پروتئين ، CDNA و شناسايي گرن

تظاهر ژن عبارتست از طي مراحلي كه منجر به ايجاد فراورده ژن مي گردد . براي اينكه ژن فراورده خود را توليد كند ، بايد دو مرحله اساسي انجام شود :
۱- نسخه برداريTranscription
2- ترجمه transtation

نسخه برداري:
اولين مرحله از تظاهر ژن است ، يوكاريوتها شامل قارچها ، گياهان ، حيوانات، انسان و بعضي موجودات تك سلولي و پروكاريوتها عبارت از موجودات تك سلولي و مهمترين انها باكتريها هستند .
تظاهر ژن در اين دو دسته شباهتهاي زيادي دارند و تفاوتهايي نيز در انها وجود دارد .
بعنوان مثال در يوكاريوتها :
انزيم مهمي كه در نسخه برداري ژن دخالت وسيع دارد بنام RNA Palymerase ناميده مي شود . و در انسان سه نوع از اين انزيم بنامهاي RNA Pely merase I , II , III شناخته شده است . و هر كدام در دسته بخصوصي از ژنها عمل مي كنند . مثلا پلي مراز III در نسخه برداري ژنهاي TRNA و پلي مراز II در نسخه برداري ژنهاي rRNA دخالت دارند .
نسخه برداري در ژن از يك حمل خاصي شروع و در يك محل ديگري از ژن پايان مي يابد يعني در يك خط راهنما و يكطرف انجام مي شود و در روي Template DNA بصورت ۳/  ۵/ است ولي در روي RNA بر عكس و ۵/ ۳/ است .
DNA Template رشته اي از DNA است كه ژن مربوطه كه نسخه برداري آن انجام مي شود در آن قرار دارد .

شكل

شروع نسخه برداري
يعني ايجاد RNA از روي DNA مي باشد ، با اين تفاوت كه بجاي باز تعيين T با اوراسيل U در RNA قرار مي گيرد . چون RNA بصورت معكوس با DNA قرار دارد و خط راهنماي DNA بصورت ۳/  ۵/ است بنابراين RNA از ۵/ شروع و به ۳/ ختم مي شود .
در شروع نسخه برداري پلي مراز II محلي را در ابتداي ژن انتخاب مي كند كه در منطقه Upstream ژن قرار دارد و پلي مرازII در محلي در خارج از نقطه شروع نسخه برداري به DNA مي چسبد و بصورت يك مجموعه Complen در مي ايد و محل چسبيدن رشته DNA در ژن مربوطه بصورت ۵/ TATAAT- 3/ كه بطور خلاصه TATA نشان داده مي شود كه تا محل شروع نسخه برداري ۲۵ نوكلئوتيد فاصله دارد و بهمين جهت -۲۵ Bon نوشته مي شود .
منطقه انتقال انزيم پليمراز RNA به DNA بنام پروموتر است . و بوسيله انزيم فوق شناسايي مي شود . و به كمك فاكتورهايي بنام T.F انجام مي گيرد .

مرحله پايان نسخه برداري
نسخه برداري زماني تمام مي شود كه يك رشته دنباله اي مركب از نوكلئوتيدهاي ادنوزين يا PolyA به R.N.A اضافه شده است . در بعضي از ژنها اين دنباله تا Zpppbp در ناحيه Down Stream ژن ادامه مي يابد .

شكل

قبل از بحث ترجمه بطور مختصر انواع RNA را مورد بررسي قرار مي دهيم :
۱- RNA ريبوزومي :
كه بصورت rRNA نوشته مي وشد و جزيي از ساختمان ريبوزوم مي باشد و نقش بسيار مهمي در ترجمه ژن بعهده دارند .

۲- RNA ناقل يا tRNA :
يكنوع RNA ناقل است و نقش اساسي ان در ترجمه ژن مي باشد . اين نوع RNA كه نقش جابجايي اسيدهاي امينه در سيتوپلاسم سلول را بعهده دارد اولين بار توسط دانشمندي بنام رابرت هولي در سال ۱۹۵۹ از سلول جدا گرديد و در مدت ۶ سال زنجيره كامل انرا شناسايي كرد .
tRNA داراي ۷۴-۹۴ نوكلئوتيد است و نسبتا RNA كوچك به حساب مي ايد . ساختمان كلي tRNA كه بصورت برگ شبدر است بخشهاي زير را دارا است :
۱- بازوي دريافت كننده The acceptor arm
2- بازوي انتي كرون The anti conton arm
3- بازوي D.H.U
4- حلقه اضافي Optional arm
5- حلقه Tucarm

بطور خلاصه يك مولكول tRNA شامل سه حلقه و يك بازوي انتهايي كه حمل چسبيدن اسيد امينه است و يك حلقه اضافي است .

شكل

۳- RNA پيام بر يا mRNA
نوعي از RNA است كه واسطه ايجاد پروتئين از ژن است . در طي مراحل نسخه برداري در داخل هسته سلول mRNA بوجود مي ايد و سپس از هسته سلول خارج شده و در سيتوپلاسم در طي مراحل كه ترجمه ناميده مي وشد پروتئين ساخته مي شود .
بنابراين هر بار كه نسخه برداري در ژن انجام مي شود يك mRNA تشكيل شده و بعد از انكه وظيفه خود را در سيتوپلاسم انجام داد از بين مي رود . پس ناپايدار است .
mRNA قبل از ترجمه تغييراتي رويش انجام مي شود كه قبل از ترك هسته در mRNA صورت مي گيرد .
۱- تغييراتي در دو انتهاي مولكول بوجود مي ايد .
۲- قسمتهاي اينترون جدا شده واكسونها بهم اتصال مي يابد .
۳- در بعضي موارد خاص در نوكلئوتيدهاي mRNA تغييراتي پيدا مي شود و منجر به تشكيل Editiong RNA مي شود .

Editing RNA :
تغييراتي در بعضي از نوكلئوتيدهاي mRNA بوجود مي ايد به اين ترتيب كه نوكلئوتيدهاي جديد به ان اضافه شده و يا برخي از نوكلئوتيدهاي ان حذف مي شوند.

اسيدهاي امينه يا كدون
كلا ۲۰ نوع اسيد امينه در انسان وجود دارد كه از يك اتم كربن مركزي ( ) و چهار بازو تشكيل شده است :
۱- اتم هيدروژن
۲- گروه كربوكسيل ( -Coo- )
3- گروه آمينو ( -NH3+ )
4- گروه R
گروه R مشخص كننده هر اسيد امينه بخصوص است و ساختمان مختلف خواهند داشت .
خصوصيت هر زنجيره پلي پپتيد بستگي به اسيد امينه هاي موجود در ان دارد كوفود از راه نسخه برداري ژن و سپس ترجمه mRNA تعيين مي شود . و هر ژن زنجيره پلي پپتيد بخصوصي را ايجاد مي كند .

شكل

كدهاي ژنتيكي اسيدهاي امينه
اين كدها در زنجيره هاي mRNA قرار دارند و اين كه ون ها در زنجيره DNA تغيير مي يابند . يعني بجاي باز او را سيل باز تخمين قرار مي گيرد .

شكل

تمام اسيد امينه ها غير از سيستونين و تريتپوفان بيش از يك كد ون دارند .
كدونهاي UAA و UAG و UGA هيچ نوع اسيد امينه اي را كه نمي كنند و كدونها انتهايي هستند .
كدون AUG علامت شروع ترجمه هر كدون ابتدايي است و فقط اسيد امينه ميتونين را رمز مي كند . البته در طي ادامه زنجيره نيز ممكنست اسيد امينه ميتونين در ساختمانهيا وسطي پلي پپتيد وجود داشته باشد .

نماي انواع نوكلئوتيدها

شكل

ترجمه Translation
اخرين مرحله تظاهر ژن است كه در ان ريبوزوم ، mRNA , tRNA نقش اساسي دارند اخرين قدم ساخت زنجيره اي پلي پپتيدي است .
بيست نوع اسيد امينه وجود دارد و هر tRNA مخصوص يك اسيد امينه خاص خود مي باشد . مثلا tRNA tyr مخصوص اسيد امينه تيروزين بوده و به اسيد امينه ديگر اتصال نمي يابد .
اكثر اسيد امينه ها بيش از يك كدون دارند و براي هر اسيد امينه بيش از يك نوع tRNA وجود خواهد داشت . دو tRNA كه به يك اسيد امينه اختصاص دارند Isoaxxeptors ناميده مي وشد . هر اسيد امينه توسط بازوي كه بوكسيل به بازوي دريافت كننده موجود در tRNA مي چسبد . گروهي از انزيمها بنام امينواسيل – tRNA سنتتاز اين عمل را كاتاليزوري مي كنند .
بعد از انكه عمل شناسايي و اتصال tRNA به اسيد امينه انجام گرفت اين مجموعه به طرف mRNA حمل شده و ناحيه انتي كدون tRNA به ناحيه كدون مخصوص به همان آنتي كدون كه در mRNA است متصل مي شود.

مرحله اغاز ترجمه:
ربوزومها در پروكاريوتها از دو جز بنامهاي ۳۰۵ و ۵۰۵ تشكيل مي شوند كه اين دو جزء از هم جدا مي شوند . كه فاكتورهايي از جنس پروتئين بنام IF يا Initiation factors مسئول اين جدايي هستند . حال كه ۳۰۵ از مولكول ربوزوم جدا شده به ناحيه Upstream اولين كدون در mRNA مي چسبد . اين جمل از نوكلئوتيدهايي تشكيل يافته كه از محل اولين كدون واقع در mRNA حدود ده نوكلئوتيد فاصله دراد كه بنام شاين دالگارنو ناميده مي شود . پس از انكه ۳۰۵ به mRNA اتصال يافت به طرف اولين كدون در mRNA حركت مي كند در محل اوين كدون كه معمولا ANG است ترجمه اغاز مي شود . به اين صورت كه tRNA با اتصال به اسيد امينه مخصوص خود به اين محل مي رسد و در نتيجه كدون و انتي كدون در مقابل هم قرار مي گيرند .