پیشرنای پیک: رنای اولیه قبل از پردازش در یوکاریوتها
ساختمان و ویژگیهای پیشرنای پیک
پس از آنکه دستورالعنی ساخت یک پروتئین در دیانای9 ذخیره شد، این اطلاعات باید به سیتوپلاسم10 سلول منتقل شوند. این انتقال توسط مولکولی به نام آرانای پیامرسان11 انجام میشود. اما این مولکول بلافاصله پس از ساخته شدن آمادهٔ کار نیست. نسخهٔ اولیه و خام آن، پیشرنای پیک نام دارد.
پیشرنای پیک از بخشهای مختلفی تشکیل شده است که دو بخش اصلی آن عبارتاند از:
- اگزونها12: این بخشها حاوی اطلاعات واقعی برای ساخت پروتئین هستند. مانند قطعات مهم یک پازل.
- اینترونها: این بخشها توالیهای میانی هستند که اطلاعات کدشده برای پروتئین ندارند و باید قبل از استفاده از آرانای پیامرسان، حذف شوند. مانند قسمتهای اضافه و برچسبهای روی قطعات پازل که باید کنده شوند.
| بخش مولکول | وظیفه و ویژگی | سرنوشت نهایی |
|---|---|---|
| اگزون | حاوی کدهای ژنتیکی برای ترتیب اسیدهای آمینه در پروتئین | در مولکول نهایی باقی میماند |
| اینترون | فاقد اطلاعات کدشده؛ نقشهای تنظیمی دارد | حذف و تجزیه میشود |
| نواحی ابتدا و انتها | محل اتصال ماشینآلات پردازش و آغاز ترجمه | تغییر و اصلاح میشوند |
مراحل پردازش پیشرنای پیک
برای تبدیل این مولکول خام به یک آرانای پیامرسان بالغ و کاربردی، سه تغییر اصلی و پشتسرهم روی آن انجام میشود. این تغییرات آنقدر مهم هستند که اگر انجام نشوند، سلول نمیتواند پروتئین صحیحی را تولید کند.
۱. افزودن کلاهک در انتهای 5′
بلافاصله پس از شروع سنتز پیشرنای پیک، یک ساختار شیمیایی ویژه به نام کلاهک به انتهای 5′ آن متصل میشود. این کلاهک مانند یک کارت شناسایی یا برچسب سلامت است که:
- از مولکول در برابر حملهٔ آنزیمهای تجزیهکننده محافظت میکند.
- به ریبوزوم13 میگوید که «اینجا محل شروع خواندن پیام است!».
۲. افزودن دم پلیآ در انتهای 3′
در انتهای دیگر مولکول، یعنی انتهای 3′، یک زنجیرهٔ بلند از نوکلئوتید14 آدنین15 اضافه میشود که به آن دم پلیآ میگویند. این دم شبیه به یک نخ امنیتی است که:
- پایداری مولکول را افزایش میدهد و مانع از تخریب زودهنگام آن میشود.
- به خروج آرانای پیامرسان از هسته16 کمک میکند.
۳. حذف اینترونها و بههمپیوستن اگزونها (برشچسبان)
این مرحله، پیچیدهترین و شاید جالبترین قسمت پردازش است. در این مرحله، ماشینآلات پیچیدهای درون هسته به نام اسپلایسوزوم17 وارد عمل میشوند. اسپلایسوزوم دقیقاً ابتدا و انتهای هر اینترون را شناسایی کرده، آن را برمیدارد و دو اگزون مجاور را به هم میچسباند. به این فرآیند برشچسبان18 میگویند.
اهمیت پردازش در سلامت و بیماری
فرآیند پردازش پیشرنای پیک یک رویداد حیاتی است. خطا در هر یک از این مراحل میتواند منجر به تولید یک آرانای پیامرسان معیوب و در نتیجه یک پروتئین ناکارآمد یا حتی مضر شود. بسیاری از بیماریهای ژنتیکی انسان به دلیل جهشهایی است که در توالیهای سیگنالدهنده برای برشچسبان رخ میدهد.
برای مثال، در یک بیماری به نام بتا تالاسمی19، گاهی یک جهش ژنتیکی باعث میشود اسپلایسوزوم نتواند اینترونها را به درستی تشخیص دهد و حذف کند. در نتیجه، آرانای پیامرسان بالغی که تولید میشود، حاوی اطلاعات نادرستی است و این موضوع منجر به ساخت هموگلوبین20 معیوب و بروز بیماری میگردد.
| مرحله پردازش | عملکرد اصلی | نتیجه |
|---|---|---|
| افزودن کلاهک | محافظت و شناسایی نقطه شروع | پایداری و قابلیت رونویسی |
| افزودن دم پلیآ | افزایش طول عمر و کمک به خروج از هسته | مولکولی بادوامتر |
| برشچسبان | حذف اینترونها و اتصال اگزونها | تولید توالی کدکنندهٔ نهایی و بالغ |
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1 Pre-mRNA 2 RNA 3 Transcription 4 5' Cap 5 Poly-A Tail 6 Introns 7 Gene Expression 8 Eukaryotic Cells 9 DNA 10 Cytoplasm 11 Messenger RNA (mRNA) 12 Exons 13 Ribosome 14 Nucleotide 15 Adenine 16 Nucleus 17 Spliceosome 18 Splicing 19 Beta Thalassemia 20 Hemoglobin 21 Alternative Splicing
