البروتين النووي

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
النيوكليوسوم هو مزيج من الحمض النووي DNA وبروتينات الهيستون .

البروتينات النووية هي مركبات تتكون من بروتينات مرتبطة بأحماض نووية (إما DNA أو RNA ). [ 1 ] ومع ذلك ، قد يشير المصطلح أحيانًا إلى بروتين مرتبط بالحمض النووي. تشمل البروتينات النووية النموذجية الريبوسومات والنيوكليوسومات والنيوكليوكابسيد الفيروسي (الكابسيد + الجينوم الفيروسي).

الهياكل

رسم تخطيطي مقطعي لجزيء فيروس إيبولا ، مع عرض هياكل البروتينات الرئيسية وتسميتها على اليمين.

تميل البروتينات النووية إلى أن تكون موجبة الشحنة، مما يُسهّل تفاعلها مع سلاسل الأحماض النووية سالبة الشحنة. وقد تم فهم البنية الثلاثية والوظائف البيولوجية للعديد من البروتينات النووية. [ 2 ] [ 3 ] تشمل التقنيات المهمة لتحديد بنية البروتينات النووية حيود الأشعة السينية ، والرنين المغناطيسي النووي ، والمجهر الإلكتروني فائق البرودة .

الفيروسات

تُكدّس جينومات الفيروسات (سواءً كانت DNA أو RNA ) بإحكام شديد داخل الغلاف البروتيني الفيروسي . [ 4 ] [ 5 ] ولذلك، فإن العديد من الفيروسات ليست سوى مجموعة منظمة من البروتينات النووية ذات مواقع ارتباط متجهة نحو الداخل. تشمل البروتينات النووية الفيروسية التي تم تحديد بنيتها : الإنفلونزا ، [ 6 ] داء الكلب ، [ 7 ] الإيبولا ، بونيامويرا ، [ 8 ] شمالنبرغ ، [ 8 ] هزارة ، [ 9 ] حمى القرم-الكونغو النزفية ، [ 10 ] ولاسا . [ 11 ]

البروتينات النووية منزوعة الأكسجين

البروتين النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNP) هو مركب من الحمض النووي والبروتين. [ 12 ] ومن الأمثلة النموذجية عليه النيوكليوسومات ، وهي مركبات يلتف فيها الحمض النووي الجينومي حول مجموعات من ثمانية بروتينات هيستون في نواة الخلية حقيقية النواة لتكوين الكروماتين . تحل البروتامينات محل الهيستونات أثناء تكوين الحيوانات المنوية.

الوظائف

أكثر البروتينات النووية انتشارًا هي النيوكليوسومات ، التي يتكون مكونها من الحمض النووي النووي . البروتينات المرتبطة بالحمض النووي هي الهستونات والبروتامينات ؛ وتوجد البروتينات النووية الناتجة في الكروموسومات . وبالتالي، يتكون الكروموسوم بأكمله ، أي الكروماتين في حقيقيات النوى، من هذه البروتينات النووية. [ 2 ] [ 13 ]

في الخلايا حقيقية النواة، يرتبط الحمض النووي (DNA) بكتلة مساوية تقريبًا من بروتينات الهيستون في مُركّب نووي بروتيني شديد التكثيف يُسمى الكروماتين . [ 14 ] تتفاعل البروتينات النووية منزوعة الأكسجين في هذا النوع من المُركّبات لتكوين مُركّب تنظيمي متعدد البروتينات، حيث يكون الحمض النووي (DNA) الموجود بين هذه البروتينات مُلتفًا أو مُعقّدًا. تُشارك هذه البروتينات النووية منزوعة الأكسجين في تنظيم تضاعف الحمض النووي (DNA) ونسخه. [ 15 ]

تشارك البروتينات النووية منزوعة الأكسجين أيضًا في إعادة التركيب المتماثل ، وهي عملية لإصلاح الحمض النووي تبدو شبه عالمية. تتمثل إحدى الخطوات الوسيطة الرئيسية في هذه العملية في تفاعل نسخ متعددة من بروتين إعادة التركيب مع الحمض النووي أحادي السلسلة لتكوين خيط DNP. تُنتَج إنزيمات إعادة التركيب المستخدمة في هذه العملية بواسطة العتائق (إنزيم RadA لإعادة التركيب)، [ 16 ] والبكتيريا (إنزيم RecA لإعادة التركيب)، [ 17 ] وحقيقيات النوى من الخميرة إلى الإنسان ( إنزيم Rad51 و Dmc1 لإعادة التركيب). [ 18 ]

البروتينات النووية الريبية

نواة الخلية مع الحمض النووي المصبوغ باللون الأزرق، وبروتين النيوكليولين باللون الأحمر. يرتبط بروتين النيوكليولين ببعض جزيئات mRNA (مثل mRNA الخاص بالإنترلوكين-6 ). يحمي هذا الارتباط جزيئات mRNA هذه من التحلل بواسطة فيروس الهربس المرتبط بساركوما كابوزي عند الإصابة. ثم يُنقل هذا المركب من الحمض النووي الريبوزي والنيوكليولين بأمان إلى السيتوسول ليتم ترجمته بواسطة الريبوسومات لإنتاج بروتين الإنترلوكين-6، الذي يشارك في الاستجابة المناعية المضادة للفيروسات . [ 19 ]

البروتين النووي الريبي (RNP) هو مُركّب من الحمض النووي الريبي وبروتين رابط للحمض النووي الريبي . تلعب هذه المُركّبات دورًا أساسيًا في عدد من الوظائف البيولوجية الهامة، بما في ذلك النسخ والترجمة وتنظيم التعبير الجيني [ 20 ] وتنظيم استقلاب الحمض النووي الريبي [ 21 ] . من أمثلة البروتينات النووية الريبي : الريبوسوم ، وإنزيم التيلوميراز ، والبروتينات النووية الريبي الموجودة في القبو ، و RNase P ، و hnRNP ، والبروتينات النووية الريبي الصغيرة ( snRNPs )، والتي لها دور في عملية ربط الحمض النووي الريبي الرسول الأولي ( الجسيم الرابط ) وتُعد من المكونات الرئيسية للنواة [ 22 ] . بعض الفيروسات عبارة عن بروتينات نووية ريبية بسيطة، تحتوي على جزيء واحد فقط من الحمض النووي الريبي وعدد من جزيئات البروتين المتطابقة. أما الأنواع الأخرى فهي معقدات البروتين النووي الريبوزي أو معقدات البروتين النووي الريبوزي منزوع الأكسجين، والتي تحتوي على عدد من البروتينات المختلفة، وفي حالات استثنائية، على عدد أكبر من جزيئات الحمض النووي. اعتبارًا من عام 2018، تم العثور على أكثر من 2000 معقد بروتين نووي ريبوزي في بنك بيانات البروتين RCSB (PDB). [ 23 ] علاوة على ذلك، تحتوي قاعدة بيانات واجهة البروتين-الحمض النووي الريبوزي (PRIDB) على مجموعة من المعلومات حول واجهات البروتين-الحمض النووي الريبوزي استنادًا إلى البيانات المستقاة من بنك بيانات البروتين RCSB. [ 24 ] تم استنتاج بعض السمات المشتركة لواجهات البروتين-الحمض النووي الريبوزي بناءً على البنى المعروفة. على سبيل المثال، يحتوي معقد البروتين النووي الريبوزي في معقدات البروتين النووي الريبوزي الصغيرة (snRNPs) على وحدة ربط الحمض النووي الريبوزي في بروتين ربط الحمض النووي الريبوزي الخاص به. تؤدي بقايا الأحماض الأمينية العطرية في هذه الوحدة إلى تفاعلات تكديس مع الحمض النووي الريبوزي. تساعد بقايا الليسين في الجزء الحلزوني من بروتينات ربط الحمض النووي الريبوزي على تثبيت التفاعلات مع الأحماض النووية. تتعزز هذه الرابطة بين الأحماض النووية بفعل التجاذب الكهروستاتيكي بين السلاسل الجانبية الموجبة لليسين والهياكل الفوسفاتية السالبة للحمض النووي . إضافةً إلى ذلك، من الممكن نمذجة معقدات البروتين النووي الريبوزي (RNPs) حسابيًا. [ 25 ] على الرغم من أن الطرق الحسابية لاستنتاج هياكل معقدات البروتين النووي الريبوزي أقل دقة من الطرق التجريبية، إلا أنها توفر نموذجًا تقريبيًا للهيكل يسمح بالتنبؤ بهوية الأحماض الأمينية وبقايا النيوكليوتيدات المهمة. تساعد هذه المعلومات في فهم الوظيفة العامة لمعقد البروتين النووي الريبوزي.

خلية مصابة بفيروس الإنفلونزا أ. بروتينات جسيمات الريبونوكليوبروتين الفيروسية ، المصبوغة باللون الأبيض، تستغل النقل النشط عبر الإندوسومات لتتحرك بسرعة أكبر داخل الخلية مقارنة بالانتشار البسيط . [ 26 ]

يُشير مصطلح "RNP" أيضًا إلى جسيمات البروتين النووي الريبي . تُعدّ جسيمات البروتين النووي الريبي بؤرًا خلوية داخلية مميزة لتنظيم ما بعد النسخ . وتلعب هذه الجسيمات دورًا هامًا في تكاثر فيروس الإنفلونزا A. [ 27 ] يتكون جينوم فيروس الإنفلونزا من ثمانية جسيمات بروتين نووي ريبي، تتشكل من مُركّب من الحمض النووي الريبي ذي السلسلة السالبة المرتبط ببروتين نووي فيروسي. يحمل كل جسيم بروتين نووي ريبي مُركّب بوليميراز الحمض النووي الريبي . عندما يرتبط البروتين النووي بالحمض النووي الريبي الفيروسي ، فإنه يُصبح قادرًا على كشف قواعد النيوكليوتيدات، مما يسمح لبوليميراز الفيروس بنسخ الحمض النووي الريبي. عند هذه النقطة، بمجرد دخول الفيروس إلى الخلية المُضيفة، يكون مُستعدًا لبدء عملية التكاثر.

الأجسام المضادة لـ RNP

الأجسام المضادة لـ RNP هي أجسام مضادة ذاتية مرتبطة بأمراض النسيج الضام المختلط ، وتُكتشف أيضًا لدى ما يقرب من 40% من مرضى الذئبة الحمامية . يرتبط نوعان من الأجسام المضادة لـ RNP ارتباطًا وثيقًا بمتلازمة شوغرن : SS-A (Ro) و SS-B (La). تُسمى الأجسام المضادة الذاتية ضد snRNP بالأجسام المضادة لسميث ، وهي خاصة بمرض الذئبة الحمامية الجهازية. كما يُعد وجود مستوى عالٍ من الأجسام المضادة لـ U1-RNP مؤشرًا محتملاً على أمراض النسيج الضام المختلط عند اكتشافه بالتزامن مع عدة عوامل أخرى. [ 28 ]

الوظائف

تؤدي البروتينات الريبونوكليوبروتينية دورًا وقائيًا. لا توجد جزيئات mRNA أبدًا كجزيئات RNA حرة في الخلية، بل ترتبط دائمًا بالبروتينات الريبونوكليوبروتينية وتعمل كمركبات ريبونوكليوبروتينية. [ 14 ]

وبالمثل، لا توجد جينومات فيروسات الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة السالبة أبدًا كجزيء حمض نووي ريبي حر. تحمي البروتينات النووية الريبية جينوماتها من إنزيم RNase . [ 29 ] غالبًا ما تكون البروتينات النووية هي المستضدات الرئيسية للفيروسات لأنها تحتوي على محددات مستضدية خاصة بالسلالة والمجموعة .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ البروتينات النووية في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
  2. 1 2 غرايم ك. هنتر (2000): القوى الحيوية. اكتشاف الأساس الجزيئي للحياة. دار النشر الأكاديمية، لندن 2000، ISBN 0-12-361811-8.
  3. ^ نيلسون دي إل، كوكس إم إم (2013): لينينغر الكيمياء الحيوية. سبرينغر، ردمك 978-3-540-68637-8.
  4. ↑ تزليل، شيلي؛ كيندت، جيمس ت.؛ جيلبارت، ويليام م.؛ بن شاؤول، أفينوعام (مارس 2003). "القوى والضغوط في تغليف الحمض النووي وإطلاقه من القفيصات الفيروسية" . مجلة الفيزياء الحيوية . 84 (3): 1616-1627 . Bibcode : 2003BpJ....84.1616T . doi : 10.1016/ s0006-3495 (03)74971-6 . PMC 1302732. PMID 12609865 .  
  5. ↑ بوروهيت، براشانت ك.؛ إنامدار، ماندر م.؛ غرايسون، بول د.؛ سكوايرز، تود م.؛ كونديڤ، جانيه؛ فيليبس، روب (2005). "القوى المؤثرة أثناء تغليف وإخراج الحمض النووي للبكتيريا العاثية" . مجلة الفيزياء الحيوية . 88 (2): 851-866 . arXiv : q-bio/0406022 . Bibcode : 2005BpJ ....88..851P . doi : 10.1529/biophysj.104.047134 . PMC 1305160. PMID 15556983 .  
  6. ^ نج ، آندي كا ليونج. وانغ، جيا هواي؛ شو ، بانج تشوي (27/05/2009). “تحليل هيكل وتسلسل البروتين النووي لفيروس الأنفلونزا A”. العلوم في الصين السلسلة ج: علوم الحياة . 52 (5): 439-449 . دوى : 10.1007 / s11427-009-0064-x . ISSN 1006-9305 . بميد 19471866 . S2CID 610062 .   
  7. ↑ ألبرتيني، أوريلي أ.ف.؛ ويرنيمونت، إيمي ك.؛ موزيول، تاديوس؛ رافيلي، ريموند ب.ج.؛ كلابييه، سيدريك ر.؛ شوهن، جاي؛ فايسنهورن، وينفريد؛ رويغروك، روب و.هـ. (21-07-2006). "البنية البلورية لمركب البروتين النووي-RNA لفيروس داء الكلب" . مجلة ساينس . 313 (5785): 360-363 . Bibcode : 2006Sci...313..360A . doi : 10.1126/science.1125280 . ISSN 0036-8075 . PMID 16778023. S2CID 29937744 .   
  8. 1 2 أريزا، أ.؛ تانر، إس. جيه.؛ والتر، سي. تي.؛ دينت، كيه. سي.؛ شيبرد، دي. إيه.؛ وو، دبليو.؛ ماثيوز، إس. في.؛ هيسكوكس، جيه. إيه.؛ غرين، تي. جيه. (2013-06-01). " تكشف بنى بروتينات النيوكليوكابسيد من فيروسات أورثوبونيا عن رؤى جديدة حول بنية البروتين النووي الريبي وبلمرة الحمض النووي الريبي" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 41 (11): 5912-5926 . doi : 10.1093/nar/gkt268 . ISSN 0305-1048 . PMC 3675483. PMID 23595147 .   
  9. ↑ سوريتس، ​​ريبيكا؛ أريزا، أنطونيو؛ بانش، إيما ك.؛ ترينه، تشي هـ.؛ دوول، ستيوارت د.؛ هيوسون، روجر؛ هيسكوكس، جوليان أ.؛ بار، جون ن.؛ إدواردز، توماس أ. (2015-01-01). "البنية البلورية لبروتين الغلاف النووي لفيروس هازارا" . مجلة BMC للبيولوجيا التركيبية . 15 : 24. doi : 10.1186/s12900-015-0051-3 . ISSN 1472-6807 . PMC 4696240. PMID 26715309 .   
  10. ↑ كارتر، ستيفن د.؛ سورتيس، ريبيكا؛ والتر، شيريل ت.؛ أريزا، أنطونيو؛ بيرجيرون، إريك؛ نيكول، ستيوارت ت.؛ هيسكوكس، جوليان أ.؛ إدواردز، توماس أ.؛ بار، جون ن. (15 أكتوبر 2012). "بنية ووظيفة وتطور بروتين الغلاف النووي لفيروس حمى القرم-الكونغو النزفية" . مجلة علم الفيروسات . 86 (20): 10914-10923 . doi : 10.1128/JVI.01555-12 . ISSN 0022-538X . PMC 3457148. PMID 22875964 .   
  11. ↑ تشي، شياوكسوان؛ لان، شويون؛ وانغ، وينجيان؛ شيلد، ليزا ماكلاي؛ دونغ، هاوهاو؛ والات، غريغور د.؛ لي، هينه؛ ليانغ، يويينغ؛ دونغ، تشانغجيانغ (2010). "الكشف عن ارتباط الغطاء والتهرب المناعي من خلال بنية البروتين النووي لفيروس لاسا" . مجلة نيتشر . 468 (7325): 779-783 . Bibcode : 2010Natur.468..779Q . doi : 10.1038/nature09605 . PMC 3057469. PMID 21085117 .  
  12. ↑ البروتينات النووية الريبوزية في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
  13. ↑ نيلسون دي إل، مايكل إم كوكس إم إم (2013): مبادئ لينينجر في الكيمياء الحيوية. دبليو إتش فريمان، رقم ISBN 978-1-4641-0962-1.
  14. 1 2 لوديش، هارفي. بيولوجيا الخلية الجزيئية .
  15. ↑ إيكولز، هاريسون (1990). "بنى البروتينات النووية التي تبدأ تضاعف الحمض النووي، والنسخ، وإعادة التركيب الموضعي" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 265 (25): 14697-14700 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)77163-9 . PMID 2203758 . 
  16. ↑ سيتز إي إم، بروكمان جيه بي، ساندلر إس جيه، كلارك إيه جيه، كوالتشيكوفسكي إس سي (1998). "بروتين RadA هو نظير بروتين RecA في العتائق ، ويحفز تبادل خيوط الحمض النووي" . جينز ديف . 12 (9): 1248-1253 . doi : 10.1101/gad.12.9.1248 . PMC 316774. PMID 9573041 .  
  17. ↑ كوكس إم إم، غودمان إم إف، كروزر كيه إن، شيرات دي جيه، ساندلر إس جيه، ماريانز كيه جيه (2000) . "أهمية إصلاح شوكات التضاعف المتوقفة". نيتشر . 404 (6773): 37-41 . Bibcode : 2000Natur.404...37C . doi : 10.1038/35003501 . PMID 10716434. S2CID 4427794 .  
  18. ↑ كريكارد جيه بي، كانيكي كيه، كوون واي، سونغ بي، غرين إي سي (2018). "الانفصال الذاتي التلقائي لإنزيمات إعادة تركيب الحمض النووي Rad51 وDmc1 ضمن خيوط إعادة التركيب المختلطة" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 293 (11): 4191-4200 . doi : 10.1074/jbc.RA117.001143 . PMC 5858004. PMID 29382724 .  
  19. ↑ مولر، ماندي؛ هوتين، ستيفاني؛ ماريغولد، أوليفر؛ لي، كاثي هـ.؛ بورلينغيم، آل؛ غلاونسينغر، بريت أ. (12 مايو 2015). "مركب ريبونوكليوبروتيني يحمي الحمض النووي الريبوزي المرسال للإنترلوكين-6 من التحلل بواسطة إنزيمات نووية داخلية فيروسية هربسية متميزة" . مجلة PLOS للأمراض . 11 (5) e1004899. doi : 10.1371/journal.ppat.1004899 . ISSN 1553-7366 . PMC 4428876. PMID 25965334 .   
  20. ↑ هوجان، دانيال جيه؛ ريوردان، دانيال بي؛ جيربر، أندريه بي؛ هيرشلاج، دانيال؛ براون، باتريك أو (2016-11-07). "بروتينات متنوعة مرتبطة بالحمض النووي الريبي تتفاعل مع مجموعات من الحمض النووي الريبي ذات صلة وظيفية، مما يشير إلى نظام تنظيمي واسع النطاق" . مجلة PLOS Biology . 6 (10) e255. doi : 10.1371/journal.pbio.0060255 . ISSN 1544-9173 . PMC 2573929. PMID 18959479 .   
  21. ↑ لوكونغ، كيفن إي.؛ تشانغ، كاي-وي؛ خاندجيان، إدوارد دبليو.؛ ريتشارد، ستيفان (1 أغسطس/آب 2008). "البروتينات الرابطة للحمض النووي الريبي في الأمراض الوراثية البشرية". اتجاهات في علم الوراثة . 24 (8): 416-425 . doi : 10.1016/j.tig.2008.05.004 . ISSN 0168-9525 . PMID 18597886 .  
  22. ↑ "البروتين النووي الريبي" . www.uniprot.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 نوفمبر 2016 .
  23. ↑ بنك بيانات البروتين RCSB. "بنك بيانات البروتين RCSB - RCSB PDB" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أبريل 2018 .{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  24. ↑ لويس، بنجامين أ.؛ واليا، راسنا ر.؛ تيريبيليني، مايكل؛ فيرغسون، جيف؛ تشنغ، تشارلز؛ هونافار، فاسانت؛ دوبس، درينا (2016-11-07). "PRIDB: قاعدة بيانات لتفاعلات البروتين مع الحمض النووي الريبي" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 39 (عدد قواعد البيانات): D277– D282 . doi : 10.1093/nar/gkq1108 . ISSN 0305-1048 . PMC 3013700. PMID 21071426 .   
  25. ^ توسزينسكا، إيرينا؛ ماتيلسكا، دوروتا؛ ماغنوس، مارسين؛ شوجنوفسكي، جرزيجورز؛ كاسبرزاك، جوانا م.؛ كوزلوفسكي، لوكاس ب. دونين هوركاويتز، ستانيسلاف؛ بوجنيكي ، يانوش م. (2014/02/01). “النمذجة الحسابية للهياكل المعقدة للبروتين-RNA”. طُرق . 65 (3): 310-319 . دوى : 10.1016/j.ymeth.2013.09.014 . ردمك 1095-9130 . بميد 24083976 . S2CID 37061678 .   
  26. ^ موموس، فوميتاكا؛ سيكيموتو، تيتسويا؛ أوكورا، تاكاشي؛ جو شويتشي. كاواغوتشي، أتسوشي؛ ناجاتا، كيوسوكي؛ موريكاوا ، يوكو (22/06/2011). "النقل القمي لفيروس الأنفلونزا A يتطلب بروتين نووي بروتيني إعادة تدوير إيجابي لـ Rab11" . بلوس واحد . 6 (6) هـ21123. بيب كود : 2011PLoSO...621123M . دوى : 10.1371/journal.pone.0021123 . ردمك 1932-6203 . بمك 3120830 . بميد 21731653 .   
  27. ↑ بودان، ف؛ باخ، س؛ كوساك، س؛ رويغروك، ر.و. (1994-07-01). "بنية البروتين النووي الريبوزي لفيروس الإنفلونزا. 1. يُذيب البروتين النووي لفيروس الإنفلونزا البنية الثانوية في الحمض النووي الريبوزي ذي المقبض المتعدد ، ويكشف القواعد للمذيب" . مجلة EMBO . 13 (13): 3158-3165 . doi : 10.1002/j.1460-2075.1994.tb06614.x . ISSN 0261-4189 . PMC 395207. PMID 8039508 .   
  28. ↑ "مرض النسيج الضام المختلط (MCTD) | كليفلاند كلينك" . my.clevelandclinic.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 نوفمبر 2016 .
  29. ↑ رويغروك، روب دبليو إتش؛ كريبان، تيبو؛ كولاكوفسكي، دان (2011). "البروتينات النووية والكبسولات النووية لفيروسات الحمض النووي الريبي سالبة السلسلة". الرأي الحالي في علم الأحياء الدقيقة . 14 (4): 504-510 . doi : 10.1016/j.mib.2011.07.011 . PMID 21824806 . 
  • قاعدة بيانات PRIDB لتفاعل البروتين مع الحمض النووي الريبي