حلقة D

الموسوعة الحرة

في علم الأحياء الجزيئي ، حلقة الإزاحة أو حلقة D هي بنية DNA حيث يتم فصل سلسلتي جزيء DNA مزدوج السلسلة لفترة من الوقت ويتم الاحتفاظ بهما منفصلين بواسطة سلسلة ثالثة من DNA. حلقة R تشبه حلقة D، ولكن في هذه الحالة تكون السلسلة الثالثة عبارة عن RNA وليس DNA. تحتوي السلسلة الثالثة على تسلسل أساسي مكمل لواحد من السلسلتين الرئيسيتين ويقترن بها، وبالتالي يحل محل السلسلة الرئيسية التكميلية الأخرى في المنطقة. داخل تلك المنطقة، يكون الهيكل بالتالي شكلًا من أشكال DNA ثلاثي السلسلة . يوضح الرسم التخطيطي في الورقة التي قدمت المصطلح حلقة D بشكل يشبه الحرف الكبير "D"، حيث شكلت السلسلة المزاحة حلقة الحرف "D". [1]

تحدث حلقات D في عدد من المواقف الخاصة، بما في ذلك إصلاح الحمض النووي ، وفي التيلوميرات ، وكبنية شبه مستقرة في جزيئات الحمض النووي الدائري للميتوكوندريا .

في الميتوكوندريا

اكتشف الباحثون في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في عام 1971 أن الحمض النووي الدائري للميتوكوندريا من الخلايا النامية يتضمن جزءًا قصيرًا من ثلاثة خيوط أطلقوا عليها حلقة الإزاحة. [1] ووجدوا أن السلسلة الثالثة كانت جزءًا مكررًا من السلسلة الثقيلة (أو سلسلة H) من الجزيء، والتي أزاحتها، وكانت مرتبطة بالهيدروجين بالسلسلة الخفيفة (أو سلسلة L). ومنذ ذلك الحين، تبين أن السلسلة الثالثة هي الجزء الأولي الناتج عن تكرار السلسلة الثقيلة التي تم إيقافها بعد فترة وجيزة من البدء وغالبًا ما يتم الحفاظ عليها لبعض الوقت في تلك الحالة. [2] تحدث حلقة D في المنطقة الرئيسية غير المشفرة لجزيء الحمض النووي للميتوكوندريا، وهي شريحة تسمى منطقة التحكم أو منطقة حلقة D.

يمكن أن يحدث تكرار الحمض النووي للميتوكوندريا بطريقتين مختلفتين، تبدأ كلتاهما في منطقة الحلقة D. [3] تستمر إحدى الطريقتين في تكرار الشريط الثقيل من خلال جزء كبير (مثل ثلثي) الجزيء الدائري، ثم يبدأ تكرار الشريط الخفيف. يبدأ الوضع الذي تم الإبلاغ عنه مؤخرًا في أصل مختلف داخل منطقة الحلقة D ويستخدم تكرار الشريط المقترن مع التخليق المتزامن لكلا الشريطين. [3] [4]

بعض القواعد داخل منطقة حلقة D محفوظة، ولكن أجزاء كبيرة منها متغيرة بدرجة كبيرة وقد أثبتت المنطقة فائدتها لدراسة التاريخ التطوري للفقاريات. [5] تحتوي المنطقة على محفزات لنسخ الحمض النووي الريبي من سلسلتي الحمض النووي للميتوكوندريا المجاورتين مباشرة لبنية حلقة D المرتبطة ببدء تكرار الحمض النووي. [6] كما أن تسلسلات حلقة D ذات أهمية في دراسة السرطانات. [7]

لم تتضح بعد وظيفة الحلقة D، لكن الأبحاث الحديثة تشير إلى أنها تشارك في تنظيم النواة الميتوكوندريا . [8] [9]

في التيلوميرات

في عام 1999 تم الإبلاغ عن أن التيلوميرات ، التي تغطي نهاية الكروموسومات ، تنتهي في بنية تشبه الحبل الشوكي تسمى حلقة T (حلقة التيلومير). [10] هذه حلقة من كلا سلسلتي الكروموسوم التي تنضم إلى نقطة سابقة في الحمض النووي مزدوج السلسلة عن طريق نهاية السلسلة 3' التي تغزو زوج السلسلة لتشكيل حلقة D. يتم تثبيت المفصل بواسطة بروتين shelterin POT1 . [ 11] حلقة T، التي تكتمل بواسطة وصلة حلقة D، تحمي نهاية الكروموسوم من التلف. [12]

في إصلاح الحمض النووي

عندما يتعرض جزيء DNA مزدوج السلسلة لكسر في كلا السلسلتين، فإن إحدى آليات الإصلاح المتاحة في الخلايا حقيقية النواة ثنائية الصبغيات هي إصلاح إعادة التركيب المتماثل . يستخدم هذا الإصلاح الكروموسوم السليم المتماثل للكروموسوم المكسور كقالب لضبط القطعتين المزدوجتين السلسلة في محاذاة صحيحة لإعادة الالتحام. في وقت مبكر من هذه العملية، يتم مطابقة خيط واحد من قطعة واحدة مع خيط من الكروموسوم السليم ويتم استخدام هذا الخيط لتشكيل حلقة D في تلك النقطة، مما يؤدي إلى إزاحة الخيط الآخر للكروموسوم السليم. تتبع خطوات ربط وتخليق مختلفة لإحداث إعادة الالتحام. [13]

في البشر، يكون البروتين RAD51 أساسيًا في البحث المتماثل وتكوين حلقة D. وفي بكتيريا Escherichia coli ، يؤدي البروتين RecA وظيفة مماثلة . [14]

إعادة التركيب الانقسامي

نموذج حالي لإعادة التركيب الانقسامي الاختزالي، يبدأ بكسر أو فجوة في السلسلتين، يتبعه اقتران بكروموسوم متماثل وغزو للسللتين لبدء عملية إصلاح إعادة التركيب. يمكن أن يؤدي إصلاح الفجوة إلى التقاطع (CO) أو عدم التقاطع (NCO) للمناطق المحيطة. يُعتقد أن إعادة التركيب CO تحدث من خلال نموذج Double Holliday Junction (DHJ)، الموضح على اليمين، أعلاه. يُعتقد أن عمليات إعادة التركيب NCO تحدث في المقام الأول من خلال نموذج Synthesis Dependent Strand Annealing (SDSA)، الموضح على اليسار، أعلاه. يبدو أن معظم أحداث إعادة التركيب من نوع SDSA.

أثناء الانقسام المنصف ، يحدث إصلاح أضرار السلسلتين، وخاصة كسر السلسلتين، من خلال عملية إعادة التركيب الموضحة في الرسم التخطيطي المصاحب. وكما هو موضح في الرسم التخطيطي، تلعب حلقة D دورًا مركزيًا في إصلاح إعادة التركيب الانقسامي لمثل هذه الأضرار. أثناء هذه العملية، ترتبط إنزيمات إعادة التركيب Rad51 و Dmc1 بذيول الحمض النووي أحادي السلسلة 3' (ssDNA) لتكوين خيوط نووية حلزونية تقوم بالبحث عن الحمض النووي ثنائي السلسلة المتماثل السليم (dsDNA). [15] بمجرد العثور على التسلسل المتماثل، تسهل إنزيمات إعادة التركيب غزو نهاية الحمض النووي أحادي السلسلة إلى الحمض النووي ثنائي السلسلة المتماثل لتكوين حلقة D. بعد تبادل السلسلتين، تتم معالجة وسيطات إعادة التركيب المتماثلة بواسطة أي من مسارين متميزين (انظر الرسم التخطيطي) لتكوين الكروموسومات المعاد تركيبها النهائية.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ ab Kasamatsu, H.; Robberson, DL; Vinograd, J. (1971). "حمض نووي ميتوكوندري مغلق جديد ذو خصائص وسيط متضاعف". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 68 (9): 2252–2257. Bibcode :1971PNAS...68.2252K. doi : 10.1073/pnas.68.9.2252 . PMC  389395 . PMID  5289384.
  2. ^ Doda, JN; Wright, CT; Clayton, DA (1981). "Elongation of displacement-loop strands in human and mouse mitochondrial DNA is arrested near specific template sequences". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 78 (10): 6116–6120. Bibcode :1981PNAS...78.6116D. doi : 10.1073/pnas.78.10.6116 . PMC 348988. PMID  6273850 . 
  3. ^ ab Fish, J.; Raule, N.; Attardi, G. (2004). "اكتشاف أصل رئيسي لتكرار حلقة D يكشف عن طريقتين لتخليق الحمض النووي للميتوكوندريا البشرية" (PDF) . Science . 306 (5704): 2098–2101. Bibcode :2004Sci...306.2098F. doi :10.1126/science.1102077. PMID  15604407. S2CID  36033690.
  4. ^ Holt, IJ; Lorimer, HE; ​​Jacobs, HT (2000). "Coupled leading- and lagging-strand synthesis of mammalian mitochondrial DNA". Cell . 100 (5): 515–524. doi : 10.1016/s0092-8674(00)80688-1 . PMID  10721989.
  5. ^ لاريزا، أ.؛ بيسول، ج.؛ رييس، أ.؛ سبيسا، إي.؛ ساكوني، سي. (2002). "تحديد النسب للديناميكيات التطورية لمنطقة حلقة د في الحمض النووي للميتوكوندريا لدى القوارض". مجلة التطور الجزيئي . 54 (2): 145-155. رمز Bibcode : 2002JMolE..54..145L. doi : 10.1007/s00239-001-0063-4. PMID  11821908. S2CID  40529707.
  6. ^ تشانج، دي دي؛ كلايتون، دي إيه (1985). "تحضير الحمض النووي للميتوكوندريا البشرية يحدث عند مُحفِّز الخيوط الضوئية". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 82 (2): 351–355. رمز Bibcode :1985PNAS...82..351C. doi : 10.1073/pnas.82.2.351 . PMC 397036. PMID  2982153 . 
  7. ^ Akouchekian, M.; Houshmand, M.; Hemati, S.; Ansaripour, M.; Shafa, M. (2009). "معدل مرتفع للطفرة في منطقة حلقة إزاحة الحمض النووي للميتوكوندريا في سرطان القولون والمستقيم البشري". أمراض القولون والمستقيم . 52 (3): 526-530. doi :10.1007/DCR.0b013e31819acb99. PMID  19333057. S2CID  28775491.
  8. ^ He, J.; Mao, C.-C.; Reyes, A.; Sembongi, H.; Di Re, M.; Granycome, C.; Clippingdale, AB; Fearnley, IM; Harbour, M.; Robinson, AJ; Reichelt, S.; Spelbrink, JN; Walker, JE; Holt, IJ (2007). "يتميز بروتين AAA+ ATAD3 بخصائص ربط حلقة الإزاحة ويشارك في تنظيم النواة الميتوكوندريا". مجلة علم الأحياء الخلوي . 176 (2): 141-146. doi :10.1083/jcb.200609158. PMC 2063933. PMID  17210950 . 
  9. ^ ليزلي، م. (2007). "رميت من أجل حلقة D". مجلة علم الأحياء الخلوية . 176 (2): 129أ. doi :10.1083/jcb.1762iti3. PMC 2063944 . 
  10. ^ جريفيث، جيه دي؛ كومو، إل؛ روزنفيلد، إس؛ ستانسيل، آر إم؛ بيانكي، إيه؛ موس، إتش؛ دي لانج، تي (1999). "تنتهي التيلوميرات الثديية في حلقة مزدوجة كبيرة". الخلية . 97 (4): 503-514. doi : 10.1016/S0092-8674(00)80760-6 . PMID  10338214.
  11. ^ Maestroni L, Matmati S, Coulon S (2017). "حل مشكلة تكرار التيلومير". Genes . 8 (2): E55. doi : 10.3390/genes8020055 . PMC 5333044. PMID  28146113 . 
  12. ^ Greider, CW (1999). "Telomeres do D-loop-T-loop". Cell . 97 (4): 419–422. doi : 10.1016/s0092-8674(00)80750-3 . PMID  10338204.
  13. ^ هارتل، دانيال إل.؛ جونز، إليزابيث دبليو. (2005). "صفحة 251" . علم الوراثة: تحليل الجينات والجينومات . دار نشر جونز وبارتليت. رقم ISBN 978-0763715113.
  14. ^ شيباتا، ت.؛ نيشيناكا، ت.؛ ميكاوا، ت.؛ أيهارا، ه.؛ كوروميزاكا، ه.؛ يوكوياما، س.؛ إيتو، ي. (2001). "إعادة التركيب الجيني المتماثل كخاصية ديناميكية جوهرية لبنية الحمض النووي التي يسببها بروتينات عائلة RecA/Rad51: ميزة محتملة للحمض النووي على الحمض النووي الريبي كمادة جينية". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 98 (15): 8425-8432. رمز Bibcode :2001PNAS...98.8425S. doi : 10.1073 /pnas.111005198 . PMC 37453. PMID  11459985. 
  15. ^ Sansam CL, Pezza RJ (2015). "Connecting by breaking and repairing: mechanisms of DNA strand exchange in meiotic recombination". FEBS J. 282 ( 13): 2444–57. doi :10.1111/febs.13317. PMC 4573575. PMID 25953379  . 
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=حلقة-D&oldid=1221254617"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate