ویدیو های آموزشی، ژنتیک مولکولی
Micro RNA -دوبله ژنیران
بدن ما از سلول های مختلفی مانند سلول های پوستی، عضلانی و استخوانی تشکیل شده است. سلول های مختلف عملکرد ها و ساختار های متفاوتی باهم دارند اما از اجزای مشابه به هم مانند هسته ساخته شده اند. هسته DNA را در خود جای می دهد که وظیفه آن کد کردن ترکیباتی که در تکوین و عملکرد سلول ها نقش دارد می باشد. این اطلاعات هسته ای، در بخش هایی از DNAکه ژن نامیده می شوند، مرتب شده است. تقریبا همه سلول های یک موجود زنده کپی های یکسانی از DNA دارند.
حال سوالی که پیش می آید اگر همه سلول ها یک نوع DNA و یک نوع دستور عمل دارند، وجود انواع اقسام سلول ها با عملکرد ها و ساختار های مختلف چیست؟!
پاسخ خاموش و روشن شدن ژن هاست!!
اطلاعات ژنتیکی می توانند خاموش و روشن شوند، بنابراین زمانی که یک سلول دوره ی تکوین خود را می گذراند، سلول فقط دستور عمل های مورد نیاز از نظر ساختاری و عملکردی برای تبدیل به سلول هدف را می خواند.
برای خاموش شدن ژن، سلول می تواند از microRNA ها استفاده کند. این مولکول قدرتمند توسط غیر فعال کردن mRNA ها که در تبدیل کد های ژنتیکی به پروتئین ها نقش دارند، خاموش شدن ژن را به انجام می رساند. با این روش ژن ها می توانند خاموش شوند.
microRNA ها از زمان تکوین تا مرگ یک سلول، در تنظیم چرخه سلولی نقش دارند. وجود اختلال در چرخه سلولی، می تواند صدمات جدی به بدن انسان وارد کرده و موجب بیماری هایی مانند سرطان و بیماری های قلبی بگردد. وجود اهمیت چرخه سلولی در زندگی انسان، موجب شده است microRNA ها نیز از اهمیت زیادی برخوردار شوند.
همانند پروتئین ها، کد های مربوط به microRNA ها درون DNA جای گرفته است. ژن های مربوط به microRNA توسط RNA polymerase 2 رونویسی می شوند. نتیجه رونویسی RNA polymerase 2 می تواند تولید mRNA و یا انواع RNA های دیگر باشد.
در تولید microRNA محصول رونویسی یک microRNA اولیه می باشد که به شکل لوپ سنجاق سری در می آید که در نهایت با پیرایش های مختلف تنظیم شده به microRNA بالغ تبدیل می شود.
ابتدا ساختار دو رشته ای microRNA اولیه توسط پروتئینی به نام DGCR8 شناخته می شود. سپس یک آنزیم به نام DROSHA با همکاری DGCR8 کمپلکس ویرایشی microRNA را تشکیل می دهد. این کمپلکس microRNA اولیه را به قطعات کوچکتری به نام پیش ساز microRNA برش می دهد. حال پیش ساز microRNA می تواند به محیط سیتوپلاسمی رفته و موجب غیر فعال شدن mRNA های یک یا چند ژن شود.
پیش ساز microRNA از منافذ هسته توسط یک مولکول انتقال دهنده به نام Exportin 5، به سیتوپلاسم منتقل می گردد. سپس در سیتوپلاسم توسط یک پروتئین RNAse به نام DICERشناخته می شود. Dicer انتهای microRNA را بریده و آن را کوچیک تر می کند. در مرحله بعد یک پروتئین آرگونات به نام AGO2 با dicer ارتباط برقرار کرده و microRNA به آن متصل می شود. پیچ و تاب microRNA باز شده و یک رشته از آن جدا می شود.
تک رشته باقی مانده، رشته راهنما نامیده شده و توسط AGO2 و یک سری پروتیئن های دیگر ساختاری به نام RISC بوجود می آورد. کلمه RISC مخفف RNA Induced Silencing Complex می باشد. حال کمپلکس RISC می تواند به RNA هدف خود متصل شده و بیان یک یا چند ژن را خاموش کند. بخشی از توالی mRNA مورد هدف کمپلکس RISC با microRNA آن مکمل بوده و می توانند با هم دیگر جفت شوند.
پس از جفت شدن، microRNA به دو روش می تواند در خاموش شدن ترجمه mRNA نقش داشته باشد.
یکی از روش ها نابودی mRNA می باشد. در این روش پروتئین های کمپلکس RISC به آسانی می تواند mRNA را از محل اتصال برش دهند و موجب از بین رفتن mRNA بشوند.
روش دیگر مهار ترجمه می باشد. در این روش کمپلکس RISC با اتصال خود به mRNA مانع از تشکیل کمپلکس ریبوزوم شده و در نهایت ترجمه را مهار می کند.
در هردو روش mRNA به پروتئین ترجمه نشده و ژن مربوط به آن خاموش می شود.
بر اساس بررسی های انجام شده اخیر، بسیاری از مسیر های عملکردی microRNA ها هنوز ناشناخته مانده است. اگرچه با توجه به نقش ضروری آن ها در بسیاری از پروسه های زیستی، از microRNA ها می توان استفاده های زیاد دارویی کرد و به احتمال زیاد کلید درمان بسیاری از بیماری ها در آینده خواهد بود.
حال سوالی که پیش می آید اگر همه سلول ها یک نوع DNA و یک نوع دستور عمل دارند، وجود انواع اقسام سلول ها با عملکرد ها و ساختار های مختلف چیست؟!
پاسخ خاموش و روشن شدن ژن هاست!!
اطلاعات ژنتیکی می توانند خاموش و روشن شوند، بنابراین زمانی که یک سلول دوره ی تکوین خود را می گذراند، سلول فقط دستور عمل های مورد نیاز از نظر ساختاری و عملکردی برای تبدیل به سلول هدف را می خواند.
برای خاموش شدن ژن، سلول می تواند از microRNA ها استفاده کند. این مولکول قدرتمند توسط غیر فعال کردن mRNA ها که در تبدیل کد های ژنتیکی به پروتئین ها نقش دارند، خاموش شدن ژن را به انجام می رساند. با این روش ژن ها می توانند خاموش شوند.
microRNA ها از زمان تکوین تا مرگ یک سلول، در تنظیم چرخه سلولی نقش دارند. وجود اختلال در چرخه سلولی، می تواند صدمات جدی به بدن انسان وارد کرده و موجب بیماری هایی مانند سرطان و بیماری های قلبی بگردد. وجود اهمیت چرخه سلولی در زندگی انسان، موجب شده است microRNA ها نیز از اهمیت زیادی برخوردار شوند.
همانند پروتئین ها، کد های مربوط به microRNA ها درون DNA جای گرفته است. ژن های مربوط به microRNA توسط RNA polymerase 2 رونویسی می شوند. نتیجه رونویسی RNA polymerase 2 می تواند تولید mRNA و یا انواع RNA های دیگر باشد.
در تولید microRNA محصول رونویسی یک microRNA اولیه می باشد که به شکل لوپ سنجاق سری در می آید که در نهایت با پیرایش های مختلف تنظیم شده به microRNA بالغ تبدیل می شود.
ابتدا ساختار دو رشته ای microRNA اولیه توسط پروتئینی به نام DGCR8 شناخته می شود. سپس یک آنزیم به نام DROSHA با همکاری DGCR8 کمپلکس ویرایشی microRNA را تشکیل می دهد. این کمپلکس microRNA اولیه را به قطعات کوچکتری به نام پیش ساز microRNA برش می دهد. حال پیش ساز microRNA می تواند به محیط سیتوپلاسمی رفته و موجب غیر فعال شدن mRNA های یک یا چند ژن شود.
پیش ساز microRNA از منافذ هسته توسط یک مولکول انتقال دهنده به نام Exportin 5، به سیتوپلاسم منتقل می گردد. سپس در سیتوپلاسم توسط یک پروتئین RNAse به نام DICERشناخته می شود. Dicer انتهای microRNA را بریده و آن را کوچیک تر می کند. در مرحله بعد یک پروتئین آرگونات به نام AGO2 با dicer ارتباط برقرار کرده و microRNA به آن متصل می شود. پیچ و تاب microRNA باز شده و یک رشته از آن جدا می شود.
تک رشته باقی مانده، رشته راهنما نامیده شده و توسط AGO2 و یک سری پروتیئن های دیگر ساختاری به نام RISC بوجود می آورد. کلمه RISC مخفف RNA Induced Silencing Complex می باشد. حال کمپلکس RISC می تواند به RNA هدف خود متصل شده و بیان یک یا چند ژن را خاموش کند. بخشی از توالی mRNA مورد هدف کمپلکس RISC با microRNA آن مکمل بوده و می توانند با هم دیگر جفت شوند.
پس از جفت شدن، microRNA به دو روش می تواند در خاموش شدن ترجمه mRNA نقش داشته باشد.
یکی از روش ها نابودی mRNA می باشد. در این روش پروتئین های کمپلکس RISC به آسانی می تواند mRNA را از محل اتصال برش دهند و موجب از بین رفتن mRNA بشوند.
روش دیگر مهار ترجمه می باشد. در این روش کمپلکس RISC با اتصال خود به mRNA مانع از تشکیل کمپلکس ریبوزوم شده و در نهایت ترجمه را مهار می کند.
در هردو روش mRNA به پروتئین ترجمه نشده و ژن مربوط به آن خاموش می شود.
بر اساس بررسی های انجام شده اخیر، بسیاری از مسیر های عملکردی microRNA ها هنوز ناشناخته مانده است. اگرچه با توجه به نقش ضروری آن ها در بسیاری از پروسه های زیستی، از microRNA ها می توان استفاده های زیاد دارویی کرد و به احتمال زیاد کلید درمان بسیاری از بیماری ها در آینده خواهد بود.
همچنین از صفحات زیر دیدن فرمایید:
