولى (1999)، بقلم روبرت ف. ويفر. ص 193
  6. ↑ بوس دبليو، شومان إتش (1998). "نظام المالتوز/المالتوديكسترين في الإشريكية القولونية : النقل، والتمثيل الغذائي، والتنظيم" . مجلة علم الأحياء الدقيقة الجزيئية ، 62 (1): 204-229 . doi : 10.1128 / mmbr.62.1.204-229.1998 . PMC 98911. PMID 9529892 .