مرحله پایان: توقف رونویسی توسط توالیهای ویژهٔ دیانای
رونویسی چیست و پایان آن چه اهمیتی دارد؟
برای درک مرحله پایان، ابتدا باید با مفهوم کلی رونویسی آشنا شویم. سلولهای بدن ما برای انجام کارهای مختلف به پروتئینهای گوناگونی نیاز دارند. دستورالعمل ساخت این پروتئینها درون مولکول بزرگی به نام دیانای ذخیره شده است. اما دیانای نمیتواند مستقیماً به کارگاه پروتئینسازی سلول برود. در عوض، یک نسخهٔ موقت و قابل حمل به نام آرانای پیامرسان۵ از روی آن ساخته میشود. به این فرآیند «رونویسی» میگویند. تصور کنید شما یک دستور پخت مفصل در یک کتاب بزرگ دارید. به جای بردن کل کتاب به آشپزخانه، آن را کپی میکنید. مرحله پایان رونویسی دقیقاً مانند نقطهٔ پایانی است که شما در انتهای دستور پخت کپی شده قرار میدهید تا آشپز بداند دستورالعمل به کجا ختم میشود. اگر این نقطهٔ پایان وجود نداشته باشد، کپیگیری ممکن است تا صفحات بعدی کتاب ادامه یابد و دستورالعمل نادرست و بیمفهومی تولید کند.
انواع مکانیسمهای پایان رونویسی
سلولهای موجودات زنده، مانند باکتریها و جانداران پیچیدهتر، از دو روش اصلی برای به پایان بردن رونویسی استفاده میکنند. هر کدام از این روشها دارای توالیهای خاص و بازیگران مولکولی منحصر به فرد خود هستند.
| ویژگی | پایاندهی وابسته به فاکتور رو | پایاندهی مستقل از فاکتور رو (غنی از G-C) |
|---|---|---|
| تعریف | نیاز به یک پروتئین کمکی به نام «فاکتور رو» برای متوقف کردن رونویسی دارد. | به دلیل ساختار خاص توالی دیانای، به طور خودکار و بدون نیاز به فاکتور رو پایان مییابد. |
| توالی سیگنال | توالی خاصی به نام rut (اتصال رو) | یک توالی متقارن غنی از بازهای G و C به دنبال آن چند باز A |
| مثال | برخی از ژنهای باکتریایی مانند ژنهای مربوط به متابولیسم | ژنهای rRNA۶ در باکتریها |
| مکانیسم عمل | فاکتور رو به آرانای متصل شده و مانند یک موتور همراه آن حرکت کرده و آنزیم رونویسی (RNA polymerase) را از دیانای جدا میکند. | توالی غنی از G-C یک سنجاقسر در آرانای ایجاد میکند که باعث توقف آنزیم میشود. دنبالهٔ Aها نیز پیوند ضعیفی ایجاد میکنند که به راحتی شکسته میشود. |
پایان رونویسی در عمل: یک مثال از دنیای باکتریها
برای درک بهتر، یک باکتری را در نظر بگیرید که نیاز دارد در پاسخ به یک ماده قندی، آنزیم تجزیهکننده آن را بسازد. ژن این آنزیم در دیانای باکتری فعال شده و رونویسی آغاز میشود. هنگامی که آنزیم رونویسی (RNA polymerase) به انتهای ژن میرسد، با یک توالی پایانی مستقل از فاکتور رو مواجه میشود. این توالی حاوی بازهای G و C زیادی است. هنگامی که آنزیم از روی این قسمت رونویسی میکند، رشته آرانای تولید شده به دلیل جفتشدن بازهای مکمل (G با C) بر روی خود تا میخورد و یک ساختار سنجاقسری محکم ایجاد میکند. این ساختار مانند یک مانع در داخل کانال آنزیم رونویسی عمل کرده و باعث مکث و سپس توقف آن میشود. بلافاصله پس از این ساختار، چند باز آدنین (A) قرار دارد که پیوند ضعیفی بین آرانای و دیانای الگو ایجاد میکند. این پیوند ضعیف به راحتی شکسته شده و آنزیم رونویسی به همراه رشته آرانای تازه ساخته شده از دیانای جدا میشوند. حالا این آرانای پیامرسان میتواند برای ساخت آنزیم مورد نظر به کارگاه پروتئینسازی سلول برود.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
بله، آنزیم رونویسی از روی توالی پایان عبور میکند و آن را در مولکول آرانای کپی میکند. اما همین کپی است که سیگنال توقف را ایجاد میکند (مثلاً با تشکیل ساختار سنجاقسر). پس از جدا شدن آنزیم، این قسمت اضافی از آرانای معمولاً بریده شده و دور ریخته میشود.
در این حالت، آنزیم رونویسی نمیتواند متوقف شود و به رونویسی از مناطق غیر مرتبط دیانای ادامه میدهد. این امر منجر به تولید آرانای پیامرسان بسیار بلند و ناکارآمد میشود که ممکن است دستورالعملهای چندین ژن را در خود داشته باشد و در نهایت به ساخت پروتئینهای ناقص یا بیفایده منجر گردد که برای سلول مضر است.
بله، اصول پایه یکسان است اما جزئیات پیچیدهتر هستند. سلولهای انسانی و دیگر جانداران پیچیده از مکانیسمهای پایاندهی پیشرفتهتری استفاده میکنند که شامل برش۷ و اضافه کردن دم پلیآدنیل۸ به انتهای آرانای پیامرسان است. این فرآیندها نیز توسط سیگنالهای خاصی در توالی دیانای کنترل میشوند.
پاورقی
۱ پایان رونویسی (Transcription Termination)
۲ آرانای (RNA)
۳ دیانای (DNA)
۴ فاکتور رو (Rho Factor)
۵ آرانای پیامرسان (Messenger RNA/mRNA)
۶ rRNA (Ribosomal RNA)
۷ برش (Cleavage)
۸ دم پلیآدنیل (Poly-A Tail)
