عامل البدء

في علم الأحياء الجزيئي ، عوامل البدء هي بروتينات ترتبط بالوحدة الفرعية الصغيرة للريبوسوم أثناء بدء عملية الترجمة ، وهي جزء من عملية التخليق الحيوي للبروتين . ^{[ 1 ]}

تتفاعل عوامل بدء الترجمة مع مثبطات الترجمة لإبطاء عملية الترجمة أو منعها. كما تتفاعل مع المنشطات لمساعدتها على بدء الترجمة أو زيادة معدلها. في البكتيريا ، تُسمى هذه العوامل ببساطة عوامل بدء الترجمة (IFs) (مثل IF1 وIF2 وIF3)، وفي حقيقيات النوى تُعرف باسم عوامل بدء الترجمة الإلكترونية (eIFs) (مثل eIF1 و eIF2 و eIF3 ). ^{[ 1 ]} يُوصف بدء الترجمة أحيانًا بأنه عملية من ثلاث خطوات تُساعد عوامل بدء الترجمة في إتمامها. أولًا، يرتبط الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA) الحامل لحمض الميثيونين الأميني بالوحدة الفرعية الصغيرة للريبوسوم، ثم يرتبط بالحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA )، وأخيرًا يرتبط بالوحدة الفرعية الكبيرة للريبوسوم. لكل عامل من عوامل بدء الترجمة التي تُساعد في هذه العملية دور وبنية مختلفة. ^{[ 2 ]}

تنقسم عوامل البدء إلى ثلاث مجموعات رئيسية حسب النطاقات التصنيفية . توجد بعض أوجه التشابه المشتركة (انقر على أسماء النطاقات للاطلاع على العوامل الخاصة بكل نطاق): ^{[ 3 ]}

حافظت العديد من المجالات البنيوية على خصائصها عبر التطور، إذ تشترك عوامل بدء الترجمة في بدائيات النوى في بنى مشابهة لعوامل بدء الترجمة في حقيقيات النوى. ^{[ 2 ]} يساعد عامل بدء الترجمة في بدائيات النوى، IF3، في تحديد موقع بدء الترجمة، بالإضافة إلى ربط الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA). ^{[ 2 ] [ 3 ]} ويُقارن هذا بعامل بدء الترجمة في حقيقيات النوى، eIF1، الذي يؤدي هذه الوظائف أيضًا. تتشابه بنية eIF1 مع المجال الطرفي الكربوكسيلي لـ IF3، حيث يحتوي كل منهما على صفيحة بيتا خماسية الخيوط مقابل حلزونين ألفا. ^{[ 2 ]}

يُعدّ كلٌّ من عاملي بدء الترجمة بدائيات النوى IF1 وIF2 نظيرين لعاملي بدء الترجمة حقيقيات النوى eIF1A و eIF5B . يرتبط كلٌّ من IF1 وeIF1A، اللذان يحتويان على بنية OB ، بالموقع A ويساعدان في تجميع معقدات بدء الترجمة عند كودون البدء . يساعد كلٌّ من IF2 وeIF5B في ربط الوحدتين الفرعيتين الريبوسوميتين الصغيرة والكبيرة. يحتوي عامل eIF5B أيضًا على عوامل استطالة. يرتبط النطاق الرابع من eIF5B ارتباطًا وثيقًا بالنطاق الطرفي الكربوكسيلي لـ IF2، حيث يتكون كلاهما من بنية بيتا برميلية. يحتوي eIF5B أيضًا على نطاق ارتباط GTP، والذي يمكنه التحول من GTP النشط إلى GDP غير النشط. يساعد هذا التحول في تنظيم ألفة الريبوسوم لعامل بدء الترجمة. ^{[ 2 ]}

يلعب عامل بدء الترجمة حقيقي النواة eIF3 دورًا هامًا في بدء عملية الترجمة. يتميز ببنية معقدة تتكون من 13 وحدة فرعية. يُساعد في تكوين مُركب ما قبل بدء الترجمة 43S ، الذي يتكون من الوحدة الفرعية الصغيرة 40S المرتبطة بعوامل بدء أخرى. كما يُساعد في تكوين مُركب ما قبل بدء الترجمة 48S، الذي يتكون من مُركب 43S مع الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA). يُمكن أيضًا استخدام عامل eIF3 بعد الترجمة لفصل مُركب الريبوسوم والحفاظ على الوحدتين الفرعيتين الصغيرة والكبيرة منفصلتين. يتفاعل عامل بدء الترجمة مع عاملي eIF1 وeIF5 المُستخدمين في مسح واختيار كودونات البدء. يُمكن أن يُؤدي هذا إلى تغييرات في اختيار العوامل، حيث ترتبط بكودونات مختلفة. ^{[ 8 ]}

يُعدّ عامل بدء الترجمة eIF2 من العوامل المهمة الأخرى في حقيقيات النوى، حيث يرتبط بجزيء tRNA الحامل للميثيونين في الموقع P للريبوسوم الصغير. في هذا الموقع، يُكوّن tRNA الحامل للحمض الأميني رابطة ببتيدية مع الأحماض الأمينية الداخلة، ويحمل سلسلة الببتيد. يتكون هذا العامل من ثلاث وحدات فرعية: ألفا، وبيتا، وجاما. تتميز الوحدة الفرعية جاما من eIF2 بنطاق ارتباط GTP وبنية بيتا-باريل. ترتبط هذه الوحدة بجزيء tRNA عبر GTP. بمجرد أن يُساعد عامل بدء الترجمة eIF2 على الارتباط، يتحلل GTP ويُحرر eIF2. تُعرف الوحدة الفرعية بيتا من eIF2 بوجود إصبع الزنك. أما الوحدة الفرعية ألفا من eIF2 فتتميز بنطاق OB-fold وخيطين بيتا. تُساعد هذه الوحدة الفرعية على تنظيم عملية الترجمة، حيث تُفسفر لتثبيط تخليق البروتين. ^{[ 2 ]}

يدعم مُركّب eIF4F عملية بدء الترجمة المعتمدة على غطاء mRNA، ويتألف من عوامل البدء eIF4A و eIF4E و eIF4G . يُجذب طرف غطاء mRNA، وهو الطرف 5'، إلى المُركّب حيث يرتبط به مُركّب الريبوسوم 43S ويبحث في mRNA عن كودون البدء. خلال هذه العملية، ترتبط الوحدة الفرعية الريبوسومية 60S، ويتكوّن مُركّب الريبوسوم 80S الكبير. يلعب eIF4G دورًا هامًا، إذ يتفاعل مع البروتين الرابط لـ polyA، جاذبًا mRNA. ثم يرتبط eIF4E بغطاء mRNA، وترتبط الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة بـ eIF4G لبدء عملية تكوين مُركّب الريبوسوم 80S. يعمل eIF4A على تعزيز نجاح هذه العملية، كونه إنزيم هيليكاز من نوع DEAD box. يسمح ذلك بفك المناطق غير المترجمة من الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) للسماح بارتباط الريبوسوم ومسحه. ^{[ 9 ]}

في الخلايا السرطانية، تُساعد عوامل البدء في التحول الخلوي وتطور الأورام. يرتبط بقاء السرطان ونموه ارتباطًا مباشرًا بتعديل عوامل البدء، وتُستخدم هذه العوامل كهدف للأدوية. تحتاج الخلايا السرطانية إلى طاقة متزايدة، وتستمد هذه الطاقة من البروتينات. يرتبط فرط التعبير عن عوامل البدء بالسرطان، حيث إنها تزيد من تخليق البروتينات اللازمة للسرطان. بعض عوامل البدء، مثل eIF4E، مهمة في تخليق بروتينات محددة ضرورية لتكاثر السرطان وبقائه. ^{[ 10 ]} يضمن الاختيار الدقيق للبروتينات تخليق البروتينات التي عادةً ما تكون محدودة الترجمة، والبروتينات اللازمة فقط لنمو الخلايا السرطانية. يشمل ذلك البروتينات المشاركة في النمو، والخباثة، وتكوين الأوعية الدموية. ^{[ 8 ]} يلعب عامل eIF4E، إلى جانب eIF4A وeIF4G، دورًا في تحويل الخلايا السرطانية الحميدة إلى خلايا سرطانية نقيلية . ^{[ 10 ]}

يُعدّ عامل بدء الترجمة eIF3 ، وهو أكبر عامل بدء ترجمة، عاملاً مهماً آخر في السرطانات البشرية. وبفضل دوره في تكوين مُركّب ما قبل بدء الترجمة 43S ، يُساعد على ربط الوحدة الفرعية الريبوسومية بالحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA). وقد رُبط عامل بدء الترجمة بالسرطانات من خلال فرط التعبير عنه. فعلى سبيل المثال، يتفاعل أحد بروتينات eIF3 الثلاثة عشر، وهو eIF3c، مع البروتينات المستخدمة في كبح الأورام ويُثبّطها. وقد ثبت أن التعبير المحدود عن بعض بروتينات eIF3، مثل eIF3a وeIF3d، يُقلّل من النمو السريع للخلايا السرطانية. ^{[ 10 ]} وقد رُبط فرط التعبير عن eIF3a بسرطانات الثدي والرئة وعنق الرحم والمريء والمعدة والقولون. وهو شائع خلال المراحل المبكرة من تكوّن الأورام، ومن المُرجّح أنه يُترجم بشكل انتقائي البروتينات اللازمة لتكاثر الخلايا. ^{[ 8 ]} عند تثبيط eIF3a، تبين أنه يقلل من خباثة سرطان الثدي والرئة، ويرجع ذلك على الأرجح إلى دوره في نمو الورم. ^{[ 10 ]}

• الريبوسوم
• الترجمة حقيقية النواة
• عامل بدء حقيقيات النوى

• Initiation+Factor في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب