تازه های سایت
خانه / GENETICS / فاکتورهای سیگما مستقیما با DNA اتصال برقرار می کنند

فاکتورهای سیگما مستقیما با DNA اتصال برقرار می کنند

 فاکتورهای سیگما مستقیما با DNA اتصال برقرار می کنند

فاکتورهای سیگما مستقیما با DNA اتصال برقرار می کنند

فاکتورهای سیگما مستقیما با DNA اتصال برقرار می کنند:

هولوآنزیم هائی که فاکتورهای سیگمای متفاوتی دارند محدوده ی متفاوتی از توالی های مورد توافق را در10- الی 35- شناسائی می کنند که دلالت براین دارد که زیرواحدهای فاکتورسیگما دراین نواحی خودبايد با DNA تماس برقرارکنند.به این قاعده کلی می رسیم که رابطه یکسانی بین فاکتور سیگما و هسته انزیم وجود دارد و فاکتور سیگما در شرایطی قرار گرفته است تابتواند تماس بحرانی باپروموترهای 35- و10- برقرار کند.
هنگامی که جهشی درموقعیتی خاص درپروموتورمانع از شناسائی آن توسط RNAپلیمرازمیشود وجهشی جبران کننده در فاکتورسیگمابه پلیمراز اجازه می دهد که از پروموتور جهش یافته استفاده کند.محتمل ترین نظراین است که جفت بازمربوطه درDNA با آمینواسیدی که طی جهش جایگزین آمینواسید قبلی شده است اتصال برقرارمی کند.
مقایسه توالی های چندین فاکتورسیگمای باکتریائی باهم منجر به شناسائی نواحی حفاظت شده میشود.ساختارکریستال فاکتورسیگماکه ازباکتری Thermu .aquaticusجداشده است نشان می دهدکه این نواحی به سه دمین مستقل درپروتئین تبدیل می شوند.دمینσ_2 شامل2.4-1.2و〖 σ〗_3شامل1.3-3.0و〖 σ〗_4شامل4.2 -4.1میباشد.
دوناحیه کوتاه به نام های 4/2و2/4به ترتیب درایجاد تماس با بازهای عناصر10- و35- شرکت دارند.هردوی این نواحی در پروتئین ساختارهای مارپیچ آلفا ایجاد میکنند.این بخش هابا بازهای موجود در رشته کدکننده تماس ایجاد کرده واین حالت راهمچنان پس از اینکه DNAبازشودحفظ می کنند.این موضوع بیانگر این است که فاکتورسیگمادرواکنش ذوبDNA می تواندنقش مهمی داشته باشد.
کاربرد موتیف های مارپیچ آلفادر پروتئین ها به منظورشناسائی واتصال به DNAدورشته ای معمول میباشد.آمینواسیدهائی که3تا4واحدباهم فاصله دارند روی یک سمت مارپیچ آلفا قرار می گیرندو بنابراین در موقعیتی اند که می توانندبا بازهای مجاورخودتماس برقرار کنند.آمینواسیدهائی که در امتداد یک سطح مارپیچ آلفای ناحیه4/2قراردارند با بازهای 10-و 12- توالی 10- پروموتراتصال برقرار می کنند.ناحیه 3/2پروتئین هائی رادر برمی گیردکه اسیدنوکلئیک های تک رشته ای رابهم متصل میکند ودر واکنش ذوب شرکت دارد.نواحی1/2و2/2(که محافظت شده ترین بخش سیگمااست)باهسته آنزیم واردفعل وانفعال می شود می شوند.ثابت شده است که تمامی فاکتورهاسیگما نواحی یکسانی از پلیمرازهسته ای رابهم وصل می کننددرنتیجه می فهمیم که واکنشهارقابتی است.
ناحیه انتهاNدر〖 σ〗^70دارای عملکردتنظیمی مهمی است.چنانچه این ناحیه حذف شودپروتئین کوتاه شده میتواند مستقلابه توالی پروموترمتصل شود.این مطلب نشاندهنده این است که ناحیه انتهائی Nبه عنوان یک دمین مهارکننده خودکارعمل میکند.این ناحیه هنگامی که σ^70آزاداست باعث مسدودشدن دمین اتصال به DNAمیشود.اتصال 〖 σ〗^70به هسته آنزیم کونفورماسیون آن راطوری تغییرمی دهدکه مهار آزاد شودو دمین اتصال به DNA میتواندبه DNAمتصل شود.
هنگامی که فاکتورسیگمابه هسته پلیمرازمتصل میشود دمین انتهای Nحدود20آنگستروم ازدمین های اتصال به DNAدورمی شود.سپس دمین های اتصال به DNA حدود15آنگستروم ازیکدیگر دورشده وکونفورماسیونی کشیده ترمی یابند.وقوع جهش در توالی های10- یا35- ازاتصالσ^70(بدون ناحیه انتهایN)به DNAجلوگیری میکند که بیانگراین مطلب است که 〖 σ〗^70به هردوتوالی بطورهمزمان متصل میشود
درهولوآنزیم آزاد دمین انتهای Nدرجایگاه فعال هسته آنزیم قراردارد واساساهمان محلی است که توسط DNAهنگام تشکیل کمپلکس رونویسی اشغال میشود.هنگامی که هولوآنزیم روی DNAکمپلکس بازایجاد میکند دمین انتهائی Nزیرواحدسیگماازجایگاه فعال خارج میشود.بنابراین رابطه این دمین باپروتئین یک رابطه بسیارانعطاف پذیربوده وهنگامی که سیگمابه هسته آنزیم متصل میشودوهم چنین هنگامی که هولوآنزیم به DNAاتصال می یابد تغییرمیکند.مقایسه ساختارهای کریستالی هسته آنزیم باهولوآنزیم نشاندهنده این است که این فاکتورعمدتا روی سطح هسته آنزیم قرارمیگیرد.این فاکتوردارای ساختاری کشیده است که تاورای جایگاه متصل شونده به DNAگسترش می یابد.این وضعیت باعث میشود که این فاکتوردرموقعیتی قرارگیردکه بتواندباDNAطی اتصال آغازین تماس برقرارکند.مارپیچ DNAبایدازموقعیت اولیه خودحدود16آنگستروم حرکت کندتابتواندواردجایگاه فعال شود.
تفاوت جالبی دررفتارفاکتور〖 σ〗^54وجود داردکه باعث میشودRNAپلی مرازهاپروموترهائی راتشخیص دهندکه توالی های موردتوافق متمایزوعنصرمحافظت شده در12- و24- دارندولی ژئومتری کمپلکس پلی مراز- پروموترتحت هدایت فاکتورسیگمامتفاوت است.تفاوت دیگری درمکانیسم کنترل این است که دررونویسی سطح بالاσ^54 به فعالگردیگری نیاز داردتانقاطی راکه در فاصله دورتری ازپروموترهستند متصل کند.دراین نقطه باپروموترهای دیگرمتفاوت است چون نقاط فعالگردرآنها درفاصله نزدیک به پروموترقراردارند.رفتارفاکتور〖 σ〗^54به خودی خودازفاکتورهای دیگرمتفاوت است وازهمه مهمتراین است که میتواند DNAرامستقل ازهسته پلی مرازمتصل کند.ازاین جهت بیشترشبیه فعالگرهای یوکاریوتی است.
فاکتورهای سیگما می توانند آبشار تشکیل دهند:
آبشار فاکتور سیگما وقتی ایجاد میشود که لازم است فاکتور سیگما از یک ژن رونویسی کند وآن را برای فاکتور سیگمای بعدی کد گذاری کند.
یکی از ژنهای اولیه برای فاکتور سیگما کد گذاری می کند و باعث می شود تا RNAپلی مراز ژنهای میانی را رونویسی کند.
دو ژن میانی زیر واحدهای فاکتور سیگما را کد گذاری می کنند که در نتیجه RNAپلی مراز از ژنهای تاخیری رونویسی می کند.
فاکتورهای سیگما به طور وسیعی در کنترل اغاز رونویسی باکتری B.subtilisبه کار می روند که برای این منظور حدود 10 فاکتورσ شناسایی شده است.برخی از انها را میتوان در سلولهای نباتی یافت و بقیه فقط در موارد خاص آلودگی های فاژ و یا در تغییر از مرحله رشد نباتی به اسپورزایی یافت میشوند.
اصلی ترین RNAپلی مراز که در سلول های B.subtilisیافت می شود در رشد نباتات شرکت دارد و ساختاری یکسان باβ^´ α_2 β در E.coli دارد.فاکتور سیگمای آن(σ^A یاσ^(4-3))همان پروموترها با همان توالی مورد توافق را تشخیص می دهد که انزیم E.coliبه کار می برد.گونه های دیگرازRNA پلی مراز که فاکتورهای سیگمای دیگری داشته باشند در اندازه های کم یافت می شوند.انواع دیگر آنزیم نیز پروموترهای متفاوتی با توالی مورد توافق 35- الی 10- را تشخیص می دهد.
یکی از ویژگی های متداول الودگی باکتریوفاژ انتقال از بیان گروهی از ژنها به بیان گروه دیگر است.اکثرا به جز موارد خاص پیشروی فاژ باعث تغییر در شکل رو نویسی چرخه الودگی می شود.این تغییرات به دو طریق تکمیل می شوند.یا توسط سنتزRNA پلی مراز Phage.encoderو یا با تلاش های دیگرفاكتورهاي Phage.encoder اي کهRNA پلی مراز باکتریایی را کنترل می کنند.بهترین گونه کنترلی که توسط تولید فاکتورهای سیگمای جدید انجام می شودطی الودگی B.subtilisتوسط فاژSPO1شکل میگیرد.
چرخه آلوده کنندهSPO1ازسه مرحله بیان ژن میگذرد.هنگام آلودگی سریعا ژن های اولیه فاژ رونویسی میشوند.پس از4تا5 دقیقه رونویسی ژن های اولیه متوقف میشودوژن های میانی رونویسی میشوند.دردقیقه8یا12رونویسی ژن های نهائی جایگزین رونویسی ژن های میانی میشود.ژن های اولیه راهولوآنزیم های باکتری میزبان رونویسی میکند.آنها رانمی توان ازژن های میزبان تشخیص دادکه پروموتراین ژن هاراپلی مراز αβ〖β΄〗^ σ^43شناسائی میکند.
بیان ژن های فاژبرای انتقال به رونویسی میانی ونهائی ژن لازم است.سه ژن تنظیم گر28 -33 -34عمل رونویسی راکنترل میکنند.این الگوتنظیم آبشاری ایجاد میکند که طی آن آنزیم میزبان ژن اولیه رارونویسی میکند.چون محصول آن برای رونویسی ژن میانی لازم است.پس ازاین رونویسی دوژن میانی محصولاتی که برای رونویسی ژن های نهائی لازم است رارمز میکنند.درژن28اولیه آن دسته که جهش یافته اند نمی توانند ژن های میانی رارونویسی کنند.محصول ژن 28 پروتئینی است باKD26 که درهسته آنزیم فاکتورسیگمای میزبان را قرار میدهد.این جای گذاری تنهاچیزی است که برای انتقال ازبیان ژن های اولیه لازم است وهولوآنزیمی بوجود می آوردکه دیگر ژن میزبان رارونویسی میکند.دقیقا نمیدانیم که چگونه gp 28جایگزین σ^43 میشود ویا پلی پپتید سیگمای میزبان چه میشود.
دوعدداز ژن های میانی درانتقال شرکت میکنند.اگردرهریک ازژن های33ویا34جهش رخ دهد مانع رونویسی ژن های نهائی میشود.بازهم نمیدانیم که gp33 وgp34 به چه نحوی gp28راازبین می برند ولی همین که به هسته آنزیم متصل شوند قادراست فقط روی پروموترهای ژن نهائی رونویسی را آغاز کند.
جایگزینی مکررفاکتور سیگما دوپیامددارد.هردفعه زیرمجموعه عوض میشودRNA پلی مرازمی تواندژن های رده جدیدرا تشخیص دهد ودیگرنمیتواند ژن های قدیمی رابازشناسد.درنتیجه این تغییرات باعث تغییرکلی عملکردRNAپلی مراز می شود.به احتمال زیادهسته آنزیم بافاکتورهای سیگمای کنونی رابطه دارندو این تغییربرگشت ناپذیر است.
اسپورزائی توسط فاکتورهای سیگما کنترل می شود:
-اسپورزائی باعث تقسیم باکتری به یک سلول مادری لیزشده واسپور آزادمیشود
-هرقسمت باسنتز فاکتورسیگمای جدیدجایگزین فاکتورهای سیگمای قبلی وارد مرحله دیگر می شود
– ارتباط بین این دوقسمت مدت زمان جایگزینی فاکتورهای سیگما راتعدیل میکند
اسپورزائی بهترین نمونه تعویض فاکتورهای سیگمااست که درواقع روش دیگر زندگی باکتری است.درپایان مرحله روینده کشت باکتری رشد لگاریتمی به علت اتمام موادغذائی محیط کشت متوقف میشود واین کار باعث راه اندازی اسپورزائی میشود.
DNAهمانندسازی میشود وازیک انتهای سلول ژنومی جدا میشودو سرانجام دور ژنوم راپوشش محکمی ازاسپوراحاطه میکند.وقتی جداره شکل گرفت دوقسمت مجزای دیگر به وجود می آورد یکی سلول مادرو دیگرپیش اسپوراست.درآغاز این فرایندیک کروموزوم به یک طرف سلول وصل است.جداره درحال رشدیک قسمت ازکروموزوم رادرون پیش اسپور به دام می اندازد وسپس یک ترنسلوکاز) (spoιιιEبقیه کروموزوم رابه داخل پیش اسپورحرکت میدهد.اسپورزائی تقریبا8ساعت طول میکشد.میتوان آن رابه عنوان نوع ابتدائی تفکیک درنظرگرفت که درآن یک سلول والد درسلول دختربوجود می آوردکه هریک سرنوشت جداگانه ای دارند.سلول مادر در نهایت لیز می شودوساختارهائی که آزادمی شود بطور کلی متفاوت از باکتری اصلی است.
اسپورزائی باعث تغییرات شدید در فعالیت های بیوسنتزی باکتری میشودکه ژن های زیادی دراین فعالیت ها شرکت دارند.اصلی ترین شکل کنترل درمرحله رونویسی است.آن دسته از ژن هائی که در مرحله روینده شرکت داشتند در طول اسپورزائی ازفعالیت باز می ایستند ولی بیشترشان به بیان ادامه میدهند.علاوه براین ژن هائی که مخصوص اسپورزائی هستند فقط طی این مرحله بیان میشوند.درپایان اسپورزائی حدود40درصدازmRNA باکتریائی مختص اسپورزائی است.
طی اسپورزائی سلول هانوع جدیدی ازRNA پلی مرازها فعال میشوند وآنزیم های هسته ای آنها مانند سلول های روینده است ولی بجای σ^43 روینده پروتئین های دیگری دارند.واقعیت این است که جای فاکتورهای سیگماموجود در هرقسمت را فاکتورهای جدید میگیرد که باعث رونویسی ژن هائی ازنوع دیگر میشوند.ارتباطی که بین این دو قسمت بوجود می آیدباعث هماهنگی زمان تغییراتی میشود که در سلول مادر وپیش اسپور بوجود می آید.ابشار اسپورزائی هنگامی آغاز میشود که شرایط محیطی باعث ایجاد مسیر فسفری شود.یغنی گروهی از فسفات ها از میان گروهی از پروتئین ها دست به دست میشوندتابه SpoOA میرسد(محصولات ژن های متعددی در این فرایندشرکت میکنند وپیچیدگی برخی از آن هاگویای این است که بایدمانع هرگونه اشتباه در شروع اسپورزائی شوند)SpoOA تنظیم گر رونویسی است وفسفریلاسیون باعث فعال شدن آن میشود.درحالت فسفریله رونویسی دواپرون را به فعالیت می اندازدوهر یک ازآنهارا نوع متفاوتی ازRNAپلی مراز رونویسی میکند.باکمک SpoOAی فسفریله آنزیم میزبان به کمک σ^43 کلی ژن کد شده رابرای فاکتورσ^F رونویسی میکند انزیم میزبان به کمک فاکتورمینورσ^H ژن کدشده رابرای فاکتورPro.σ^E رونویسی میکند.هردواین فاکتورهای جدید سیگما پیش ازایجاد دیواره بوجودمی آیندولی بعدا فعال میشوند.
درقسمت پیش اسپورفاکتورσ^F اول از همه فعال میشود.فاکتورآنتی سیگمائی که به آن متصل است جلوی آن را میگیردو فاکتورضدآنتی سیگما نیز بازدارنده راجدامیکند.این واکنش را تعدادی ازحوادث فسفریلاسیون/دفسفریلاسیون کنترل میکند.اولین تعیین کننده فسفاتاز پروتئین غشایی بسیار مهم است که در قطب انباشته می شود و باعث می شود که دومین فسفاتاژ بیشتر روی پیش اسپور متمرکز شود.SpoιιAAرا دفسفریله و فعال می سازد که آن هم در مقابل جانشین فاکتور آنتی سیگما SpoιιABکمپلس SpoιAB-σ^Fمی شود.رهایی آن را فعال می سازد.
فعال سازیσ^F آغاز اسپورزایی است.با هدایت 〖 RNA,σ〗^Fپلی مراز به جای ژن های روینده که قبلا آنها را رو نویسی میکرد اولین دسته از ژنهای اسپورزایی را رو نویسی می کند. واکنش جایگزینی احتمالا فقط روی تعدادی ازRNA پلی مرازها تاثیر می گذارد چون σ^Fبه مقدار کم تولید می شود.برخی از آنزیمهای روینده طی اسپورزایی باقی می مانند. σ^43ی جایگزین شده از بین نمی رود و می تواند از عصاره سلول های اسپورزا خود را ترمیم کند.
دو رخداد تنظیم گر به دنبال فعالیت σ^Fبه وجود می آیندσ^G محصول ژنهای اول اسپورزایی هستند .فاکتورσ^G باعث می شود تاRNA پلی مراز ژنهای پایانی اسپورزایی را درپیش اسپور رونویسی کند. محصول دیگر ژنهای اول اسپورزائی مسئول برقراری رابطه بین قسمت سلول مادر است.فاکتور σ^F , SpoΠRرا که از پیش اسپور مخفی می شود فعال می سازد. سپس آن هم پروتئین SpoΠGAمتصل به غشاء را فعال می سازد تا پیش ماده غیرفعال pro-σ^fرا به فاکتور فعالσ^E سلول مادر بچسباند (هرσ^E که در پیش اسپور تولید می شود با فعالیتهای مخصوص پیش اسپور منحط می شود). هنگامی که σ^Kجایگزینσ^F می شود آبشار ادامه پیدا می کند (در واقع تولیدσ^K پیچیده است. چون ژن آن باید از طریق رخدادهای باز ترکیب به وجود آیند). همچنین این فاکتور همانند پیش ماده ای غیرفعال(Pro-σ^k) سنتز می شود.یعنی پروتئاز آن را فعال می سازد.هنگامی کهσ^k فعال شد جایگزین σ^eو باعث رو نویسی ژنهای پایانی سلول مادر می شود.زمان بندی رخدادهای دو قسمت را پیام های دیگر هماهنگ می کنند.فعالیت σ^eدر سلول مادر برای فعال سازی σ^Gپیش اسپور ضروری است در عوض باید σ^Gفعال شود تا پیامی به وجود آورد که پس از عبور از جداره σ^Kرا فعال سازد.
به این دلیل اسپورزایی را دو آبشار کنترل می کنند که فاکتورهای سیگمای هر دو قسمت پشت سرهم فعال می شوند و هر کدام سنتز گروه خاصی از ژنها را هدایت می کنند.وقتی که فاکتورهای سیگمای جدید فعال می شوند جایگزین فاکتورهای سیگمای قدیمی می شوند در نتیجه انتقال فاکتورهای سیگما باعث می شود که ژنها هم فعال و هم غیرفعال شوند.همکاری هر یک از این فاکتورها با RNAپلی مراز هنگامی که ژنهای هدفشان بیان شد اجباری است و مقدار فاکتوری که موجود است بر میزان بیان ژن تاثیر می گذارد ممکن است هر دفعه بیش از یک فاکتور سیگما فعال شود و ويژگی های برخی از فاکتورهای سیگما با هم مطابقت کند. نمی دانیم که فاکتورهای سیگما چگونه می توانند جانشین فاکتورهای قبل از خود شوند.

گردآورنده:عاطفه عبدلی
استاد مربوطه:خانم دکتر صفار
ترجمه ی صفحه 279تا284کتاب ژنXI

انتشار توسط 8 تم

درباره‌ی genetical

این سایت جهت بالا بردن سطح علم در جامعه ایران می باشد و برای راحتی و گرد هم آوردن مطالب علمی و پزشکی در یک مکان مجازی که شامل آزمایشگاه ها ، دانلود کتاب ، کنکور , مطالب علمی ژنتیک - بیوشیمی - میکروبیولوژی می باشد . و با به روز رسانی هر روز این سایت مفتخریم که برترین سایت پزشکی ایران شویم .

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*


7 × = بیست هشت

شما می‌توانید از این دستورات HTML استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>