معلومة

كيف يمكن للأشخاص العثور على الكودونات في نسخة الحمض النووي بمجرد النظر إليها؟

كيف يمكن للأشخاص العثور على الكودونات في نسخة الحمض النووي بمجرد النظر إليها؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كنت أنظر إلى هذا النص من تسلسل الحمض النووي ، وظل المقال يشير إلى ماهية الكودونات الأولى ، لكن كودون مثل AUG ليس في التسلسل ... لا يوجد "U" في أي تسلسل. ماذا ينقصني؟


تشير الكودونات إلى متواليات النوكليوتيدات الثلاثية التي تترجم إلى أحماض أمينية. كما تعلم ، تُترجم عديدات الببتيدات في الريبوسوم باستخدام مخطط الحمض النووي الريبي المرسال (mRNA) الذي تنتجه بوليميرات الحمض النووي الريبي من الحمض النووي.

يتكون الحمض النووي من أربعة نيوكليوتيدات: الأدينين والجوانين والسيتوزين والثيمين. وهكذا ، تقرأ تسلسلات الحمض النووي ، على سبيل المثال ، ATAAGC. ومع ذلك ، فإن الحمض النووي الريبي يحل محل الثايمين مع اليوراسيل. لذا فإن نسخ تسلسل نوكليوتيدات الحمض النووي أعلاه إلى mRNA سيؤدي إلى UAUUCG.

قد يتم تقطيع mRNA أيضًا إلى أشكال إسوية مختلفة تأتي من نفس الجين. باختصار ، قد يكون من الصعب تحديد منتج الجين من تسلسل الحمض النووي.

هل هذا منطقي؟


ما مدى سهولة تحرير الحمض النووي؟

نموذج لشريط الحمض النووي ، عبر موقع Shutterstock

قبل عدة سنوات ، اكتسحت تقنية جديدة لتحرير الحمض النووي تسمى CRISPR-Cas9 مختبرات التكنولوجيا الحيوية في جميع أنحاء العالم. تستخدم هذه التقنية ، المستعارة من نظام دفاع بكتيري ، مقصًا جزيئيًا لقص الحمض النووي داخل خلية مضيفة في نقاط محددة مسبقًا. يمكن بعد ذلك إدخال جين جديد في المكان الشاغر. إنها تقنية قوية بشكل لا يصدق ، مع إمكانات هائلة - وعواقب مخيفة في بعض الأحيان.

ولكن في كثير من الأحيان ، كما تقول عالمة الأحياء الاصطناعية كارميلا هاينز ، يتم وصف تقنية CRISPR-Cas9 في وسائل الإعلام على أنها حل سهل لتحرير الجينات ، في حين أنه غالبًا ما يفشل في الواقع عشرات المرات قبل العمل. هذا & # 8217s لأن النظام تطور في البكتيريا ، التي لديها حمض نووي أبسط بكثير. وتقول إنه من الأصعب بكثير إجراء جراحة وراثية بوساطة Cas9 على الحمض النووي الملفوف بإحكام للحيوانات والنباتات. في هذا المقطع ، تشرح هاينز التحديات التي تطرحها التقنية ، موضوع بحثها الأخير في علم الأحياء الاصطناعية ACS .


كيف يمكن للناس العثور على الكودونات في نسخة الحمض النووي بمجرد النظر إليها؟ - مادة الاحياء

إذن ماذا يعني أن تكون امرأة؟ لدينا جميعًا كروموسومات XX ، أليس كذلك؟ في الواقع ، هذا ليس صحيحًا. بعض النساء من الفسيفساء. لديهم مزيج من أنواع الكروموسوم مع X ، مع XY أو مع XXX. إذا لم يكن الأمر يتعلق فقط بالكروموسومات لدينا ، فما الذي يعنيه كونك امرأة؟ كونك أنثوية؟ الزواج؟ إنجاب الأطفال؟ لا يتعين عليك البحث بعيدًا للعثور على استثناءات رائعة لهذه القواعد ، لكننا جميعًا نتشارك في شيء يجعلنا نساء. ربما هذا شيء ما في أدمغتنا.

ربما تكون قد سمعت نظريات من القرن الماضي حول كيف يكون الرجال أفضل في الرياضيات من النساء لأن لديهم عقولًا أكبر. تم فضح هذه النظريات. يمتلك الرجل العادي دماغًا أصغر بثلاث مرات من دماغ الفيل العادي ، لكن هذا لا يعني أن الرجل العادي أغبى ثلاث مرات من الفيل. أم يفعل ذلك؟

هناك موجة جديدة من عالمات الأعصاب الإناث اللواتي يكتشفن اختلافات مهمة بين أدمغة الذكور والإناث في اتصال الخلايا العصبية ، في بنية الدماغ ، في نشاط الدماغ. لقد اكتشفوا أن الدماغ يشبه فسيفساء خليط - خليط. النساء لديهن بقع أنثوية في الغالب وعدد قليل من البقع الذكرية.

مع كل هذه البيانات الجديدة ، ماذا يعني أن تكون امرأة؟ هذا شيء كنت أفكر فيه طوال حياتي تقريبًا. عندما يتعلم الناس أنني & # 39m امرأة مصادفة أن تكون متحولًا جنسيًا ، فإنهم يسألون دائمًا ، "كيف تعرف أنك & # 39 امرأة؟ & quot ؛ بصفتي عالمة ، فأنا أبحث عن أساس بيولوجي للجنس. أريد أن أفهم ما يجعلني أنا. تُلقي الاكتشافات الجديدة في مقدمة العلوم الضوء على المؤشرات الحيوية التي تحدد الجنس. أنا وزملائي في علم الوراثة وعلم الأعصاب وعلم وظائف الأعضاء وعلم النفس ، نحاول معرفة بالضبط كيف يعمل الجنس. تشترك هذه المجالات المختلفة إلى حد كبير في اتصال مشترك - علم التخلق. في علم التخلق ، ندرس كيف يمكن أن يتغير نشاط الحمض النووي فعليًا بشكل جذري ودائم ، على الرغم من أن التسلسل يظل كما هو.

الحمض النووي هو الجزيء الطويل الذي يشبه الخيط الذي ينتهي داخل خلايانا. هناك الكثير من الحمض النووي لدرجة أنه يتشابك بالفعل في هذه الأشياء الشبيهة بالعقدة - سنسميها العقد فقط. لذا فإن العوامل الخارجية تغير كيف تتشكل عقدة الحمض النووي. يمكنك التفكير في الأمر على النحو التالي: داخل خلايانا ، توجد بدائل مختلفة لبناء الأشياء ، وربط الدوائر ، والقيام بكل الأشياء التي يحتاجونها لتحقيق الحياة. هنا هو نوع من قراءة الحمض النووي وصنع الحمض النووي الريبي. ثم يحمل هذا كيسًا ضخمًا من النواقل العصبية من أحد طرفي خلية الدماغ إلى الطرف الآخر. ألا يحصلون على بدل مخاطر مقابل هذا النوع من العمل؟

هذا هو مصنع جزيئي كامل - يقول البعض إنه & # 39s سر الحياة. إنه يطلق على الريبوسوم. لقد كنت أدرس هذا منذ عام 2001.

أحد الأشياء المذهلة في خلايانا هو أن المكونات الموجودة بداخلها قابلة للتحلل البيولوجي. يذوبون ، ثم يعيدون بناءهم كل يوم ، نوعًا ما مثل كرنفال متنقل حيث يتم إزالة الألعاب ثم إعادة بنائها كل يوم. الفرق الكبير بين خلايانا والكرنفال المتنقل هو أنه في الكرنفال ، يوجد حرفيون مهرة يعيدون بناء الألعاب كل يوم. في زنازيننا ، لا يوجد مثل هؤلاء الحرفيين المهرة ، فقط آلات البناء الغبية التي تبني كل ما هو مكتوب في الخطط ، بغض النظر عما تقوله هذه الخطط. تلك الخطط هي الحمض النووي. التعليمات لكل زاوية وركن داخل خلايانا.

إذا كان كل شيء في خلايا دماغنا ، على سبيل المثال ، يذوب كل يوم تقريبًا ، فكيف يمكن للدماغ أن يتذكر أي شيء مضى يومًا ما؟ هذا هو المكان الذي يأتي فيه الحمض النووي. الحمض النووي هو أحد تلك الأشياء التي لا تتحلل. لكن لكي يتذكر الحمض النووي أن شيئًا ما حدث ، يجب أن يتغير بطريقة ما. نحن نعلم أن التغيير يمكن & # 39t أن يكون في التسلسل إذا تغير التسلسل طوال الوقت ، فقد ننمو مثل أذن جديدة أو مقلة عين جديدة كل يوم.

لذا ، بدلاً من ذلك يغير الشكل ، وهذا هو المكان الذي تأتي فيه عقدة الحمض النووي هذه. يمكنك التفكير فيها مثل ذاكرة الحمض النووي. عندما يحدث شيء كبير في حياتنا ، مثل حدث طفولة صادم ، تغمر هرمونات التوتر عقولنا. لا تؤثر هرمونات التوتر على تسلسل الحمض النووي ، لكنها تغير الشكل. إنها تؤثر على هذا الجزء من الحمض النووي بتعليمات الآلات الجزيئية التي تقلل الإجهاد. هذه القطعة من الحمض النووي ينتهي بها المطاف في عقدة ، والآن يمكن لآلات البناء الغبية قراءة الخطط التي يحتاجونها لبناء الآلات التي تقلل من الإجهاد. هذا هو الفم ، لكنه ما يحدث على النطاق المجهري. على المستوى الكلي ، تفقد عمليًا القدرة على التعامل مع التوتر ، وهذا أمر سيئ. وهذه هي الطريقة التي يمكن بها للحمض النووي أن يتذكر ما حدث في الماضي.

هذا ما أعتقد أنه كان يحدث لي عندما بدأت التحول الجنسي لأول مرة. كنت أعرف أنني امرأة من الداخل ، وكنت أرتدي ملابس نسائية من الخارج ، لكن الجميع رآني رجلاً في ثوب. شعرت أنه بغض النظر عن عدد الأشياء التي أحاولها ، فلن يراني أحد حقًا كامرأة. في العلم ، مصداقيتك هي كل شيء ، وكان الناس يضحكون في الممرات ، يحدقون لي ، نظرات الاشمئزاز - خائفين من أن أكون بالقرب مني. أتذكر حديثي الكبير الأول بعد الانتقال. كان في إيطاليا. لقد قدمت محاضرات مرموقة من قبل ، لكن هذه المحادثات ، شعرت بالرعب. نظرت إلى الجمهور ، وبدأت الهمسات - التحديق ، والابتسامات ، والضحك. حتى يومنا هذا ، لا يزال لدي قلق اجتماعي حول تجربتي منذ ثماني سنوات. لقد فقدت الأمل. لا تقلق ، لقد تلقيت العلاج لذلك أنا & # 39m حسنًا - أنا & # 39m حسنًا الآن.


ما الذي يسبح في النهر؟ فقط ابحث عن الحمض النووي

يبحث علماء الأحياء عادة عن طائر الجحيم ، المعروف باسم "قضاعة سنوتير" ، تحت الصخور في الجداول. ولكن الآن هناك طريقة ألطف: يمكنهم أخذ عينات من المياه والبحث عن آثار الحمض النووي للحيوانات. روبرت جيه إروين / مصدر العلوم إخفاء التسمية التوضيحية

يبحث علماء الأحياء عادةً عن طائر الجحيم ، المعروف باسم "قضاعة سنوتير" ، تحت الصخور في الجداول. ولكن الآن هناك طريقة ألطف: يمكنهم أخذ عينات من المياه والبحث عن آثار الحمض النووي للحيوانات.

إذا كنت ترغب في حماية الأنواع النادرة ، فعليك أولاً العثور عليها. في السنوات القليلة الماضية ، طور علماء الأحياء أداة جديدة قوية للقيام بذلك. لقد اكتشفوا أنه يمكنهم في كثير من الأحيان العثور على آثار الحمض النووي للحيوان في الجداول والبرك - وحتى المحيطات.

ترسخت الفكرة منذ خمس سنوات فقط ، عندما اكتشف علماء الأحياء في فرنسا أنهم يستطيعون اكتشاف الضفادع الأمريكية الغازية ببساطة عن طريق أخذ عينات من مياه البركة والبحث عن تطابق جيني دقيق مع الحمض النووي للضفادع.

الآن ، كل أنواع علماء الأحياء يستخدمون هذا الاختبار بشغف. كانت التكنولوجيا موضوعًا ساخنًا في الاجتماع العالمي لجمعية بيولوجيا الحفظ في بالتيمور هذا الأسبوع.

"قضاعة مخاطي" المراوغ

على سبيل المثال ، قام عالم الحفظ ستيفن سبير بأخذ عينات من المياه لدراسة واحدة من أغرب المخلوقات في الجداول الأمريكية: السمندل hellbender.

يقول: "إنه مخلوق أنيق حقًا. إنه في الواقع أكبر سمندل في أمريكا الشمالية". يمكن أن يصل طوله إلى قدمين ويعيش لأكثر من 30 عامًا.

يقول سبير: "لكن الكثير من الناس الذين يعيشون في مكانها - والذي يوجد معظمه في منطقة الأبلاش من نيويورك إلى جورجيا - لا يعرفون عنها لأنها مائية تمامًا في الأنهار والجداول". "إنها تقضي الوقت تحت الصخور الكبيرة".

يبحث علماء الأحياء عادة عن جهنم (الملقب بـ "قضاعة المخاط") عن طريق رفع صخور التيار الهائلة والغطس تحتها. وجد Spear ، الذي يعمل في مجموعة برمائيات غير ربحية تسمى The Orianne Society ، طريقة ألطف: لقد كان يأخذ عينات من المياه من الجداول حيث يبحث عن هذه السمندل.

"يمكننا في الواقع استخراج الحمض النووي من عينة الماء هذه ونكون قادرين على معرفة أن الحمض النووي هو الجحيم. ونحن نعلم أن الجحيم موجود هناك دون الحاجة إلى رفع صخرة ، أو ربما حتى رؤية واحدة" ، كما يقول.

واتضح أنه عندما تتكاثر حيوانات الجحيم ، فإنها تفرز الكثير من الحمض النووي في الماء. يقول سبير: "لذلك قد نكون قادرين على تحديد مكان تكاثرها بنجاح ، وهذا سيكون ضخمًا لفهم مكان وجود السكان الأصحاء وأيضًا حيث نحتاج إلى وضع جهودنا في الحفاظ على البيئة".

يبدو أن Hellbenders في حالة تدهور - وقد ينتهي بها الأمر بالحماية بموجب قانون الأنواع المهددة بالانقراض في مرحلة ما - لذلك من المهم أن يعرف علماء الأحياء مكان وجودهم وأين يتكاثرون.

تتبع التغييرات عبر الأنواع

كان تقرير سبير في اجتماع جمعية بيولوجيا الحفظ مجرد تقرير واحد من بين أكثر من عشرة تقارير تبحث في الحمض النووي في البيئة.

يقول فيليب فرانسيس تومسن من جامعة كوبنهاغن إنه استخدمها بنجاح لدراسة الأسماك في المحيط.

أخذ عينات من المياه بالقرب من Elsinore ، مكان الإعداد قرية. وجد الحمض النووي من 15 نوعًا من الأسماك ، بما في ذلك مفاجأة كبيرة واحدة: السردين ، الذي يسكن عادة المياه الأكثر دفئًا في الجنوب.


هل يوجد هنا أي شخص لديه خبرة في العمل لدى منظمة أبحاث تعاقدية؟

بينما أنا & # x27m على دراية بالوظائف العامة لـ CRO ، فإنني أشعر بالفضول حول شكل التجربة. لذلك كان لدي الاستفسارات التالية:

ما هو حجم CRO الخاص بك (إذا كنت لا تمانع في مشاركة الاسم ، فسيكون ذلك & # x27d مفيدًا أيضًا)؟

كيف كان التوازن بين العمل والحياة؟ مقارنة خاصة بشركة Big Pharma (إذا كنت تعمل على حد سواء & # x27ve).

إيجابيات وسلبيات البدء في CRO ، في رأيك؟ تليها إيجابيات وسلبيات البقاء لفترة طويلة؟

التقدم الوظيفي مع CRO مقابل Pharma / Biotech؟

نقدر أي مساعدة ورؤية حول ما يلي.

أعمل لدى شركة Covance ، التي ربما تكون أكبر CRO في العالم. التوازن بين العمل والحياة على ما يرام ، على الرغم من أنني أود أن أقول إنهم يعملون بجد / ثقافة العمل الجاد ، مع عدم استهلاك الأجر لأن رواتب الأدوار المماثلة مع شركات الأدوية الكبرى غالبًا ما تكون أعلى. الإيجابيات: تدريب جيد ، مجموعة كبيرة ومتنوعة من المقايسات المستخدمة ، مجموعة متنوعة جيدة من العمل. تقدم مهني جيد. السلبيات: رواتب غير كافية.

أود أن أقول أيضًا إن أكبر مؤيد (بالنسبة لي) هو أنني أعتقد أن عملي مفيد وقيِّم وممتع.

لا تدري أيضًا أي فكرة عن سلبيات البقاء لفترة طويلة.

كما ذكرنا ، أعتقد أن التكرار الأفضل في شركات الأدوية الكبرى ، ولا يمكنني التحدث عن التقدم الوظيفي هناك. لكن التقدم الوظيفي داخل التعايش أمر جيد ، مع وجود ثقافة الترويج في الداخل.

مضحك ، لقد مررت بتجربة مختلفة مع Covance. كان هذا صحيحًا منذ بضع سنوات ، لكن التوازن بين العمل والحياة كان قمامة جدًا ، في حين أن الأجر كان لائقًا لمستوى خبرتي وعندما قمت بحساب العمل الإضافي كنت أعمل كل أسبوع دون أن أفشل. في الواقع جيد جدا.

& # x27m الآن في الصيدلة مباشرة وبرواتب ولكن في الواقع أجني أموالًا أقل لأنني لا أتقاضى أجرًا مقابل العمل الإضافي الذي ما زلت في نهاية المطاف أعمل.

لقد تعلمت قدرًا كبيرًا على الرغم من أنني لن أتردد في العودة إلى الوضع الصحيح.

هل هناك وصمة عار ضد موظفي CRO على المدى الطويل؟ أي ، نظرًا لأن منظمات CROs لا تمتلك حقًا عنوان IP أو تضيف عقاقير جديدة إلى خط الأنابيب ، وما إلى ذلك ، فهل سيتم اعتبارها بنفس القوة بالنسبة لأدوار R & ampD في Pharma؟

& # x27m سأرسم متوازيًا ، وأريد معرفة ما إذا كنت تشعر أن هذا ينطبق على منظمات CRO.

في الاستشارات الإدارية ، التي تعد نوعًا من CRO لعالم الأعمال ، ستساعد العملاء الرئيسيين في حل العمليات والمشكلات ذات الصلة بـ BD. في كثير من الأحيان ، إذا قمت بعمل جيد ، فستتمكن & # x27ll من الحصول على وظيفة في شركة العميل بعد بضع سنوات.

إذا كنت تقوم بعمل جيد في العمل المتعلق بالبحث والتطوير في منظمة CRO ، فهل سيتم تدوين ذلك من قبل الفريق المعني في شركة فارما ، بحيث يمكنك بناء الاتصالات والانتقال؟

كيف هي مزايا الرعاية الصحية في كوفانس للموظفين؟

لقد عملت في شركة CRO ناشئة وأعمل الآن لدى شركة CDMO عملاقة (ربما الأكبر؟).

للإجابة على أسئلتك ، أعتقد أنني بحاجة إلى مزيد من المعلومات - ما نوع الوظائف التي تهتم بها؟

مناصب العلماء المبتدئين (عالم مشارك من الأول إلى الثالث).

وعلى وجه التحديد هل سمعت أي شيء عن Parexel أو PPD ، وكيف تسير الأمور هناك؟

عملت في CRO لمدة 2.5 سنة كأول وظيفتي بعد البكالوريوس. كان لديها حوالي 100 موظف لكنها نمت بسرعة ولديها الآن موقع كبير في نورث كارولاينا ، والذي ساعدت في إنشائه وكان رائعًا!

وظيفتي الثانية بعد ذلك كانت في شركات الأدوية الكبرى. يمكن أن تكون حياة CRO أكثر إرهاقًا حيث يمكنك العمل في مشاريع متعددة وعملاء متعددين في وقت واحد. انتهى بي الأمر بزملائي في CRO إلى أن يكونوا أصدقاء حميمين لم أحصل عليهم في شركات الأدوية الكبرى. أود أن أقول إن هذا أمر شائع ، إذا كنت في موقع به أكثر من ألف شخص ، فمن الصعب أن تلتقي بأشخاص. لقد أمضيت الكثير من الأيام الطويلة في كليهما والتي يجب أن تتوقعها في المختبر ، ولكن بالتأكيد أكثر في CRO.

الإيجابيات - تميل الشركات الصغيرة إلى تدريبك على مجموعة متنوعة أكبر من الأدوات ، والإيقاع الأسرع يعني أقل مللاً ، ومن الجيد التعود على الطريقة التي تعمل بها الأدوية ، وتكوين صداقات أكثر. السلبيات - يمكن أن تكون أكثر إرهاقًا ، وتحمل المزيد من المسؤوليات في وقت سابق والتي قد يجدها البعض مرهقة.

يمكن ربط التقدم الوظيفي بما ورد أعلاه. إذا انضممت إلى شركة صغيرة ، فيمكنك رفع الرتب بسرعة والحصول على ألقاب وظيفية عليا بسرعة ، لكن الراتب قد لا يتطابق مع المسمى الوظيفي. على سبيل المثال الأشخاص الذين عملت معهم لا يزالون في CRO هم الآن & quot؛ كبار العلماء & quot ؛ مقارنة بي في CDMO الحالي للتكنولوجيا الحيوية في & quotscientist & quot ، لكن راتبي أعلى. ابقَ طويلاً وستعمل على طرقهم التي قد تجعل من الصعب العثور على دور آخر ، لكن لديك المزيد من الحرية للتنقل بين الأقسام على ما أعتقد.

من خلال خبرتي في CRO ، Big pharma ، مهندس الخدمة ، CDMO: من الجيد بالتأكيد الحصول على خبرة في CRO ، والحصول على خبرة في معدات مختلفة. لست متأكدًا من الجانب الذي ستنتقل إليه ولكن HPLC و ELISA وما إلى ذلك هما لغة العلماء التحليلية العالمية. لقد تم تصنيفي كمتخصص في HPLC & quot؛ & quot؛ الآن وكنت سأكافح للوصول إلى هناك دون أن أكون في CRO.

u / coooosy نجاح باهر ، شكرا لك على هذه الإجابة الرائعة !! لنوع من الخنزير الخلفي # 4. هل تشعر أن البقاء لفترة طويلة في CRO سيجعلك تصبح مرشحًا غير جذاب لشغل مناصب في شركات الأدوية؟ بمعنى ، هل ستكون هناك وصمة عار مرتبطة بكونك موظف CRO مهنيًا ، مقابل العمل في مجال الأدوية؟

كانت أول وظيفة كاملة لي في CRO. كان هناك حوالي 60 موظفًا. كان التوازن بين العمل والحياة لائقًا ومتسقًا. كانت في الأساس وظيفة 40 ساعة في الأسبوع وكانت ساعات العمل عادة 9-5. كان لدينا ساعات مدفوعة الأجر ، لذا كلما عملنا أكثر ، زادت الشركة. كانت هناك & # x27d بعض الأوقات الصغيرة التي اضطررت فيها إلى البقاء في وقت لاحق أو الحضور خلال عطلات نهاية الأسبوع على الرغم من أن هذه الحالات كانت صغيرة. بشكل عام ، كلما زاد إجهادك ، زاد احتمال ارتكابك لخطأ فادح وخسارة أموال للشركة. أعمل الآن في شركة فارما كبيرة وكانت وظيفة CRO أصعب بكثير.

إن مؤيد العمل في CRO هو أنه يسمح لك بالتعلم واكتساب الخبرة في مجموعة متنوعة من التقنيات وأنواع المنتجات. العيب هو أنه ليس هناك الكثير من العمق لأنك غالبًا ما تعمل في مشروع لمدة شهرين قبل الانتقال. تعد CROs أكثر استقرارًا من الناحية المالية لأنها تميل إلى أن يكون لديها الكثير من العملاء ولا تمتلك أي منتجات. لذلك إذا فشل أحد المنتجات في تجربة سريرية وتوقف العميل عن العمل ، فلا يزال لدى CRO مجموعة من العملاء الآخرين للعمل معهم. عيب آخر هو أن لا أحد يعمل في CRO لكسب الكثير من المال وأن راتبك / مزاياك عادة ما تكون أقل من متوسط ​​الصناعة. تعتمد مشاريعك أيضًا على عميلك ، لذا قد تضطر أحيانًا إلى العمل على بعض الأشياء المملة للغاية. هناك أيضًا المزيد من الضغط نظرًا لأن لديك رئيسك في CRO وعملائك الذين يعتقدون أيضًا أنهم & # x27 هم رئيسك في العمل. يمكنك أيضًا أن يكون لديك مشروع مثير للاهتمام ولكن بعد ذلك يمكن للعميل إلغاؤه من العدم.

بالنسبة لي ، كان CRO مكانًا رائعًا لبدء مسيرتي المهنية نظرًا لاتساع الخبرة التي يوفرها لي. هناك & # x27s بالتأكيد المزيد من الحد الأقصى للتقدم الوظيفي على الرغم من أنني سأذهب إلى Big Pharma منتصف مسيرتي المهنية ، ثم أتوقع أنني & # x27 سأعود إلى CRO لاحقًا.


ترجمة

بمجرد أن يكون mRNA في السيتوبلازم ، فإنه يرتبط بالريبوسوم ، الذي يتكون من البروتين ونوع مختلف من الحمض النووي الريبي يسمى RNA الريبوزومي (rRNA). يمكن للمرء أن يفكر في الريبوسوم على أنه منصة العمل حيث يتم تصنيع البروتين عن طريق الترابط التساهمي للأحماض الأمينية في التسلسل المحدد بواسطة الكود الموجود على الرنا المرسال.

كيف تتم ترجمة الكود؟

يمكن للمرء أن يفكر في تسلسل القواعد على mRNA كسلسلة من أحرف الشفرة التي تُقرأ على شكل سلسلة من ثلاثة أحرف & quot ؛

على سبيل المثال ، إذا كان mRNA يحتوي على سلسلة من القواعد مثل

سيتم قراءة هذا التسلسل ، في الواقع ، على أنه سلسلة من الكلمات المكونة من ثلاثة أحرف يشار إليها باسم & quotcodons & quot ، حيث حدد كل منها إدخال حمض أميني معين. في المثال أعلاه ، الكودونات أو & quotwords & quot ستكون:

تحدد كل كلمة من هذه الكلمات المكونة من ثلاثة أحرف إدخال أحد الأحماض الأمينية العشرين التي تتكون منها البروتينات البشرية. يتم نقل الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم بواسطة عائلة من RNAs الناقل (tRNA) ، وهناك tRNAs محددة لكل حمض أميني.تتكون الحمض النووي الريبي من خيط واحد من الحمض النووي الريبي ، لكن الخيط يميل إلى الانثناء مرة أخرى على نفسه وإنشاء حلقات يتم تثبيتها في مكانها بواسطة روابط هيدروجينية بين أجزاء من الحمض النووي الريبي كما هو موضح في الرسم التوضيحي أدناه.

في الرسم التوضيحي أعلاه ، تم نسخ التسلسل الأساسي CAT على DNA ليصبح كودون GUA على الرنا المرسال. ترك الحمض النووي الريبي النواة وربطه بالريبوسوم حيث بدأ تخليق البروتين (الترجمة). حدد كل كودون على mRNA حمض أميني معين لإضافته إلى سلسلة البروتين المتنامية. في هذا المثال ، تم تعيين الأحماض الأمينية الأربعة الأولى كـ & quotAA1-AA2-AA3-AA4 & quot. الكودون التالي على mRNA هو & quotGUA. & quot مكمل GUA هو & quotCAU & quot وهو مضاد الكودون على RNA الناقل الذي يحمل الحمض الأميني فالين. مضاد كودون CAU على الحمض الريبي النووي النقال للفالين المرتبط بكودون GUA على الرنا المرسال. تم وضع حمض الفالين هذا باعتباره الحمض الأميني التالي على التوالي ، ومع إضافة الطاقة الخلوية (ATP) ، أصبح الفالين مرتبطًا تساهميًا بـ AA4 في سلسلة الأحماض الأمينية.

في القسم أعلاه حول النسخ ، ركزنا على إنشاء mRNA لجين معين وقعت تلك الأحداث في نواة الخلية. يوضح الشكل أدناه الأحداث اللاحقة التي تحدث بعد أن يترك mRNA النواة ويعلق على الريبوسوم ويبدأ الترجمة.

يحدد واحد وستون كودونًا حمضًا أمينيًا ، وتعمل الثلاثة المتبقية كإشارات توقف لتخليق البروتين. على سبيل المثال ، في الشكل أدناه ، يشير كودون UGA إلى نهاية تخليق البروتين. يظهر رمز جميع الكودونات الممكنة المكونة من ثلاثة أحرف على mRNA في الجدول الأزرق أدناه. لاحظ أن هناك بعض التكرار في الكود. على سبيل المثال ، هناك أربعة أكواد منفصلة لبرولين الأحماض الأمينية. ومع ذلك ، فإن الكود لا لبس فيه ، لأنه لا توجد رموز ثلاثية لأكثر من حمض أميني واحد. بالإضافة إلى ذلك ، مع استثناءات طفيفة قليلة ، يوجد نفس الكود عالميًا في الفيروسات والبكتيريا والطلائعيات والنباتات والفطريات والحيوانات.

لاحظ أنه في المثال أدناه ، UGA ، هي إشارة إلى STOP ، مما يعني أن سلسلة الأحماض الأمينية كاملة ولن يتم إضافة المزيد من الأحماض الأمينية. ضع في اعتبارك أن هذه الرسوم التوضيحية تتضمن فقط تسلسلات قصيرة من الكودونات ، والبروتين الفعلي سيكون له عمومًا تسلسل أطول بكثير. ومع ذلك ، أوضحت هذه الأمثلة كيف يتم نسخ الكود من DNA إلى mRNA وكيف يتم ترجمة mRNA بعد ذلك من أجل تحديد تسلسل الأحماض الأمينية في بروتين معين والذي هو نتاج هذا الجين المحدد على الكروموسوم.

يوضح الشكل أعلاه أن ترتيب الكودونات داخل الجين (جزء من ترميز الحمض النووي لبروتين معين) يحدد تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين. إشارة البدء لتخليق البروتين هي كودون AUG ، والذي يحدد دمج ميثيونين الأحماض الأمينية. عندما يرتبط mRNA بالريبوسوم ، تبحث الإنزيمات عن كودون AUG ، ليس فقط كإشارة بداية ، ولكن أيضًا كوسيلة لمعرفة بالضبط الحرف الأول من كل من الكودونات المكونة من ثلاثة أحرف. على سبيل المثال ، قد يكون للرسول RNA تسلسل الكودونات الموضحة في الرسم التوضيحي أعلاه ، على سبيل المثال ،

ومع ذلك ، إذا تم تغيير إشارة البدء بواسطة نوكليوتيد واحد (على سبيل المثال ، بدءًا من أول & quotU & quot بدلاً من & quotA & quot) ، فسيتم قراءة الكودونات على النحو التالي:

وهذا من شأنه أن يؤدي إلى تخليق تسلسل مختلف جدًا من الأحماض الأمينية. يمكن أن تنتج الأخطاء في تسلسل الأحماض الأمينية ، في الواقع ، من الطفرات ، كما هو موضح أدناه.

يقدم الفيديو أدناه ملخصًا تفصيليًا للأحداث التي تحدث أثناء ترجمة قالب الرنا المرسال إلى بروتين.

يعد هذا الفيديو التالي توضيحًا ممتازًا للنسخ والترجمة ، لكنه يوضح ذلك بطريقة توفر تقريبًا في الوقت الفعلي.

اختلاف مثير للاهتمام عن طريق فيروس نقص المناعة البشرية

يُعرف فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) باسم الفيروسات القهقرية. يتكون من خيط واحد (جزيء) من الحمض النووي الريبي داخل غلاف بروتيني. عندما يرتبط فيروس نقص المناعة البشرية بالخلايا اللمفاوية التائية ، فإنه يدخل إلى الخلية الليمفاوية ويطرح غلافها البروتيني. يستخدم إنزيم فيروسي يسمى إنزيم الترانسكريبتاز العكسي بعد ذلك حبلا من الحمض النووي الريبي الفيروسي كقالب لإنشاء جزيء من الحمض النووي يمكن دمجه في الحمض النووي للخلية المضيفة المصابة. في هذه الحالة ، يتم استخدام الحمض النووي الريبي لإنشاء جزيء من الحمض النووي ، وقد أُطلق على العملية اسم & quot؛ النسخ العكسي. & quot


العلم على الحدود (1992)

التحكم الجيني: عوامل وآليات النسخ

منذ توضيح التركيب الحلزوني المزدوج للحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) في عام 1953 ، كان علماء الأحياء يتسابقون لفهم تفاصيل علم الوراثة. ومع ذلك ، فكلما تغلغلوا بشكل أعمق في طريقة عمل عملية الحمض النووي ، ظهر تعقيد أكثر ، مما يتحدى التفاؤل المبكر الذي يميز الآليات الهيكلية من شأنه أن يكشف الصورة بأكملها. يبدو الآن من المحتمل أن الحياة داخل الكائن الحي تتكشف كعملية ديناميكية ، يسترشد بها برنامج الحمض النووي للتأكد ، ولكنها لا تخضع لإمكانية التنبؤ بالساعة. يتضمن أحد الأسئلة الأكثر إثارة للاهتمام الخطوة الأولى في العملية ، كيف يقوم الحمض النووي نفسه بتوصيل معلوماته إلى الكائن الحي. في ندوة فرونتيرز ، تحدث عدد قليل من علماء الجينات البارزين عن أبحاثهم حول النسخ و [مدش] المرحلة الأولى الحاسمة التي تتشكل فيها جزيئات الحمض النووي الريبي لتوصيل تعليمات الحمض النووي إلى مصانع إنتاج البروتين الريبوزومي للخلية. تم تأسيس المناقشة في نظرة عامة بواسطة روبرت تجيان ، الذي يقود فريقًا من الباحثين في معهد هوارد هيوز الطبي ويدرس في قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية في حرم جامعة كاليفورنيا في بيركلي.

نظم إريك لاندر من معهد وايتهيد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الجلسة "لإعطاء صورة منسقة للتحكم الجيني في العديد من مظاهره المختلفة ، سواء المشاكل البيولوجية المختلفة التي ينطبق عليها والطرق المختلفة التي يستخدمها الناس لفهمه." كان الهدف محاولة

تزويد "غير البيولوجيين في الندوة بإحساس حول كيفية معرفة الجينوم بمكان وجود جيناته وكيف يعبر عن تلك الجينات".

ربما لم يكن لأي اكتشاف علمي آخر في النصف الثاني من القرن العشرين تأثير على العلم والثقافة كان لتوضيح بنية ووظيفة الحمض النووي. لقد انتشر مجال البيولوجيا الجزيئية في طليعة علوم الحياة ، وبينما يطور ممارسوه بسرعة تطبيقات من هذه الرؤى ، تظهر آفاق جديدة باستمرار. يمكن الآن تكرار العناصر العاملة في علم الوراثة ، والتي تسمى الجينات ، وتصنيعها ، ثم إعادة إدخالها في الكائنات الحية ، والتي تقبلها بشكل عام وتتبع تعليماتها الجديدة. تعد تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف والعلاج الجيني بتغيير ليس فقط نظرتنا للطب ، ولكن أيضًا شعور المجتمع الأساسي بالسيطرة على مصيره البيولوجي ، وربما تطوره أيضًا.

كيف يعمل الحمض النووي

على الرغم من أهمية علم الوراثة الحديث ، إلا أن العديد من أساسياته لا تزال غير مفهومة على نطاق واسع. قد يكون ملخص لما تم تعلمه عن الحمض النووي بمثابة مقدمة مفيدة للنقاش حول النسخ والتعبير الجيني:

تأتي المعلومات الجينية القابلة للتوريث لجميع أشكال الحياة في شكل جزيء يسمى DNA. توجد مجموعة كاملة من الحمض النووي للنبات أو الحيوان داخل نواة كل خلية في الكائن الحي. جوهري في بنية جزيء الحمض النووي توجد سلاسل طويلة جدًا تتكون مما يسمى أزواج القاعدة ، والتي يوجد منها أربعة أنواع. الجين هو جزء من هذه السلسلة يحتوي على تسلسل معين من أزواج القاعدة الأربعة ، مما يمنحه طابعًا فريدًا. ترتبط الجينات الواحدة تلو الأخرى ، وتنتقل سلسلة الحمض النووي على بنى معقدة تسمى الكروموسومات ، والتي يوجد منها 23 زوجًا في البشر. قدر الباحثون عدد الجينات المنفصلة في البشر بنحو 100000. لتوضيح مفهوم الحمض النووي ، استدعى دوغلاس هاناهان من جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ، استعارة الشريط المغناطيسي ، "الذي يبدو متماثلًا طوال الوقت ، ولكن بداخله (أو يمكن أن يحتوي) على أغانٍ منفصلة تتكون من معلومات." وهكذا يمكن تشبيه الجين بأغنية معينة.

عُرف المخطط العام لهذه الصورة في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، ولكن حتى المجهر الإلكتروني لم يكشف بالضبط عن كيفية بناء جزيء الحمض النووي. عندما اقترح عالم الفيزياء الحيوية البريطاني فرانسيس كريك وعالم الأحياء الجزيئي الأمريكي جيمس واتسون لأول مرة بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي ، تردد صدى الرعد في جميع أنحاء البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية. أكثر بكثير من مجرد ملف

تصنيف الهيكل ، لقد كان كشفًا فتحت آثاره مساحة واسعة من الاستكشاف. لماذا بالغ الأهمية؟ لأن هذا الهيكل يسهل دور ووظيفة الحمض النووي إلى حد أن عملية فك تشفير المعلومات الجينية الأساسية وتعديلها في نهاية المطاف قد تم إلقاء الضوء عليها فجأة من خلال إعادة الستار على ما أصبح يُعرف باسم أبجدية الحياة.

تم إدراك أن بنية الحمض النووي توحي بشكل كبير بكيفية عمل الجزيء في الواقع لتخزين وتقديم المعلومات المشفرة. من خلال الترابط الكيميائي الضعيف بين القواعد التكميلية و mdashadenine مع الثايمين والسيتوزين مع الجوانين ، وكل زوج بالعكس والعكس يتشكل المخزن الوراثي للمعلومات في جميع أشكال الحياة كتسلسل مشفر من الإشارات البسيطة. يتم ترتيب الإشارات في بنية الحلزون المزدوج التي اكتشفها واتسون وكريك. تخيل شريطين من الحبل جنبًا إلى جنب ، ولكل منهما سلسلة من القواعد الكيميائية بطولها (الشكل 5.1). عندما تكون القاعدة على الحبل الأول هي الأدينين (أ) ، فإن القاعدة المقابلة لها على الحبل الآخر

الشكل 5.1 نموذج هيكلي للحمض النووي الحلزوني المزدوج. يتكرر الهيكل على فترات من 34 أنجستروم ، وهو ما يتوافق مع 10 وحدات بنائية على كل سلسلة. (من الصفحة 77 في BIOCHEMISTRY 3rd edition ، بقلم Lubert Stryer. حقوق النشر والنسخ 1975 ، 1981 ، 1988 بواسطة Lubert Stryer. أعيد طبعه بإذن من W.H. Freeman and Company.)

سيكون الثايمين (T). على العكس أيضًا ، إذا ظهر الثايمين على خصلة واحدة ، فسيتم العثور على الأدينين مقابل الشريط الآخر. ينطبق نفس المنطق على عمليات الاقتران المماثلة مع السيتوزين (C) والجوانين (G). تمثل أزواج القاعدة هذه الاتصال الأفقي ، كما كان ، من خلال تقاربهم لرابطة كيميائية ضعيفة مع شريكهم التكميلي على الشريط المقابل. ولكن على طول المحور الرأسي (طول الحبل) ، قد تظهر أي من القواعد الأربع بعد ذلك. وبالتالي فإن الحبل و mdash يسميه خيطًا واحدًا ، إما خيط الإحساس أو الخيط المضاد للحساسية و mdashof DNA يمكن أن يكون له فعليًا أي تسلسل من A و C و G و T. وسيكون للخيط الآخر بالضرورة التسلسل التكميلي. ال الشفرة هو ببساطة تسلسل أزواج القاعدة ، وعادة ما يتم الاقتراب منه من خلال النظر إلى أحد الخيوط فقط.

في سعيهم لشرح تعقيد الحياة ، تحول العلماء بعد ذلك إلى فك شفرة الشفرة. بمجرد أن أدرك أن القواعد الأربعة للنيوكليوتيدات كانت الأحرف الأساسية للأبجدية الجينية ، أصبح السؤال ، كيف تشكل الكلمات؟ كانت الإجابة معروفة في غضون عقد من الزمان: 64 مجموعة ممكنة من أي ثلاثة منها و mdashre المشار إليها على أنها ثلاثية و mdashtaken حيث يتم مصادفتها متشابكة على طول خيط واحد من الحمض النووي ، كل منها أعطت تعليمات لـ "صنع حمض أميني".

تم العثور على 20 حمض أميني فقط في الخلايا النباتية والحيوانية. أظهر ملاءمة 64 "أوامر كلمة" للنتائج العشرين أن عددًا من الأحماض الأمينية يمكن توجيهه بأكثر من "تسلسل كلمات" مكون من ثلاثة أحرف ، أو ثلاثي نيوكليوتيد ، يُعرف باسم كودون (الشكل 5.2). يظل التفسير سؤالًا مثيرًا للاهتمام ، وحتى الآن يبدو أن أفضل تخمين هو نظرية التكرار كخطأ للحماية: أنه بالنسبة لبعض الأحماض الأمينية ، فإن الكودونات التي يمكن الخلط بينها في "الترجمة الخاطئة المطبعية" لن تنتج بسهولة قراءة خطأ ، لأن نفس النتيجة تستدعيها عدة أكواد.

قال هاناهان إن الكودونات تعمل على نقل معلومات تشفير البروتين من موقع تخزين الحمض النووي ، نواة الخلية ، إلى موقع تخليق البروتين ، السيتوبلازم. وسيلة نقل المعلومات هي الحمض النووي الريبي. الحمض النووي ، النسخة الرئيسية من تظل الشفرة متخلفة في نواة الخلية. يعمل جزيء الحمض النووي الريبي (RNA) ، وهو جزيء يشبه هيكله الكيميائي إلى حد كبير الحمض النووي ، كقالب للمعلومات ويحملها خارج نواة الخلية إلى السيتوبلازم ، حيث يتم استخدامه لتصنيع تسلسل معين من البروتينات.

بمجرد إجراء نسخة المرسال ، تؤدي ترجمتها في النهاية إلى إنتاج (بلمرة) سلسلة من الأحماض الأمينية التي يتم ربطها معًا مع روابط الببتيد في سلاسل خطية طويلة والتي بدورها تطوى إلى أشكال جزيئية كروية مثيرة للاهتمام في كثير من الأحيان بسبب ضعف كيميائي الصلات بين الأحماض الأمينية المختلفة.

الشكل 5.2 (أ) رسم تخطيطي ل polyribosome. يعلق كل ريبوسوم عند إشارة البداية عند الطرف الخامس من سلسلة الرنا المرسال (mRNA) ويصنع بولي ببتيد أثناء تقدمه على طول الجزيء. يمكن ربط العديد من الريبوسومات بجزيء mRNA واحد في وقت واحد ، يُطلق على التجمع بأكمله اسم polyribosome.

(ب) النسخ والترجمة. يتم تجميع نيوكليوتيدات الرنا المرسال لتشكيل نسخة تكميلية من خيط واحد من الحمض النووي. كل مجموعة من ثلاثة عبارة عن كودون مكمل لمجموعة من ثلاثة نيوكليوتيدات في منطقة الكودون المضاد لجزيء نقل معين (tRNA). عندما يحدث الاقتران الأساسي ، يضاف حمض أميني محمول في الطرف الآخر من جزيء الحمض الريبي النووي النقال إلى سلسلة البروتين النامية. (أعيد طبعه بإذن من Watson et al. ، 1987 ، ص 84. حقوق النشر والنسخ 1987 من قبل The Benjamin / Cummings Publishing Company، Inc.)

هذه الخطوات مثيرة للاهتمام من الناحية الكيميائية ، لكن اللغز الذي أجبر العلماء في ندوة Frontiers يحيط بالنسخة الأولية التي تم إنشاؤها بواسطة نوع من الحمض النووي الريبي يسمى messenger RNA (mRNA). نظرة عامة على Tjian ، "تنظيم الجينات في الخلايا الحيوانية: عوامل وآليات النسخ" تطرقت إلى الكثير من الخلفية المذكورة أعلاه وقدمت بعض القضايا الأساسية التي يستكشفها العلماء أثناء سبرهم لعملية mRNA. وصف زملاؤه في الجلسة الخاصة بتنظيم الجينات نتائج مثيرة للاهتمام بناءً على دراساتهم حول التنظيم في الكائنات الحية المختلفة: أرنولد بيرك ، من جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، في الفيروسات كيفن ستروهل ، من كلية الطب بجامعة هارفارد ، في خميرة روث ليمان ، من معهد وايتهيد في ذبابة الفاكهة وهاناهان في الفئران. شرحوا عملهم للندوة واقترحوا كيف يمكن أن تساعد آثاره في توضيح الجينات البشرية وملء الصورة الأكبر لكيفية عمل الحياة.

دور الحمض النووي

الحمض النووي غير المشفر و mdash

لا يستطيع العلماء الجزم بما إذا كانت غالبية الجينات غير المشفرة التي لا يبدو أنها تقول ببساطة "تصنع هذه السلسلة من الأحماض الأمينية" ، تقول أي شيء على الإطلاق. سمع Tjian الكثير من التكهنات حول هذا السؤال: "يتفق معظم الأشخاص في هذا المجال على أن نسبة صغيرة جدًا فقط من الجينوم البشري تقوم بالفعل بترميز ... البروتينات التي تقوم فعليًا بكل العمل الشاق. ولكن بعيدًا عن ذلك أقول إن كل هذا التسلسل المتداخل غير مهم على الإطلاق. والحقيقة أننا لا نعرف ماذا يفعلون ". لقد لاحظ ظاهرة مثيرة للاهتمام بين العلماء ، حيث لاحظ أنه بينما "يسميها بعض الناس خردة ، فإن آخرين مثله" يفضلون أن يقولوا "لا أعرف". يصنفها عقليًا على أنها علامات ترقيم تعمل على تعديل النص والتأثير عليه. "من الواضح أن هناك الكثير من علامات الترقيم الجارية ، ومع ذلك لا يزال السؤال الذي يطرح نفسه: لماذا تحتوي البرمائيات على حمض نووي أكثر بكثير مما لدينا؟ في الواقع ، يتساءل الكثير من الناس عما إذا كانت هذه التسلسلات موجودة لمزيد من الاختلافات الدقيقة والاختلافات بيني وبينك والتي قد يكون من الصعب جدًا تمييزها في المرحلة الحالية من التطور. "

أشار إريك لاندر ، ردًا على الفضول بشأن الجينات الزائدة أو غير المرغوب فيها ، إلى أن السؤال المطروح غالبًا هو ، إذا لم يكن مفيدًا ، فلماذا يوجد؟ وتابع: "من وجهة نظر تطورية ، من

بالطبع ، السؤال المناسب هو العكس تمامًا: كيف تتخلص منه؟ يتطلب الأمر عملاً عن طريق الانتقاء الطبيعي للتخلص من الأشياء ، وإذا لم تكن مشكلة ، فلماذا تتخلص منها؟ هذه هي الطريقة التي تنظر بها الحياة إليها حقًا. "فالسمات الأثرية ليست شائعة في الدرجات الأعلى من السلم التطوري ، كما أشار لاندر ، بينما" الفيروسات ، على سبيل المثال ، تتعرض لضغوط أكبر بكثير للتنافس ، وتقوم بذلك في من خلال تكرار الحمض النووي الخاص بهم بكفاءة. "

ومع ذلك ، فإن التعقيد المذهل والدقة والتوقيت للآلية البيولوجية في خلايانا يبدو أنه يشير إلى Tjian وآخرين أن تسلسل قاعدة النوكليوتيدات بين جينات الترميز المحددة بوضوح لها وظيفة حيوية. أو على الأرجح عدد من الوظائف. الآن بعد أن بدأت الأسئلة التي يطرحها العلماء لرسم خرائط الجينوم تصبح أكثر دقة ودقة ، بدأ تعريف الجين في التذبذب. غالبًا ما يكون من المناسب تصور الجينات كسلسلة من اللآلئ المنفصلة و mdashor سلسلة متشابكة تتبع استعارة الحلزون المزدوج و mdasht التي يتم جمعها على كروموسوم معين. لكن Tjian يعزز أهمية اكتشاف أن أقل من نصف التسلسلات الأساسية تقوم بالفعل بترميز لإنشاء بروتين.

إنه يبحث عن الرسائل الموجودة في الجزء "غير المشفر" الأكبر (بمعامل ثلاثة أو أربعة) من الجينوم البشري. رسم الخرائط شيء واحد: في النهاية بمساعدة الحواسيب الفائقة والتقنيات التجريبية والمجهرية المكررة لفحص مادة الحمض النووي ، سيكون جيش من الباحثين قد رسم خريطة توضح التسلسل الخطي العام لجميع أزواج القواعد النوكليوتيدية ، والتي يبلغ عددها حوالي 3 مليارات في البشر. لكن بالنسبة إلى Tjian ، سيكون ذلك بمثابة تجميع كومة كبيرة من قطع الألغاز. إنه يتطلع إلى المرحلة التالية ، محاولًا تجميع الأحجية معًا ، ولكن منذ هذه النقطة المبكرة من العملية ، من الصعب تحديد حجم وشكل القطع الفردية بشكل مؤكد. إنه يعرف عنوان الصورة المُجمَّعة: "كيف يحكم الحمض النووي كل التعقيدات المعقدة للحياة".

إحدى الأفكار المبكرة تثبت أهميتها وتردد ما كشف عنه العلماء الذين يدرسون أنظمة معقدة وديناميكية: كل خلية من تريليون خلية في الإنسان ليست كيانًا مستقلًا ، تم إنشاؤه مرة واحدة بواسطة الحمض النووي ، ويعمل كآلة. الحياة عبارة عن عملية تتطلب عددًا لا نهائيًا من ردود الأفعال والردود الدقيقة اللامحدودة للظروف التي تتكشف. الطريقة الرسمية لتوضيح ذلك هي الإشارة إلى التسلسل العام الفعلي للقواعد في الكائن الحي كنمط وراثي له ، وشكل الحياة المادية الفعلي الذي يتطور إليه النمط الجيني باعتباره النمط الظاهري. يفترض التمييز أهمية أكبر عند النظر في تأثيرات تفاعل الظواهر الديناميكية على تطور النظام. شعار شعبي بين علماء الأحياء

يذهب: التطور يوفر فقط التركيب الوراثي الذي يجب على النمط الظاهري دفع الفواتير.يشك Tjian وزملاؤه بشدة في أنه على المستوى الخلوي و mdash وهو المستوى الذي يبحث فيه علماء البيولوجيا الجزيئية وحيث ينتج الحمض النووي تأثيراته في النهاية ، فإن التعليمات لا يتم وضعها فقط ثم تنفد مثل ساعة الجرح بشكل دائم وحتمي. يجب أن يكون لمعظم الوظائف غير الغريزية و mdash ، بخلاف الوظائف الكيميائية الحيوية الملحة والمتوقعة داخل الخلية ، ذكاء إرشادي ، ويجب ترميز هذا الذكاء في الحمض النووي. وهؤلاء علماء الوراثة المعاصرون هم الأكثر إجبارًا من خلال الوظائف ذاتها التي تبدأ العملية ، أي ترجمة برنامج الحمض النووي إلى عمل.

العقيدة المركزية في علم الأحياء

لم يمض وقت طويل على قيام كريك وواتسون باكتشافهما المشهور ، وتابعا بحثهما المنفصل ، وكان كريك من بين أولئك الذين حصلوا على أكبر قدر من الفضل في المساعدة في كشف الشفرة نفسها. في هذه العملية ، أصبح من الواضح أن الحمض النووي لم يكن في الحقيقة فاعلًا على الإطلاق ، بل هو نسخة رئيسية سلبية لخطة حياة خلايا الكائن الحي. كان كريك مسؤولاً عما أصبح يُطلق عليه العقيدة المركزية للبيولوجيا وتسلسل الخطوات المتضمنة في تدفق المعلومات من الخطة الرئيسية للحمض النووي إلى التصنيع النهائي للبروتينات التي تدعم عملية الحياة (الشكل 5.3).

اكتشف علماء الأحياء الجزيئية والكيمياء الحيوية عددًا من الظواهر الرائعة وغير المتوقعة في كل خطوة من هذه الخطوات المميزة. لكن النص الذي تم إجراؤه في الخطوة الأولى مهم بشكل مفهوم ، لأنه بطريقة ما يجب الوصول إلى الجزء المناسب من الخطة الرئيسية الهائلة للحمض النووي و mdash الجين الصحيح أو تسلسل الجينات و mdashmashmashmashmashmashmashmashmashmashmashmashmashmashmashmain للانتقال إلى الخطوة التالية. وبالتالي فإن الأسئلة الرئيسية المتعلقة بالنسخ و mdashoften التي يشار إليها بالتعبير الجيني و mdashdashdashdash تجذب انتباه بعض علماء الوراثة الرائدين في العالم ، بما في ذلك Tjian وزملاؤه في جلسة تنظيم الجينات في الندوة ، الذين شرحوا كيف يسبرون عملية mRNA تجريبيًا بحثًا عن إجابات.

للخلية العديد من الوظائف التي يجب القيام بها ويبدو أنها مبرمجة للقيام بها. علاوة على ذلك ، يجب أن تتفاعل الخلية مع بيئتها ، وبالتالي تستشعر الظواهر باستمرار في غشاء الخلية بمستقبلات مصممة للمهمة ، ثم تنقل إشارة مشفرة كيميائيًا إلى النواة. معالجة هذه المعلومات ، لمواصلة الاستعارة ، تتطلب برنامجًا ، ولا شك أن البرنامج موجود في الجينات. إن مهمة آلة النسخ هي العثور على الجزء المناسب من الجينوم حيث توجد المعلومات المطلوبة. من الناحية المفاهيمية ، يمكن استقبال فئتين من الإشارات ،

الشكل 5.3 (أعلى) مسار لتدفق المعلومات الجينية الذي أشار إليه فرانسيس كريك عام 1956 باعتباره العقيدة المركزية. تشير الأسهم إلى الاتجاهات المقترحة لنقل المعلومات الجينية. يشير السهم الذي يحيط بالحمض النووي إلى أن الحمض النووي هو قالب لتكاثره الذاتي. يشير السهم الموجود بين DNA و RNA إلى أن جميع جزيئات الحمض النووي الريبي الخلوية مصنوعة على قوالب DNA ("نسخها"). في المقابل ، يتم تحديد جميع البروتينات بواسطة قوالب RNA ("مترجمة"). الأهم من ذلك ، تم تقديم السهمين الأخيرين على أنهما أحادي الاتجاه ، أي أن تسلسل الحمض النووي الريبي لم يتم تحديده أبدًا بواسطة قوالب البروتين ، ولم يتم تخيل الحمض النووي بعد ذلك على قوالب الحمض النووي الريبي. (أعيد طبعه بإذن من Watson et al. ، 1987 ، ص 81. حقوق النشر والنسخ 1987 بواسطة شركة Benjamin / Cummings Publishing Company، Inc.). (أسفل) يقترن النسخ والترجمة ارتباطًا وثيقًا في بدائيات النوى (أ) ، في حين أنهما منفصلان مكانيًا وزمنيًا في حقيقيات النوى (ب). في البدائيات ، يعمل النص الأساسي باعتباره mRNA ويستخدم على الفور كقالب لتخليق البروتين. في حقيقيات النوى ، تتم معالجة سلائف الرنا المرسال وتقسيمها في النواة قبل نقلها إلى العصارة الخلوية. [بعد ج. دارنيل ، هـ. لوديش ، ود. بالتيمور. بيولوجيا الخلية الجزيئية (كتب علمية أمريكية ، 1986) ، ص. 270.] (من p.716 في BIOCHEMISTRY 3rd edition ، بقلم Lubert Stryer. حقوق النشر والنسخ 1975 ، 1981 ، 1988 بواسطة Lubert Stryer. أعيد طبعه بإذن من W.H. Freeman and Company.)

على الرغم من أنه ربما في نفس الشكل. يمكن اعتبار المرء على أنه مبرمج مسبقًا ، على سبيل المثال ، عندما تبدأ الخلية في الموت بموتها الطبيعي ، يجب استبدالها ، ويجب إنشاء مجموعة جديدة كاملة من الحمض النووي للخلية الذرية. يمكن التنبؤ بيولوجيًا بحدث تكرار الحمض النووي ، وبالتالي يمكن توقعه داخل البرنامج نفسه. لكن نوعًا مختلفًا من الإشارات هو على الأرجح النوع الأكثر عددًا: الحاجة إلى الاستجابة لشيء ملح ، رد فعل & mdash لحدث خارج الخلية أو لحاجة تنظيمية داخل الخلايا و mdasht التي تتطلب استجابة. باستخدام هذا النوع الأخير من الإشارات ، يكون إنزيم نسخ الحمض النووي الريبي ، RNA polymerase ، قادرًا بطريقة ما على البحث عن الجزء المناسب من مكتبة الحمض النووي حيث يتم تخزين المعلومات المطلوبة ، ونسخها عن طريق النسخ ، ثم تسليم النص إلى التالي خطوة في العملية ، والتي ستنقلها خارج النواة إلى الريبوسومات. وقد وصفت هذه بأنها مصنع الإنتاج حيث يتم تجميع بروتينات الجسم فعليًا باستخدام نوع آخر من RNA ، RNA الريبوسومي (rRNA). مرة أخرى ، العقيدة المركزية.

عوامل النسخ

يعتقد Tjian أن مفتاح حل تعقيدات الشفرة يكمن في فهم كيفية صياغة نسخة RNA للرسول. نظرًا لأن القواعد الكيميائية التي يعمل بها RNA polymerase مفهومة جيدًا إلى حد ما ، فهو يبحث عن إجابات أكثر دقة ، تتعلق بكيفية عثور البروتين على الجزء أو الأجزاء المناسبة من الجينوم و mdash ، أي الجين أو الجينات التي يجب استشارتهم في الوقت الحالي . يشير بحثه إلى أن الإجابة على الأرجح ستشمل عدة ظواهر على الأقل ، لكن هدفه في الوقت الحالي هو مجموعة من البروتينات تسمى عوامل النسخ. نظرًا لأن التوقيت هو أيضًا عنصر حاسم في عملية النسخ ، فإن علماء الوراثة يحاولون فهم كيفية تنسيق عملية إنشاء البروتينات السريعة: ليس فقط أين ، ولكن متى. هذا لأن المنتج النهائي ، سلاسل البولي ببتيد الطويلة التي تشكل بروتينات الجسم ، تكون خطية كما يتم بناؤها. يمكن النظر إلى هذا الخيط الطويل ، عندما يُنظر إليه على أنه نتاج برنامج ، على أنه الترتيب المتسلسل الذي يتم من خلاله استدعاء البروتينات وتجميعها ، لأنها مرتبطة ببعضها البعض واحدًا تلو الآخر عن طريق الترابط الكيميائي في سلسلة طويلة في اتجاه واحد فقط. تضخ مصانع الخلايا الريبوزومية البروتينات بمعدل يزيد عن 30 في الثانية. مثال خيالي قليلاً فقط: إذا كان بوليميراز الحمض النووي الريبي يتحرك أسفل سلسلة الحمض النووي ، وفي 1.34 ثانية ، يقول الرمز UCA (سيرين) ، في 1.37 ثانية يقول ACG (ثريونين) ، ثم عند 1.40 يقول GCA (ألانين) ، لا يمكن أن يكون هناك تأخير في قراءة UCA ، أو لن يتم وضع البروتينات في السلسلة المناسبة-

quence ، وسيختلف تسلسل البروتين وبالتالي سلسلة البولي ببتيد الناتجة ، وسوف ينهار النظام بأكمله.

بفضل المجهر الإلكتروني ، تمكن Tjian من توفير صور متحركة لعملية النسخ أثناء العمل. جميع الممثلين في هذه الدراما تقريبًا عبارة عن بروتينات بشكل أو بآخر ، والمادة الأساسية المسؤولة عن صنع النسخة هي بروتين معقد يسمى RNA polymerase II. RNA polymerase II هو إنزيم متعدد الوحدات يتكون من حوالي 10 عديد ببتيدات مختلفة.

تتمثل الخطوة الأولى في مسح خيط الحمض النووي لمكونات الكروماتين المرتبطة به حتى يتمكن بوليميراز الحمض النووي الريبي من الوصول إليه. يتم تغليف جزيء الحمض النووي في حقيقيات النوى بمركب من البروتينات تسمى الهستونات ، والتي يجب إزالتها من قالب الحمض النووي. ثم يتم فك الخيوط التكميلية محليًا ، ويبدأ بوليميريز الحمض النووي الريبي في التحرك على طول خيط واحد لإنشاء النسخة. من خلال قراءة قواعد النوكليوتيدات ، فإنه في الواقع يبني خيطًا مكملًا من الرنا المرسال ، من خلال إنتاج القاعدة التي تستدعيها الكيمياء. نسخة mRNA هي في الواقع نسخة و mdash مع استبدال اليوراسيل بالثيمين ، وهو التغيير الأساسي الوحيد لمجال الحمض النووي الريبي و mdash من خيط إحساس الحمض النووي ، والذي يقف فقط بينما يتم استخدام حبلا مضاد المعنى المقترن سابقًا ، أو مكمله الكيميائي أو نظيره ، كقالب ( الشكل 5.4). القالب لا ينتج

الشكل 5.4 نموذج لفقاعة نسخ أثناء استطالة نسخة الحمض النووي الريبي. يتم فك الحمض النووي المزدوج في الطرف الأمامي لبوليميراز الحمض النووي الريبي ويعاد لفه في نهايته الخلفية. الحلزون الهجين RNA-DNA يدور بالتزامن. (من الصفحة 710 في BIOCHEMISTRY 3rd edition ، بقلم Lubert Stryer. حقوق النشر والنسخ 1975 ، 1981 ، 1988 بواسطة Lubert Stryer. أعيد طبعه بإذن من W.H. Freeman and Company.)

نسخة طبق الأصل ولكنها تستخدم الكيمياء الأساسية لإنشاء نسخة تكميلية من الشريط المضاد للمعنى ، ergo نسخة طبق الأصل من حبلا الإحساس.

لا يركز Tjian على الأحداث الكيميائية نفسها ، بل يركز على كيفية معرفة RNA polymerase بطريقة أو بأخرى إلى أين تبدأ ثم إلى أين تنهي النسخة. التضاريس الأساسية هو استكشاف و [مدش] البروتينات تسمى عوامل النسخ وعلامات mdashhas مثل مناطق المحفز والمعزز ، والإنترونات والإضافات ، لتوجيه هذا البحث عن "مكان" النسخ. الأدوار التي تلعبها هذه المناطق غير معروفة إلى حد كبير ، وهي توفر أرضًا مجهولة غنية لعالم الأحياء الجزيئية والكيمياء الحيوية بفضول رائد. على حد تعبير Tjian ، "إن بوليميراز الحمض النووي الريبي مختلط إلى حد ما" وغير قادر على التمييز بين الأجزاء المنفصلة من الجينوم. وقال إن عوامل النسخ "تبدو وكأنها مصممة للتعرف على الاختلافات الدقيقة للغاية في تسلسل الحمض النووي للقالب ويمكنها بسهولة تمييز جزء حقيقي من المعلومات من غير المرغوب فيه. وقدرتها على التحليل عالية جدًا". تُستخدم كمجسات ، فهي تسمح لعلماء الوراثة بالوصول إلى قطعة صغيرة من الحمض النووي يصل طولها إلى 6 إلى 8 نيوكليوتيدات.

استخلاص الدروس من الكائنات الحية الأبسط

كما قال أرنولد بيرك: "ما هي علامات الترقيم؟" قام بيرك ببعض الأعمال المهمة حول هذا السؤال من خلال فحص جينوم أبسط بكثير في نوع معين من الفيروسات يسمى الفيروس الغدي من النوع 2 ، وهو واحد من 100 أو نحو ذلك من الفيروسات التي تصيب البشر بنزلات البرد. هذا التنوع في فيروسات البرد المعروفة يسمح لبيرك باستنتاج أن "هذا هو سبب إصابتك بالزكام كل عام." نظرًا لأن التعرض الفردي كافٍ لإنشاء مناعة دائمة لتأثيره ، فمن الآمن نسبيًا العمل معه في المختبر. بالمقارنة مع 3 مليارات زوج أساسي في الجينوم البشري ، فإن الفيروس الغدي لديه حوالي 36000 فقط. الاستدلال المنطقي هو أنه & mdashe على الرغم من أن الفيروس ليس مضطرًا إلى إجراء حساب تفاضلي أو التفكير في الآثار الفلسفية والعلمية لنظرية الفوضى و mdashit لديه جينوم أكثر كفاءة. أي أن هناك نسبة أصغر من الدنا غير المرغوب فيه أو الزائد (أي غير معروف فيما يتعلق بوظيفته الواضحة) في الجينوم الفيروسي. "إنه ينمو جيدًا في المختبر ، وهو مناسب للعمل معه" ، ويجب أن يكون سلوك النسخ واضحًا نسبيًا.

تتمثل استراتيجية الفيروس ، عندما يتمكن من الدخول إلى الخلية المضيفة ، في استغلال قدرة الخلية على نسخ وترجمة الحمض النووي. يقول الحمض النووي للفيروس شيئًا مثل ، "اصنع المزيد منها". من الواضح أنه ليس من الصعب العثور على التعليمات التي تقول "يصنع البروتينات" ، لأنها قلب أي كود DNA. ولكن منذ أن تم الكشف عن ذلك ، في الجينوم البشري ومعظم الجينومات الأخرى ، هناك الكثير من الجينات الأخرى

الحمض النووي الفضولي موجود ، لا يستطيع الفيروس ببساطة العثور على تسلسل تعليمي عام ، "صنع المزيد من هذه" التعليمات. يجب أن يحدد الفيروس مكانًا واحدًا أو سلسلة من عوامل النسخ المحددة جدًا التي يمكنه استخدامها لتخريب البرنامج الجيني الأصلي للخلية المضيفة لغرضه الخاص ، وهو التكرار الذاتي. إذا تمكنت من العثور على المكان المناسب للذهاب ، فإنها تفوز. لأنه ، كما يقول بيرك ، "لا يمكن للخلية التمييز بين الحمض النووي الفيروسي والحمض النووي الخاص بها ، وهي تقرأ هذا الحمض النووي الفيروسي ، الذي يوجه الخلية بعد ذلك إلى إيقاف ما تفعله بشكل أساسي ووضع كل طاقتها في إنتاج آلاف النسخ من هذه الفيريون ".

تستفيد تجربة بيرك استفادة كاملة من البساطة النسبية للجينوم الفيروسي. الهدف التجريبي هو توضيح ما يسمى بمنطقة المروج و mdash في تسلسل الحمض النووي ، و "علامة الترقيم" ، كما أوضح ، "التي ترشد عوامل النسخ وبوليميراز الحمض النووي الريبي إلى مكان البدء بنسخ الحمض النووي." نظرًا لأن "بعض مناطق التحكم هذه التي تخبر البوليميراز بمكان البدء يتم تبسيطها إلى حد كبير مقارنة بمناطق التحكم التي تجدها للجينات الخلوية" ، فقد تمكن بيرك من العودة إلى منطقة المحفز لوحدة النسخ E1B. توضح هذه العملية أحد بروتوكولات الهندسة الوراثية الأساسية.

بسبب بساطة الجينوم الفيروسي ، بدأ هو وفريقه بتضييق المنطقة المستهدفة إلى نقطة فقط 68 زوجًا أساسيًا خارج منطقة الجين المعينة مسبقًا. لاستهداف أقرب ، قاموا بعد ذلك ببناء المسوخ عن طريق إزالة أو تغيير مناطق القاعدة الصغيرة في عمليات تجريبية متتالية. تحدد عملية التجربة والخطأ في النهاية التسلسل الدقيق للقواعد التي تعمل ، أي تبدأ النسخ في الخلية المضيفة. والنتيجة هي توضيح منطقة محفز معينة على الجينوم الفيروسي ، ومزيد من المعرفة حول عوامل النسخ التي تتفاعل مع منطقة المروج هذه ، ويأمل بيرك ، بعض الاستنتاجات القابلة للتحويل حول بنية ووظيفة مناطق المروج الأكثر تعقيدًا في الخلايا الحيوانية.

استكشاف تفاصيل ربط البروتين بالحمض النووي

إحدى العقبات الأولى في إجراء التجارب المعملية مثل تلك التي وصفها بيرك وتجيان هي الحصول على كمية كافية من بروتينات عامل النسخ للعمل معها. وأوضح تيجيان: "إنها مراوغة للغاية لأنها تنتج بكميات صغيرة في الخلية ، إلى جانب مئات الآلاف من البروتينات المختلفة الأخرى ، ويجب أن تكون قادرًا على صيد هذه البروتينات المعينة ودراسة خصائصها". ومع ذلك ، نظرًا لأن هيكلها يتضمن سطحًا يتعرف على الصورة الكيميائية لتسلسل الحمض النووي ، يمكن للمُجرِّبين تصنيع تسلسلات الحمض النووي الاصطناعية ،

عن طريق التجربة والخطأ ، والتي تتطابق في النهاية مع ملف البروتين الذي يحاولون عزله وتنقيته. ثم يتم ربط أعمدة تقارب الحمض النووي هذه بركيزة صلبة وتوضع في محلول كيميائي. عندما يتم غسل محلول يحتوي على آلاف البروتينات المرشحة عبر سلاسل الحمض النووي المربوطة التي يشير إليها علماء الوراثة على أنها مواقع ربط ، يتعرف عامل النسخ المستهدف على تسلسل الارتباط المتأصل ويربط كيميائيًا بالمسبار. بمجرد أن يصبح عامل النسخ في متناول اليد ، يمكن تحليله ونسخه ، غالبًا بقدر 10 5 في فترة معقولة إلى حد ما من وقت المختبر.

أوضح Tjian طريقة أخرى لإجراء دراسات الربط ، أي عزل المنطقة الصغيرة من تسلسل الحمض النووي التي تتصل بالفعل بعامل النسخ وتربطه. تتمثل الخطوة الأولى في وسم منطقة جين الحمض النووي عن طريق وضع العلامات المشعة ثم إرسال عامل النسخ للربط. بعد ذلك ، يحاول المرء أن يسبر الصلة بـ "العوامل المهاجمة أو المواد الكيميائية الصغيرة أو الإنزيم الذي يقطع الحمض النووي". يحمي البروتين المرتبط حرفياً منطقة معينة من الحمض النووي من الهجوم الكيميائي بواسطة هذه العوامل ، وبالتالي يسمح بالتخطيط التفصيلي لموقع التعرف. "يمكن لأنماط الرحلان الكهربائي للهلام أن تخبر النوكليوتيدات أين يتفاعل البروتين" (الشكل 5.5).

بعد بضع سنوات من الخبرة في الدراسات الملزمة ، بدأ Tjian وعلماء الأحياء الجزيئية الآخرون في التعرف على بعض التوقيعات ، الهياكل التي يبدو أنها تشير إلى مجالات ربط عامل النسخ. ومن أبرز هذه الأصابع ما يسمى بأصابع الزنك ، وهي في الواقع مجموعة محددة من الأحماض الأمينية تحتوي على جزيء الزنك الموجود بين بقايا السيستين والهيستدين. مرارًا وتكرارًا في الدراسات الملزمة ، أظهر تحليل البروتينات المعقدة أن Tjian "علامة مميزة يمكن التعرف عليها.. إصبع من الزنك" ، كما توقع هو وزملاؤه ، "من المرجح جدًا أنه يربط الحمض النووي." أظهر التحليل اللاحق أنه ، في الواقع ، عادة ما يكون جزءًا لا يتجزأ من مجال الربط الفعال. في هذا المجال المتخصص جدًا من البحث ، أطلق Tjian على هذا الاكتشاف "معلومة قوية للغاية" أدت إلى فهرسة عائلة كبيرة مما يسمى بروتينات ربط أصابع الزنك. توقيع ملزم آخر مشابه يسمونه اللولب الحلزوني ، أو `` المجال المنزلي ''.

استخدام قوة علم الوراثة لدراسة النسخ

وصف عالم الكيمياء الحيوية كيفين ستروهل للمشاركين في الندوة بعض الأساليب المختلفة المستخدمة في عمل مختبره مع الخميرة ، وهي كائن حي تجعله بساطته النسبية وقابليته للتكاثر السريع مرشحًا جيدًا لدراسات عملية النسخ. "كما هي

الشكل 5.5 تقنية البصمة. يتم تمييز أحد طرفي سلسلة الحمض النووي بـ 32 ص. يتم بعد ذلك قطع هذا الحمض النووي المسمى عددًا محدودًا من المواقع بواسطة DNase I. ويتم إجراء التجربة نفسها في وجود بروتين يرتبط بمواقع محددة على الحمض النووي. يحمي البروتين المرتبط جزءًا من الحمض النووي من عمل DNase I. وبالتالي ، فإن بعض الأجزاء ستكون غائبة. تحدد العصابات المفقودة في نمط الهلام موقع الارتباط على الحمض النووي. (من الصفحة 705 في BIOCHEMISTRY 3rd edition ، بقلم Lubert Stryer. حقوق النشر والنسخ 1975 ، 1981 ، 1988 بواسطة Lubert Stryer. أعيد طبعه بإذن من W.H. Freeman and Company.)

اتضح ، "أشار ستروهل ،" القواعد الأساسية لكيفية عمل النسخ هي في الحقيقة نفسها بشكل أساسي في الخميرة وفي البشر وجميع الأنواع حقيقية النواة. "

أحد الأساليب الجينية التي استخدمها الباحثون في الخميرة لمحاولة تحديد بعض البروتينات الرئيسية المشاركة في النسخ تتضمن عزل المسوخات التي تختلف خصائصها في بعض النواحي عن خصائص الكائن الحي الطبيعي. وأوضح أنه "في خلايا الخميرة ، يمكن للمرء بسهولة عزل المسوخات التي تنمو أو لا تنمو في ظل ظروف معينة ... والهدف هو محاولة فهم بيولوجيا عملية معينة ، على سبيل المثال ، استجابة الخلية للجوع. الشروط ، "من خلال تحديد المسوخ التي لا تعرض دعامة معينة

erty ثم فحصها تجريبيًا لمعرفة ما إذا كان غياب الجين "الطبيعي" أو غير المطفر يفسر عدم وجود تلك الخاصية في الخلية. وتابع: "الفكرة الأساسية هي أن ننظر أولاً إلى وظيفة الكائن الحي وتحديد البديل الذي لا يمكنه القيام به. الحصول على وظيفة ومتحول هو الخطوة الأولى في اكتشاف الجين الذي يشارك بالفعل في تنظيم الخاصية التي تتم دراستها ، ثم في التعرف على عوامل النسخ التي تنظم التعبير عن الجين ".

طريقة أخرى ، استبدال الجينات ، وصفها ستروهل بأنها "تقنية قوية للغاية لتحديد جميع الأجزاء المختلفة من الجين وما يفعله." وأوضح: "بعبارات بسيطة ، فإن العملية تشبه الذهاب إلى الكروموسوم بالمقص ، وقطع الجين ، ثم استبداله بآخر صنعه الباحث في أنبوب اختبار". والنتيجة هي "خلية حقيقية سليمة ... يمكن تحليلها لمعرفة نتيجة هذا الجين."

تقنية ثالثة ، تم تطويرها في مختبر Struhl وتستخدم الآن على نطاق واسع في دراسة النسخ ، وهي تقنية أطلق عليها اسم الكيمياء الحيوية العكسية. يقوم الباحث بشكل أساسي في أنبوب اختبار بما يحدث عادة في الخلية.أشار ستروهل إلى أنه "يمكن للمرء أن يأخذ الحمض النووي في الجين ، ويستخدم الإنزيمات المناسبة لتخليق الحمض النووي الريبي والبروتين [الذي يشفره] في أنبوب اختبار ... ثم اختبار لمعرفة ما يفعله البروتين بالضبط." الميزة هي أن إجراءات التنقية المطلوبة للعمل مع البروتينات غير المصنعة يمكن تجاوزها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا معالجة البروتين الذي يتم تصنيعه في أنبوب اختبار بملصق إشعاعي ، والذي بدوره يتيح العديد من التجارب ذات الصلة المثيرة للاهتمام.

يتم استخدام تقنية أخيرة ذكرها Struhl لمعرفة مقدار المعلومات الموجودة في وظيفة وراثية معينة ، أو بشكل أكثر تحديدًا ، مقدار الحمض النووي الذي يتعرف عليه بروتين معين مرتبط بالحمض النووي ، "وماذا ، حقًا ، يتم التعرف عليه. DNA يتم تصنيعه بحيث يكون 23 زوجًا أساسيًا في تسلسل عشوائي تمامًا. نظرًا لأنه يمكن عزل الحمض النووي بكميات دقيقة فقط ، فإن "كل جزيء واحد [يتم تصنيعه] هو جزيء مختلف من حيث تسلسله" ، أوضح ستروهل. يوضع بروتين الربط ، GCN4 ، على عمود ثم يمرر الخليط العشوائي تمامًا من التسلسلات عبر العمود. ويعطي فصل ما يرتبط بـ GCN4 عن غير المرتبط ثم ترتيب النتيجة "وصفًا صحيحًا إحصائيًا لماهية البروتين قال ستروهل: "في حالة GCN4 ، ما يتعرف عليه البروتين هو المعادل الإحصائي لقيمة 8 1/2 أزواج أساسية من المعلومات." النقطة المهمة ، "، هي أن هذا عشوائي يمكن استخدام نهج الاختيار للعديد من الأشياء الأخرى إلى جانب مجرد ربط الحمض النووي. . . . إذا [على سبيل المثال] قمت بوضع هذا المقطع العشوائي من

الحمض النووي في منتصف الجين المفضل لديك. . . يمكنك طرح جميع أنواع الأسئلة حول مقدار الخصوصية ، من حيث الأحماض النووية ، اللازمة لتنفيذ وظيفة معينة ذات أهمية ".

التنشيط و [مدش] دور آخر لعوامل النسخ

ذكّر Tjian جمهور الندوة بأن "عوامل النسخ يجب أن تفعل أكثر من مجرد ربط الحمض النووي. بمجرد ربطها بالجزء الأيمن من الجينوم ، يجب عليهم برمجة بوليميراز RNA والبروتينات الإضافية للنسخ لبدء تركيب الحمض النووي الريبي (RNA) ،" وللقيام بذلك علاوة على ذلك ، ببراعة زمنية رائعة. تشير التجارب إلى أن جزءًا مختلفًا تمامًا ، كما يصفه Tjian ، "النصف الآخر" من بروتين عامل النسخ ، يقوم بذلك ، ربما عن طريق التفاعل المباشر من البروتين إلى البروتين ، مما يؤدي إلى تشغيل التنظيم أو إيقاف تشغيله ، لأعلى أو لأسفل. من الأفكار القوية من هذه الدراسات أن بروتينات عامل النسخ تتكون من وحدتين على الأقل ، واحدة للربط والأخرى للتنشيط. تم إثبات المفهوم المعياري تجريبياً من حيث الهيكل والوظيفة. تمكن علماء الأحياء الجزيئية من إنشاء بروتينات هجينة ، وخلط مجال الربط من جين واحد مع مجال التنشيط من آخر. لحسن الحظ ، تم الكشف أيضًا عن توقيعات تشير غالبًا إلى وجود وموقع مجالات التنشيط هذه. أحد هذه العلامات هو التركيز العالي بشكل خاص داخل بروتين معين من الجلوتامين من الأحماض الأمينية ، والآخر هو مجموعة مماثلة من جزيئات البرولين. على الرغم من أنهم لا يعرفون كيف يمكن أن يؤدي هذا التركيز في الواقع إلى عملية النسخ ، إلا أن علماء الوراثة لديهم بعض الثقة في أن التوقيع يقوم بترميز مجال تنشيط بروتين النسخ.

بدأت القيمة المتراكمة لهذه الاكتشافات تشير إلى الشكل من الأرض. وعلى الرغم من أن علم الأحياء لا يمتلك حتى الآن نموذجًا جيدًا لكيفية قيام عوامل النسخ بجميع أعمالها ، فإن كتالوج التواقيع يعد أساسًا حيويًا لمثل هذا النموذج. قال Tjian إن مثل هذا الكتالوج "يخبرك بأمرين ،" أولاً ، أنه لا تستخدم جميع نطاقات الربط [و / أو التنشيط] نفس البنية ، وثانيًا ، أن هناك قيمة تنبؤية هائلة في تحديد هذه التوقيعات ، لأنك تستطيع ثم قل ببعض الثقة ما إذا كان الجين الجديد الذي ربما تكون قد اكتشفته للتو يقوم بأحد هذه الأشياء وبأي فكرة ".

تقترح دراسات مجال الربط والتفعيل هذه أيضًا ميزة أخرى لعوامل النسخ التي أشار إليها Tjian على أنها طوبولوجيا. على الرغم من أن سلاسل البولي ببتيد هذه قد تكون بطول مئات الجزيئات ويتم إنشاؤها في تقدم خطي ، فإن السلسلة نفسها لا تبقى ممدودة. بدلا من ذلك فإنه يميل إلى الالتفاف في معقدة ولكن

طرق مميزة ، مع بعض الروابط الكيميائية الضعيفة التي تشكل البروتين المعقد بأكمله في شكل معين. عندما يُفرض هذا التعقيد في الشكل على قالب الحمض النووي ، تُظهر التجربة أن بروتينًا معينًا و [مدش] له وظيفة تنظيمية محددة مفترضة و [مدش] قد يتواصلان مع البروتينات الأخرى الموجودة في عدة أماكن مختلفة مئات أو آلاف القواعد التي تفصل بينها مئات أو آلاف القواعد. كما قال Tjian ، "عوامل النسخ المحددة لا تصطف فقط في مجموعة بالقرب من موقع البدء ، ولكن يمكن أن تتناثر في كل مكان." وقال إن النتائج المذهلة إلى حد ما لمثل هذه الدراسات الطبوغرافية تشير إلى أن الجزيئات تتواصل بطريقة ما وتمارس "العمل عن بعد" ، مضيفًا أن تأثيراتها تآزرية. وهذا يعني أن الجزيئات الموجودة في موقع قريب تسبب تأثيرًا معينًا ، ولكن عندما تقوم الجزيئات البعيدة الأخرى التي تشكل مع ذلك جزءًا من نفس مركب عامل النسخ أو ذات الصلة بالتلامس ، يتم تعزيز النشاط في الموقع القريب. يؤكد الفحص المجهري للإلكترون والمسح الضوئي هذه التفاعلات المعقدة مكانيًا ، والتي يبدو أن آثارها تشير إلى مجال خصب للتحقيق في عملية النسخ الإجمالية. كما أشار Tjian ، "يمنحك هذا مرونة هائلة في إنشاء مجموعة اندماجية أكبر بكثير من العناصر التنظيمية ، والتي يمكن أن تغذي جميعها في وحدة نسخ واحدة. يمكنك البدء في تقدير التعقيد ، وكذلك جمال عامل النسخ هذا نظام تنظيمي."

على الرغم من التعقيد والتذكيرات المستمرة لما لا يعرفونه ، فقد وضع علماء الوراثة بعض القواعد الأساسية التي يبدو أنها تحكم تنشيط النسخ. أثبتت مجموعة من الخلايا البشرية النشطة والقاسية بشكل استثنائي تسمى خلايا He-La أنها قابلة للتلاعب في المختبر وتشير إلى أنه في جميع أحداث النسخ ، يجب أولاً إنشاء "مجمع قاعدي". يبدو أن العديد من الجينات تقدم ما يسمى بصندوق TATA (يشير إلى تلك القواعد المحددة) لبدء عملية الربط. يبدأ بروتين ربط صندوق TATA أولاً على الجين ، ثم يأتي جزيء آخر محدد ، ثم يأتي جزيء آخر في تسلسل مميز ، حتى يتم تجميع ما أطلق عليه Tjian "الآلية الأساسية" ، أو المركب الأساسي. من هذه النقطة فصاعدًا في عملية النسخ ، من المحتمل أن يكون لكل جين سيناريو محدد وفريد ​​لجذب بروتينات معينة وعوامل النسخ ، ولكن سيكون قد أنشأ بالفعل المركب الأساسي العام للتفاعل كيميائيًا معها (الشكل 5.6).

عامل النسخ في التنمية

حتى الآن ، تعتمد معظم التجارب الموصوفة على كيمياء النسخ الأساسية للإشارة إلى كيفية عملها. ومع ذلك ، تشير إستراتيجية أرنولد بيرك المتحولة إلى وجود علامة أخرى لتأثير

الشكل 5.6 نماذج Coactivator و Tethering لتنشيط النسخ بواسطة Sp1. (أ) نموذج ل عبر- التنشيط من خلال المُنشّطات. يقترح هذا النموذج أن المُنشطات المُحددة (المُنقطة) تعمل كمحولات ، كل منها يخدم للتوصيل بشكل مختلف عبر- تنشيط المجالات في مجمع البدء العام ، ربما إلى بروتين ربط TATA TFIID. هذه المُنشطات ليست أيًا من عوامل البدء القاعدية (THIIA-THIIF) ، والتي تم تجميعها معًا في هذا الرسم البياني. قد يكون المُنشِّط وحدات فرعية لمركب أكبر يشتمل على بروتين ربط TATA. على الرغم من عدم وصفه بهذا النموذج ، إلا أن هدف TFIID المفترض قد يكون له أسطح متعددة لاستيعاب المنشطات من عدد من عبر- المنشطات. (ب) نموذج الربط لتنشيط SP1 للقوالب التي لا تحتوي على TATA. في المروجين الأقل من TATA ، يتطلب Sp1 نشاطًا جديدًا للربط (يظهر باللون الأسود) متميزًا عن المنشطات (منقطة) لتجنيد عوامل البدء القاعدية. يوضح هذا النموذج عامل الربط الذي يتفاعل مع عامل ربط TATA TFIID نظرًا لأن وظيفته تحل محل مربع TATA وتتوافق مع TFIID. ومع ذلك ، يمكن أن يتفاعل نشاط الربط مع المكونات الأخرى لمركب النسخ الأساسي ويتجاوز الحاجة إلى بروتين TFIID. (أعيد طبعه بإذن من Pugh and Tjian ، 1990 ، ص 1194. حقوق النشر والنسخ 1990 بواسطة Cell Press.)

عوامل النسخ هي نجاحها أو فشلها كما يتضح من الجينات التي تؤثر عليها عادة. غالبًا ما ترمز هذه الجينات للخصائص التي تظهر بوضوح في الأنواع قيد الفحص ، وإذا كان من الممكن تطوير طفرة يمكنها على الأقل البقاء على قيد الحياة لفترة كافية لتحليلها ، فيمكن تطوير استنتاجات مهمة حول النسخ. وصف العديد من علماء الجلسة كيف يستخدم علم الوراثة تقنية الحمض النووي المؤتلف بشكل خلاق لتغيير ودراسة تعبير الجينات في الجنين والكائن الحي النامي.

عوامل النسخ هي بروتينات تميل إلى التأثير على تعبير الجينات في مرحلة الرنا المرسال. ولكن منذ أن تم توضيح النقطة التي مفادها أن الكائنات الحية و mdasheven على المستوى الخلوي تتطور وتتطور ديناميكيًا في عملية تشمل بيئتها ، ينظر علماء الوراثة أيضًا من خلال عدسة علم الأجنة التطوري لمعرفة ما إذا كانت عوامل النسخ قد تكون متورطة في تفاعلات بخلاف تلك الموجودة داخل الخلية. نواة.

تناولت روث ليمان مسألة "كيف ننتقل من خلية واحدة إلى كائن حي" وكشفت في الندوة عن بعض الخطوط العريضة لكيفية تشغيل الجينات وإيقافها مع تطور الكائن الحي في الجنين وبعد الولادة. تدرس هي وزملاؤها ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة، وهو نوع آخر مفضل لدى المجربين الجيني. هذا النوع يفسح المجال للتجربة بسهولة لأنه يحتوي على عدد يمكن التحكم فيه من السمات المميزة إلى حد ما ، وهو شديد الصلابة في البقاء على قيد الحياة وإظهار بعض الطفرات المتطرفة إلى حد ما. وأشار ليمان إلى أن "تعقيد مورفولوجيا اليرقات يتناقض بشكل صارخ مع المظهر شبه المتجانس لخلية البويضة". بعد الولادة ، الأجزاء من الأمام إلى الخلف و mdashhead والصدر والبطن و mdashare متميزة.

تساءلت ليمان وزملاؤها عن كيفية استخدام خلية البويضة المخصبة غير المتمايزة لمعلوماتها الجينية لإنشاء حيوان مجزأ. هل العوامل المميزة لتطور كل جزء من أجزاء الجسم محددة مسبقًا في مناطق معينة من البويضات أثناء تكوين البويضات ، أم أن هناك عاملًا واحدًا موجودًا بتركيزات مختلفة في جميع أنحاء البويضة ، وهو المسؤول عن إنشاء نمط الجسم؟

من خلال وخز البويضة وسحب السيتوبلازم من مناطق البيض المختلفة ، أظهر ليمان أن عاملين ، أحدهما موضعي في الأمام والآخر يتركز في القطب الخلفي لخلية البويضة ، يؤسسان نمط الجسم في منطقة الرأس والصدر والبطن ، على التوالي. ترسب الأم هذه العوامل في خلية البويضة أثناء تكوين البويضات. تم تحديد الجينات التي تشفر هذه الإشارات المحلية على أساس أنماطها الظاهرية المتحولة. على سبيل المثال ، الإناث التي تفشل في إيداع العامل الأمامي في خلية البويضة تنتج أجنة غير قادرة على تطوير الرأس والصدر. وهكذا يتم تحديد نمط الجسم من خلال عوامل متميزة تصبح موزعة-

إد في تدرج تركيز من موقع التوطين الأولي ، وهذه العوامل تعمل عن بعد.

أحد هذه العوامل ، "bicoid" ، المطلوب لنمو الرأس والصدر ، تمت دراسته بأكبر قدر من التفصيل في مختبر Christiane Nusslein-Volhard في معهد Max-Planck في T & Uumlbingen ، ألمانيا. أثناء تكوين البويضات ، يتم تصنيع bicoid RNA بواسطة الأم ويصبح موضعيًا بإحكام في القطب الأمامي لخلية البويضة. ومع ذلك ، تم العثور على منتج البروتين من الحمض النووي الريبي bicoid في تدرج تركيز ينبعث من القطب الأمامي ويمتد عبر ثلثي الجنين. يشفر بروتين Bicoid عامل النسخ الذي ينشط عدة جينات مستهدفة جنينية بطريقة تعتمد على التركيز الخلايا في الجزء الأمامي من الجنين ، والتي تتلقى مستوى عالٍ من bicoid ، تعبر عن مجموعة مختلفة من الجينات عن الخلايا التي تكون لاحقة أخرى ، والتي تتلقى مستويات أقل من bicoid.

الدراسات المختلفة على جينات الأم في ذبابة الفاكهة أظهر أنه لا يلزم وجود أكثر من ثلاث إشارات أمومية لتحديد النمط على طول المحور الطولي ، وأن هناك عاملًا واحدًا ضروريًا لإنشاء النمط الظهري المركزي. وبالتالي ، هناك حاجة إلى عدد صغير من الإشارات لعمل تشكيل النموذج. يزداد تعقيد النظام بعد ذلك حيث تقوم كل إشارة بتنشيط مسار منفصل يتضمن العديد من المكونات. على الرغم من أنه من المعروف أن العديد من هذه المكونات هي عوامل نسخ ، إلا أنه من غير الواضح كيف تعمل هذه العوامل المختلفة بالتنسيق لتنسيق النمط النهائي.

هل تلاشى النمو المرتبط بالسرطان؟

وذكّر هاناهان علماء الندوة بأن "كائنات الثدييات تتكون من مجموعة متنوعة من الخلايا والأعضاء المتفاعلة". مثل ليمان ، فهو مهتم بربط التعبير الجيني بكيفية تطور الكائن الحي ووظائفه. وقال: "في كثير من الأحيان ، لا يمكن تمييز خصائص أنظمة الخلايا الفردية إلا من خلال دراسة الاضطرابات في وظائفها ، سواء كانت طبيعية أو مستحثة". إنه يستكشف التطور غير الطبيعي والمرض ، وخاصة السرطان ، باستخدام الفئران المعدلة وراثيًا التي تمرر إلى ذرية الأطفال حديثي الولادة قطعة معدلة من الحمض النووي صُنعت خصيصًا من قبل عالم الجينات في المختبر. يمكن بعد ذلك دراسة الجيل التالي من الحيوانات حيث أن التعبير الجيني للحمض النووي المتغير يلعب دوره بمرور الوقت أثناء التطور و mdashboth في مرحلة التطور الجنيني وعندما ينضج الحيوان. قال هاناهان: "تمثل الفئران المعدلة وراثيًا شكلاً جديدًا من تحليل الاضطراب ، حيث يمكن استخدام التعبير الانتقائي للجينات الجديدة أو المعدلة لتعطيل الأنظمة المعقدة بطرق مفيدة حول تطورها ووظائفها وأعطالها." "

تستخدم العملية مرة أخرى الطابع الثنائي للجينات التي تمت مناقشتها بالفعل ، أي أن "الجينات تتكون من مجالين: أحدهما للمعلومات التنظيمية للجينات والآخر لمعلومات تشفير البروتين". يقوم هاناهان أولاً بإعداد جينه المصنَّع ، المعروف باسم الهجين. المجال التنظيمي للجينات الذي يصممه كما سيحدث في الفأر العادي ، لكن مجال ترميز البروتين الذي يأخذه من أحد الجينات الورمية ، يسمى ذلك لأنه من المعروف أنه يحفز السرطان. بعد ذلك ، يزيل البويضات المخصبة من فأر عادي ، ويُدخل جينه الهجين باستخدام ماصة شعيرية دقيقة جدًا ، ثم يعيد زرع هذا الجنين المحقون مرة أخرى في أم حاضنة تستمر في ولادة ما يُعرف بالفأر المعدّل وراثيًا ، أي ، الذي يحمل جينًا مصطنعًا. عندما يتزاوج الفأر المعدّل وراثيًا مع فأر عادي ، يرث حوالي نصف فئران الجيل الثاني مجموعة من الحمض النووي الذي يتضمن الآن هذا الجين الجديد ، والذي لا يزال يتم التعرف عليه من خلال معلوماته التنظيمية باعتباره جينًا طبيعيًا ، لكن تعليماته البروتينية ترمز إلى نمو السرطان. على حد تعبير هاناهان ، "نصف ذرية هذا التزاوج تحمل الجين الورمي الهجين. كل واحد منهم يموت بسبب الأورام. يعيش إخوتهم وأخواتهم العاديون حياة طبيعية."

بالإضافة إلى إثبات أن الجينات الورمية قابلة للتوريث ، وأن جزء ترميز البروتين فقط هو الضروري لإحداث السرطان في النسل ، وجد هاناهان بعض الأنماط الأخرى الموحية. أولاً ، على الرغم من أن الفأر المصاب لديه هذا الجين الورمي المميت في جميع أنحاء الحمض النووي الخاص به وبالتالي في كل خلية من خلايا جسمه ، فإن بعض الخلايا فقط تصاب بالأورام. ثانيًا ، تظهر الأورام التي تتطور في أوقات غير متوقعة خلال حياة الفأر. وشدد هاناهان على أنه "من هذا نستنتج أن هناك أحداثًا أخرى تحد من المعدل في الأورام" ، وأن امتلاك الجين ببساطة لا يتنبأ بما إذا كانت الخلية ستتطور إلى ورم ، وخاصة متى ستتطور إلى ورم. يجب تصنيف جميع الخلايا على أنها غير طبيعية ، لكن يبدو أنها خضعت لما أشار إليه بنوع من التطور الديناميكي مع تقدم الكائن الحي. لقد شاهد هذه الظاهرة في عدة بيئات مختلفة. على سبيل المثال ، حتى لو عبّرت جميع الغدد الثديية العشر لفأر معدّل وراثيًا عن أحد الجينات الورمية ، فإن الفئران المولودة لا محالة ، وبشكل متكاثر ، تطور ورمًا واحدًا فقط في المتوسط.

باستخدام محفز جيني للأنسولين ، لاحظ "جين السرطان" المعبر عنه في جميع الخلايا المنتجة للأنسولين في جزر البنكرياس في 3 أسابيع ، لكن نصف هذه الجزر فقط تبدأ في الانتشار غير الطبيعي بعد 4 أسابيع. في 9 أسابيع ، تُرى ظاهرة أخرى يعتقد هاناهان أنها قد تكون أكثر من مجرد مصادفة ، أي قدرة معززة للحث على نمو أوعية دموية جديدة ، تسمى تولد الأوعية. من بين 400 جزيرة من الخلايا التي تعبر عن الجين الورمي ، يُظهر نصفها تكاثرًا غير طبيعي للخلايا ، ومع ذلك فإن النسبة المئوية للأورام الكاملة هي حوالي 2 بالمائة فقط. قبل ظهور الورم الصلب

في حين أن نسبة قليلة من الجزر غير الطبيعية تظهر قدرتها على إحداث تكاثر أوعية دموية جديدة. وهكذا تصبح الجينات التي تتحكم في تكوين الأوعية مشتبهًا قويًا في أحد العوامل الأخرى التي تحد من المعدل والتي تتحكم في نمو السرطان. قال هاناهان إن هذه النتائج "تتفق مع ما اشتبهنا به من دراسات السرطانات البشرية: بينما تحفز الجينات المسرطنة بشكل واضح تكاثر الخلايا المستمر ، فإن العقيدات التكاثرية غير الطبيعية تكون أكثر عددًا من الأورام وتسبقها في الوقت المناسب. هناك دليل على تحريض ربما يكون نمو الأوعية الدموية الجديدة أحد مكونات هذه العملية الأخيرة التي تؤدي إلى ورم خبيث. " ولكن من المحتمل أن يكون تولد الأوعية حدثًا واحدًا على الأقل من عدة أحداث ثانوية تحد من المعدل.

وهكذا تستلزم نظرية التطور الديناميكي فرضية أن الخلايا تكتسب قدرات شاذة تفاضلية أثناء نضجها. يمكن أن تأتي هذه الاختلافات من معلومات أخرى مشفرة بالحمض النووي في جينات مختلفة تمامًا ، ولكن ليس حتى يتم إدخال الجين الورمي الهجين لبدء العملية ، يتطور النظام بعد ذلك بشكل سرطاني. من المحتمل أن ترتبط السمات الأخرى المشتبه بها ، مثل القدرة على تحفيز نمو الأوعية الدموية ، بالظواهر الديناميكية للخلايا في التطور الطبيعي أو في أفعالها. يبدو أن بعض الخلايا السرطانية قادرة على التجاهل والدوس على جيرانها ، بينما يبدو البعض الآخر قادرًا على تخريب الخلايا المجاورة والقريبة بشكل نشط إلى سلوك منحرف. تظهر بعض الخلايا السرطانية ميلًا للهجرة بسهولة أكبر. يبحث هاناهان وزملاؤه في هذه الظواهر وكيف يمكن التعبير عنها. "هل يمكننا إثبات ذلك وراثيًا؟" سأل ، ومضى يقترح أنه من مثل هذه الدراسات يأمل العلماء في اشتقاق تطبيقات علاج السرطان لدى البشر. على الرغم من أنها موحية للغاية ، إلا أن الآثار المترتبة عليها ليست واضحة بعد. السرطان هو مرض نمو الخلايا غير المنضبط. العديد من عوامل النسخ لها دور في تنظيم إنتاج البروتين. يمكن للعديد من عوامل النسخ هذه أن تعمل كجينات مسرطنة. وبالتالي ، فإن مفتاح حل ألغاز السرطان يمكن أن يكون فهمًا بمزيد من التفصيل لكيفية تأثير عوامل النسخ فعليًا على معدل إنتاج البروتين.

توفر دراسات الجينات الورمية نتيجة أخرى مثيرة للاهتمام وموحية. يذكرنا Tjian أن إحدى الوظائف المهمة للجينات هي توفير المعلومات للاستجابة إلى مقدار الأزمات البيئية للخلية.تم تجهيز معظم الخلايا بمستقبلات من نوع أو آخر في غشاءها. عندما تصل بعض المواد الكيميائية أو غيرها من المحفزات الفيزيائية إلى مستقبل مختار ، يبدأ تفاعل متسلسل في سيتوبلازم الخلية من أجل إيصال الرسالة إلى النواة ، ومن المفترض أن تستشير الخطة الرئيسية للحمض النووي (من خلال عملية غامضة بقدر ما هي تخمينية ) لرد فعل. تسمى المسارات عبر السيتوبلازم مسارات التنبيغ ، وقد اتضح أن العديد من عوامل النسخ تجيان وغيرها كانت

تعمل الدراسة على تحديد هذه المسارات. يُطلق على بروتين معين اسم AP1 ، والذي تم الكشف عنه في دراسات أخرى على أنه أحد مكونات الورم. سعيد تجيان: "عوامل النسخ النووية هي أيضًا من الجينات الورمية النووية. ولديها القدرة على إحداث نمو غير متحكم فيه وأورام عندما تكون أنشطتها أو وظائفها. بروتين الخميرة GCN4 الذي كان إلى حد كبير من عمل كيفن ستروهل وجيري فينك. "

الحياة نفسها

في أقل من أربعة عقود ، وبالوقوف على المنصة التي أقامها كريك وواتسون وعدد من الآخرين ، طورت العلوم الوراثية للبيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية أهم مجموعة من الأفكار منذ طرح داروين والاس نظرية التطور. إن القول بأن هذه الأفكار ثورية هو أمر بديهي: العلم بصدد تقديم المجتمع بمرآة قد تخبرنا ، بكل بساطة ، عن كيفية بناء وإصلاح الحياة نفسها ، وكيفية تحديد وتغيير أي شكل من أشكال الحياة في إطار بيولوجي أساسي. القيود. تعد تقنية الحمض النووي المؤتلف بالتطبيقات التي تطرح أسئلة أساسية في الأخلاقيات الحيوية. تشير هذه التطبيقات ، جنبًا إلى جنب مع التقدم المحرز في نمذجة الدماغ ، إلى مستقبل قد تصبح فيه الحياة العضوية الطبيعية يومًا ما غير قابلة للتمييز كيميائيًا عن أحدث طراز للتكنولوجيا.

ومع ذلك ، فإن هذا المستقبل ليس سوى إمكانية متلألئة ومثيرة للجدل. اتحد علماء الوراثة في ندوة الحدود في تواضعهم أمام العقبات التي يواجهونها. تستمر الاكتشافات في الازدياد. قال إريك لاندر إن قاعات علم الوراثة هي أكثر الأماكن إثارة للعمل ، وقد أدت هذه الإثارة إلى وحدة من التخصصات البيولوجية لم تكن واضحة قبل عقد من الزمن. ولكن كما حذرت روث ليمان ، فإن استنساخ الجين هو بعيد كل البعد عن معرفة كيفية عمله. هذا هو اللغز ، الذي يُنظر إليه بشكل خاص من خلال عدسة نسخ الرنا المرسال ، التي تعمل هي وزملاؤها على حلها. ما إذا كان سيظل متاهة مع رسم خرائط أكثر دقة ولكن لا يوجد حل نهائي هو أن يقول التاريخ ، ولكن البحث هو من بين أكثر الأبحاث إثارة في العلوم الحديثة.

فهرس

ميتشل وباميلا ج. وروبرت تجيان. 1989. تنظيم النسخ في خلايا الثدييات عن طريق بروتينات ربط الحمض النووي الخاصة بالتسلسل. Science 245: 371 & ndash378.

بوج وفرانكلين ب. وروبرت تجيان. 1990. آلية تفعيل النسخ عن طريق سبل: دليل للمنشطات. الخلية 61: 1187 و ndash1197.


البحث عن أكواد البدء والإيقاف لتسلسل البروتين في contigs

أحتاج إلى تحويل contigs إلى تسلسلات البروتين الخاصة بها مع إعطاء جينوم مرجعي (على سبيل المثال ، أحتاج إلى أخذ سلسلة فرعية ، يكون موضعها معروفًا بالفعل في السلسلة ، وأحتاج إلى تحديد موقع أقرب بداية وإيقاف الكودونات).

هذا أمر صعب لأنه في بعض الأحيان لن يكون الموضع الأول من الكودون الثلاثي داخل contig مضاعفًا لثلاثة ويمكن أن يكون موجودًا في المنطقة بين الجينات (أي بين الجينات). الهدف هو فصل كل من الحمض النووي المشفر وغير المشفر.

يجب أن أحصل على Extended_contigs = ['ATGAAC' و 'ATGAACGAA'] و extension_positions_contigs = [12 ، 17]. هذه هي contigs الموجودة داخل الجينات. من أجل ترميزها في الببتيدات ، أحتاج إلى العودة إلى السلسلة حتى أجد كود البدء وأوسع contig الأولي (على سبيل المثال TGAAC -> ATGAAC و GAA -> ATGAACGAA)

يجب أن أحصل أيضًا على intergenic_contigs = ['CCAA' و 'GGAC'] و intergenic_positions_contigs = [5، 22]. عندما يتم تشغيل الكود المفقود ، يبحث الكمبيوتر إلى يسار السلسلة ويجد رمز التوقف (على سبيل المثال TAG) قبل رمز البدء. وبالتالي ، يقع contig بين جينين ولا يحتاج إلى إضافة أي شيء. يتم تخزين هذه contigs بين الجينات فقط في قائمة جديدة.

هنا ، لا يلزم إضافة رمز جديد. بعد تشغيل ما سبق ، prot_contigs = ['MN'، 'MNE'].

الخطوة الأخيرة من الكود (التي أحتاج إلى المساعدة فيها) ستحول prot_contigs إلى new_prot_contigs = ['MN'، 'E'].


ما هي الترجمة؟

تشير الترجمة إلى تحويل شيء ما من لغة أو شكل إلى آخر. في علم الأحياء ، الترجمة هي العملية التي يقوم فيها حمض الريبونوكلييك الرسول ، أو mRNA ، بتركيب البروتينات - يتم تحويل mRNA إلى بروتينات. يتم تحقيق ذلك عن طريق إنتاج سلسلة من الأحماض الأمينية (سلسلة بولي ببتيد) تحددها المعلومات الكيميائية المخزنة بواسطة خيط معين من الرنا المرسال. يتم طي هذه البولي ببتيدات لتشكيل البروتينات. يتم ترميز كل ضفيرة من الرنا المرسال بواسطة جين مختلف وترميز بروتين مختلف. هذا مهم للتعبير الجيني.

الشكل 5: تمت ترجمة الكود الثلاثي إلى أحماض أمينية ، وبعض كود الأحماض الأمينية لبداية الترجمة ونهايتها

تتكون الترجمة من ثلاث مراحل رئيسية: البدء والاستطالة والإنهاء. هذه تختلف قليلاً في الكائنات بدائية النواة وحقيقية النواة: في بدائيات النوى ، تحدث الترجمة في السيتوبلازم ، بينما في حقيقيات النوى ، تحدث الترجمة في الشبكة الإندوبلازمية. من الضروري لعملية الترجمة أن بنية الريبوسوم تختلف أيضًا في بدائيات النوى وحقيقيات النوى ، في الغالب فيما يتعلق بمعدل هجرة وحداتها الفرعية عند الطرد المركزي ، وعدد البروتينات التي تحتويها الوحدات الفرعية.

يبدأ البدء بربط الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة بالنهاية الخامسة من الرنا المرسال ، الحمض النووي الريبي المرسال الذي تم إنشاؤه في النسخ من الحمض النووي. يحدث هذا على مرحلتين: ترتبط الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة أولاً بالعديد من البروتينات عوامل البدء، قبل أن يرتبط الهيكل المركب بـ mRNA. موقع الربط هذا عبارة عن عدة ريبونوكليوتيدات قبل كودون بدء الرنا المرسال. بعد ذلك ، يرتبط جزيء مشحون من الحمض الريبي النووي النقال بالوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة. ثم تستمر الوحدة الفرعية الريبوزومية الكبيرة في الارتباط بالمجمع المكون من الوحدة الفرعية الريبوزومية الصغيرة ، و mRNA ، و tRNA. تعمل هذه العملية على تحلل GTP (غوانوزين -5 & # 8242-ثلاثي الفوسفات) اللازمة لتشغيل الروابط. بعد أن تنضم الوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة إلى المجمع ، يتم تحرير عوامل البدء.

يشير شحن جزيء tRNA المستخدم في عملية الترجمة إلى ارتباط جزيء الحمض النووي الريبي (tRNA) بحمض أميني. يحدث هذا نتيجة ل aminoacyl-tRNAsynthetases، الذي يتفاعل مع الأحماض الأمينية و ATP (أدينوزين ثلاثي الفوسفات) لتشكيل شكل تفاعلي من الأحماض الأمينية ، والمعروف باسم حمض أمينو أدينيل. يرتبط هذا بـ ATP لتشكيل معقد يمكن أن يتفاعل مع جزيء tRNA ، مكونًا رابطة تساهمية بين الاثنين. يمكن للحمض النووي الريبي (tRNA) الآن نقل الحمض الأميني إلى جزيء الرنا المرسال.

يبدأ الاستطالة عندما ترتبط كل من الوحدات الفرعية الريبوسومية الصغيرة والكبيرة بالـ mRNA. يتم تشكيل موقع peptidyl وموقع aminoacyl على جزيء mRNA لمزيد من الارتباط بـ tRNA. يرتبط الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) أولاً بموقع P (موقع peptidyl) ، وتبدأ الاستطالة بربط جزيء tRNA الثاني بالموقع A (موقع aminoacyl). كلا جزيئات الحمض الريبي النووي النقال هذه تنقل الأحماض الأمينية. يتم تحرير إنزيم يعرف باسم peptidyl transferase ويشكل رابطة ببتيدية بين الأحماض الأمينية المنقولة بواسطة جزيئي الحمض الريبي النووي النقال. يتم كسر الرابطة التساهمية بين جزيء الحمض النووي الريبي في موقع P والحمض الأميني الخاص به ، مما يؤدي إلى إطلاق هذا الحمض النووي الريبي إلى موقع E (موقع الخروج) قبل إطلاقه من جزيء الرنا المرسال بالكامل. ثم ينتقل الحمض الريبي النووي النقال الموجود في الموقع A إلى موقع P ، مستخدمًا الطاقة المنتجة من GTP. هذا يترك الموقع A مجانيًا لمزيد من الارتباط بينما يحتوي موقع P على جزيء tRNA مرتبط بحمض أميني ، مرتبط بحمض أميني آخر. هذا يشكل أساس سلسلة البولي ببتيد. ثم يرتبط جزيء tRNA آخر بالموقع A ، ويحفز peptidyl transferase تكوين رابطة ببتيدية بين هذا الحمض الأميني الجديد والحمض الأميني المرتبط بـ tRNA الموجود في موقع P. يتم كسر الرابطة التساهمية بين الحمض الأميني و tRNA في موقع P ويتم تحرير الحمض النووي الريبي. تتكرر هذه العملية مرارًا وتكرارًا ، مع إضافة الأحماض الأمينية إلى سلسلة البولي ببتيد.

يحدث الإنهاء عندما يواجه مجمع الريبوسوم أ وقف الكودون(انظر الشكل 5). في هذه المرحلة ، يتم ربط سلسلة البولي ببتيد بـ tRNA في موقع P ، بينما يكون الموقع A غير متصل. تعمل عوامل الإطلاق المعتمدة على GTP على كسر الرابطة بين الحمض النووي الريبي النهائي والحمض الأميني النهائي. يتم تحرير الحمض النووي الريبي من مركب الريبوسوم ، والذي ينقسم مرة أخرى إلى الوحدات الفرعية الريبوزومية الصغيرة والكبيرة ، والتي يتم إطلاقها من حبلا الرنا المرسال. ثم تطوي سلسلة البولي ببتيد هذه على نفسها لتشكيل بروتين. هذه العملية مبينة في الشكل 6 والشكل 7.

الشكل 6: نظرة عامة على عملية الترجمة

الشكل 7: الأحداث الرئيسية في كل مرحلة من مراحل الترجمة.


تقديم الجائزة من قبل جوزيف جولدشتاين

قد يتميز غروشو ماركس بكونه الأكثر تسلية ممثل هزلي من عاش في أي وقت مضى ، لكن سيدني برينر ، الحائز على جائزة Lasker Special Achievement Award هذا العام ، يحمل لقبًا أعلى - أطرف عالم عاش على الإطلاق. مثل Groucho ، تشتهر سيدني بطاقته المتوهجة ، وخطوطه الفردية الإبداعية ، ومونولوجاته الثاقبة حول كل موضوع يمكن تخيله - ناهيك عن حواجبه الكثيفة. قبل خمسين عامًا ، علم غروشو ماركس الأمريكيين معنى كلمة اليديشية الوقاحة عندما رفض العضوية في نادٍ ريفي بيفرلي هيلز لأنه لم يهتم بالانضمام إلى أي نادٍ ينتخبه كعضو. مثل Groucho Marx ، سيدني برينر هو تجسيد لـ الوقاحة.

ما العالم الآخر سيكون له الوقاحة لتقديم محاضرة في جامعة هارفارد مرتديًا قميصًا رائعًا من هاواي؟

أي عالم سيكون له الوقاحة لتقديم مخطوطة إلى الجمعية الملكية بمرجع مزيف مخفي في منتصف النص ، & # 8220Leonardo da Vinci (اتصال شخصي) & # 8221؟ وعندما استدعاه المحرر على السجادة ، رد بالقول إن هناك & # 8217s زميل ما بعد الدكتوراه الإيطالي الجديد يعمل في المختبر.

أي عالم سيكون له الوقاحة لرفض وسام الفروسية من ملكة إنجلترا؟ أشك في أنه حتى Groucho Marx سيكون لديه الوقاحة لرفض النادي في قصر باكنغهام.

مزيد من المعلومات

يصف فرانسيس كريك Sydney Brenner بالطريقة نفسها إلى حد كبير: & # 8220Sydney فريد من نوعه ، سواء من حيث إحساسه المميز بالفكاهة الذي يلون العديد من أفكاره غير العادية وفي اتساع وأهمية اكتشافاته البيولوجية. ببساطة لا يوجد أي شخص آخر مثله تمامًا. & # 8221 هذا مدح كبير من رئيس كهنة الأحياء.

إذن من هو سيدني برينر وما هي إنجازاته العلمية التي تضعه في صحبة بيكاسو وسترافينسكي وجروشو ماركس؟ إنه لأمر مخيف أن نحاول أن نلخص في عدة دقائق مسيرة 50 عامًا لعملاق علمي مثل سيدني برينر. قد لا يكون ذلك ممكنا ، لكن دعني أحاول. سيكون هذا فعل حقيقي الوقاحة من جهتي!

مثل كل شيء آخر في سيدني ، كانت حياته المبكرة غير عادية. وُلِد عام 1927 في بلدة صغيرة خارج جوهانسبرغ بجنوب إفريقيا - بعيدًا عن المراكز الأكاديمية في العالم. كان والداه قد هاجروا إلى جنوب إفريقيا في عام 1910 من لاتفيا وليتوانيا. كان والده صانع أحذية يعمل يوميًا حتى تجاوز الثمانين من عمره. لم يكن والده قادرًا على القراءة والكتابة ، لكنه كان يتكلم لغات متعددة. على الرغم من هذه البدايات المتواضعة ، علم سيدني نفسه قراءة الصحيفة في سن الثالثة. في سن الرابعة ، أصبح قارئًا نهمًا. في سن السادسة ، اكتشف قسم البالغين في المكتبة العامة ، حيث قرأ كتبه الأولى في الكيمياء. في سن العاشرة ، كان يُجري تجارب كيميائية في المنزل ، ويستخرج أصباغًا من الأوراق والبتلات. كان تألقه واضحًا للجميع ، وسرعان ما فاز بمنحة دراسية في كلية الطب بجامعة ويتواترسراند في جوهانسبرج ، ودخل في سن الرابعة عشرة.

كان علم الأنسجة هو مساره المفضل ، وأصبح مفتونًا بالخلايا والكروموسومات. عندما كان طالبًا في كلية الطب ، قرأ كل كتاب يمكن أن يجده في علم الوراثة الخلوية ، وصنع لنفسه جهازًا للطرد المركزي حتى يتمكن من تحديد عدد الكروموسومات. الفيل - زبابة صغيرة تشبه الفأر. يتعلم العلماء عادة العلم من خلال العمل في مختبرات العلماء. لكن هذا لم يكن أسلوب سيدني & # 8217: لقد علم نفسه العلم. من غيرك يمكنه تعليم سيدني؟ يعد تدريس العلوم لنفسه موضوعًا متكررًا في مهنة سيدني و # 8217 ، حيث ستسمع المزيد عنه في لحظة.

من أجل التخرج من كلية الطب ، كان على الطلاب في جوهانسبرج اجتياز امتحان كان عليهم فيه تشخيص مريض مجهول بشكل صحيح. في العام الأخير من منهج دراسته لمدة ست سنوات ، تم إرسال سيدني إلى سرير رجل مصاب بالحماض الكيتوني السكري وقيل له أن يشم رائحة نفس المريض. عندما سئل عن رائحته ، أجاب & # 8220McClain & # 8217s معجون أسنان! & # 8221 رسب في الامتحان واضطر إلى الانتظار سنة أخرى للتخرج.

عمل هذا التأخير على ميزة سيدني & # 8217 بعدة طرق: أولاً ، كان عمره 20 عامًا فقط ، وهو أقل من السن القانوني لممارسة الطب في جنوب إفريقيا ، وثانيًا ، أعطته السنة الإضافية الفرصة لمواصلة تجاربه الوراثية الخلوية و لقراءة كل كتاب ومجلة في علم الأحياء يمكن أن يلفت انتباهه إليها. أصبح متحمسًا بشدة من الأوراق البحثية من الولايات المتحدة وأوروبا التي تصف كيف يمكن استخدام العاثيات لدراسة الجينات. شعر سيدني بظهور مجال جديد - سرعان ما عُرف باسم البيولوجيا الجزيئية ، والذي كان يمثل تحديًا له أكثر من ممارسة الطب. لكن كانت هناك مشكلة رئيسية واحدة. كان العلم في جنوب إفريقيا في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي بدائيًا علميًا: لم تكن هناك برامج دكتوراه لسيدني لدخولها. لذلك في عام 1952 ، غادر جوهانسبرج ليحصل على درجة الدراسات العليا في الكيمياء الحيوية في أكسفورد.

توقيت سيدني & # 8217 لم يكن ليكون أفضل. وصل إلى أكسفورد بعد أشهر قليلة من وصول جيم واتسون إلى كامبريدج. وفقًا لواتسون ، قام هو وسيدني & # 8220 بإضافة جرعات من الهواء النقي الجيني في حاجة ماسة إلى العالم البيولوجي البريطاني. & # 8221 عندما سمعت سيدني عن اللولب المزدوج ، سارع إلى كامبريدج لرؤية نموذج الحمض النووي الجديد ولمقابلة الزوج من الشباب العباقرة الذين تصوروا ذلك. في اجتماعهم الأول ، أعجب فرانسيس كريك بشدة بالعقل التحليلي السريع في سيدني & # 8217 ، وشرع في تجنيده في مختبر MRC في كامبريدج. عندما انضم سيدني إلى فريق عمل مركز موارد المهاجرين بعد عدة سنوات ، لم يكن هناك مكان لمكتبه ، لذا انتقل للعيش مع كريك ، وهو ترتيب مؤقت استمر على مدار العشرين عامًا التالية ، وكان ذلك لصالح العالم العلمي.

بين عامي 1954 و 1966 ، برزت سيدني كواحدة من حفنة من الأبطال الذين ترأسوا العصر الذهبي للبيولوجيا الجزيئية. مع كريك ، استنتج سيدني الطبيعة الثلاثية للشفرة الجينية وصاغت مصطلح الكودون. من تلقاء نفسه ، توصل إلى الطبيعة الأساسية للطفرات ، موضحًا أن التغيرات القاعدية الفردية في الحمض النووي تؤدي إما إلى بروتينات متغيرة أو إلى غياب البروتينات - ما يسمى بطفرات الانزياح الإطاري ، والكابت ، والطفرات غير المنطقية. مع فرانسوا جاكوب ، تصور فكرة الرسول RNA ، النص الذي ينقل المعلومات الجينية في الحمض النووي إلى آلية تصنيع البروتين في الخلية ، وواصل إجراء تجارب بارعة لإثبات وجودها. يعد اكتشاف الرنا المرسال أحد أكثر الأعمال البوليسية إثارة في تاريخ علم الأحياء ، حيث يتضمن سلسلة دراماتيكية من التقلبات والمنعطفات. بدأ الحدث في أوك ريدج بولاية تينيسي ، انتقل إلى معهد باستور في باريس ثم إلى غرف سيدني برينر & # 8217s في كلية King & # 8217s ثم إلى حفلة في Golden Helix ، منزل Francis Crick & # 8217s في كامبريدج ثم إلى مختبر Matthew Meselson & # 8217s في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وبلغت ذروتها في & # 8216eureka لحظة & # 8217 عندما كان سيدني وفرانسوا جاكوب يسترخيان على الشاطئ بالقرب من لوس أنجلوس. فجأة ، قفزت سيدني من الرمال وصرخت إلى جاكوب: & # 8220It & # 8217s المغنيسيوم! إنه & # 8217s المغنيسيوم. & # 8221 للمهتمين بالنسخة الكاملة من هذا الحدث التاريخي ، أحيلك إلى Horace Freeland Judson & # 8217s اليوم الثامن من الخلق وفرانسوا جاكوب & # 8217s المكانة في الداخل. لعمله الرائد في الشفرة الوراثية واكتشافه mRNA ، حصل سيدني على جائزة Lasker للأبحاث الأساسية في عام 1971.

في منتصف الستينيات ، اتخذت سيدني قرارًا جريئًا بإطلاق برنامج جديد في علم الأحياء التنموي مصمم لمعرفة كيفية تطور حيوان متعدد الخلايا من بويضة واحدة مخصبة. كان خطته الكبرى هي العثور على حيوان يمكنه من خلاله تتبع ولادة وموت كل خلية من خلاياه. في أسلوب برينريان النموذجي ، قرأ سيدني على نطاق واسع ، وعلم نفسه علم الحيوان ، وجرب العديد من التجارب التجريبية التي تشمل عددًا كبيرًا من الكائنات الحية المختلفة ، واستقر أخيرًا على دودة صغيرة تعيش في التربة تسمى أنواع معينة انيقة، أو C. ايليجانس لفترة قصيرة. اختار هذه الدودة بالذات لأنها كانت صغيرة وشفافة وبسيطة من الناحية التشريحية ومناسبة للفحص المجهري الإلكتروني. كان من السهل أيضًا الزراعة في المختبر والتلاعب الجيني. يمكن زراعة ما يصل إلى 100000 دودة في طبق بتري واحد بحجم الدولار الفضي. تنتج كل دودة أم أكثر من 250 ذرية مع جيل من الوقت 3.5 أيام فقط ، أقصر بكثير من ذبابة الفاكهة. جاذبية C. ايليجانس يكمن في بساطته. مقارنة بإنسان نموذجي لديه أكثر من تريليون خلية ، C. ايليجانس يحتوي على 959 خلية فقط في جسمه بالكامل. بعد، C. ايليجانس لديها مجموعة من أنواع الخلايا المتباينة وتقوم بجميع الأشياء الأساسية التي تقوم بها الحيوانات - فهي تتحرك ، وتأكل ، وتبرز ، وتمارس الجنس.

بمجرد أن استقرت سيدني C. ايليجانس، استغرق الأمر حوالي 10 سنوات ليثبت للعلماء الآخرين أن علم الأحياء المفيد سوف يظهر. بحلول عام 1974 ، نجحت سيدني في عزل ورسم خرائط الموقع الكروموسومي لـ 300 طفرة غيرت حركة أو شكل الدودة. تم تنفيذ كل هذا العمل الأولي بواسطة سيدني بنفسه ، لكنه سرعان ما بدأ في جذب زملاء ما بعد الدكتوراه من الدرجة الأولى من جميع أنحاء العالم. نما المجال بسرعة ، من عالم واحد قبل 30 عامًا إلى أكثر من 2000 اليوم ، وجميعهم من نسل سيدني - طلابه وطلابه وطلابه # 8217 ، وحتى أحفادهم العظماء.

التطور ل C. ايليجانس تم فحصه إلى درجة لا مثيل لها من قبل أي كائن آخر متعدد الخلايا. منذ عام 1974 ، أكثر من 10000 متغير جيني من C. ايليجانس تم إنتاجها في أكثر من 100 مختبر مختلف في جميع أنحاء العالم. إنه الحيوان الوحيد الذي يُعرف فيه النسب الكامل لكل خلية ومصيرها. C. ايليجانس هو الحيوان الوحيد الذي تم فيه تعيين مخطط الأسلاك ثلاثي الأبعاد للجهاز العصبي على المستوى المجهري الإلكتروني.في عام 1998 ، أصبح أول حيوان يتم تسلسل جينومه. C. ايليجانس أثبت أيضًا أنه حجر رشيد طبي ، يوفر أدلة على السرطان ومرض الزهايمر ومرض # 8217 ومرض السكري.

لقد تحقق حلم سيدني & # 8217s للمشروع الكبير. لقد حققت الدودة مكانتها في التاريخ ، جنبًا إلى جنب مع ذبابة الفاكهة والفأر ، كواحدة من النماذج الحيوانية الثلاثة التي تكشف عن المبادئ الأساسية للحياة متعددة الخلايا.

مهارات سيدني & # 8217 لم تقتصر على المختبر. إنه سياسي داهية كما هو عالم. خلال الهستيريا المبكرة للجدل حول الحمض النووي المؤتلف ، كان صوت سيدني & # 8217 هو الصوت العاقل الذي هدأ السياسيين والعلماء الذين كانوا قلقين من أن البكتيريا المحولة جينيًا ستهرب من المختبرات وتجد طريقها إلى الأماكن العامة مثل سنترال بارك. قدمت سيدني اقتراحًا حاسمًا لاستخدام سلالات ضعيفة من البكتيريا لا يمكنها البقاء خارج المختبر. أصبح مقتنعًا بأن هذا النهج سينجح بعد اختبار البكتيريا المعطلة وراثيًا على نفسه. شرب كوكتيلًا مليئًا بالبكتيريا المعطلة ثم قاس مقدارها الذي يأتي عبر أمعائه. لم ينج أحد. تذكر الآن أنه في عام 1975 تم حظر التجارب البشرية مع الحمض النووي المؤتلف. حصل سيدني على إذن لإجراء تجربته بإخبار السلطات البريطانية أن البكتيريا الضعيفة سيتم اختبارها على الرئيسيات العليا & # 8220an. & # 8221 الآن بعد أن & # 8217s الوقاحة!

سيدني برينر هو متعصب لا يعرف الكلل وهو أسطوري لذكائه اللاذع وعصيانه الرائع. عندما سألته لجنة التعليم في البرلمان البريطاني عن مقدار الرياضيات الذي يحتاجه الطلاب لتعلم علم الأحياء ، أجاب سيدني: & # 8220 القدرة على العد حتى 20 - هذا & # 8217s - هناك 4 قواعد و 20 حمضًا أمينيًا. قد تضطر إلى الذهاب إلى 64 في مرحلة ما. هناك 64 كودونًا في الشفرة الجينية. & # 8221 Sydney نشر مؤخرًا مجموعة من وجهات نظره الفكاهية حول علم الأحياء في كتاب بعنوان & # 8220Loose Ends، & # 8221 الذي أوصي به للجميع. # 8217s محملة بالحكايات اللذيذة.

بعد 50 عامًا في العلوم ، لا تزال سيدني ديناميكية كما كانت دائمًا. اخترع مؤخرًا تقنية بارعة لاستنساخ الحمض النووي على سطح الميكروبيدات الموجودة في أنبوب اختبار. هذا بعيد كل البعد عن الطريقة التقليدية للاستنساخ التي تنطوي على نمو البكتيريا في حاضنة. الفكرة الأساسية هي أخذ مزيج معقد من الحمض النووي ، مثل جميع الجينات في الدماغ ، وتقطيعه إلى مليون جزء مختلف. ثم يتم نسخ كل جزء 100000 مرة وربطها بميكروبيد واحد. وكانت النتيجة مكتبة من مليون ميكروبيدات ، تحتوي كل واحدة منها على 100000 نسخة من قطعة فريدة من الحمض النووي. نظرًا لأن المكتبة الكاملة المكونة من مليون ميكروبيدات موجودة في أنبوب اختبار واحد ، فيمكن فحصها وتسلسلها بسرعة. وفي الموضة الحقيقية للقرن الحادي والعشرين ، أنشأت سيدني شركة للتكنولوجيا الحيوية (Lynx Therapeutics ، Inc.) لجلب اختراعه إلى الجماهير.

في العشرين عامًا التي شاركت فيها سيدني مكتبًا مع فرانسيس كريك ، ابتكروا مخططات بارعة لشرح طريقة عمل الطبيعة. كانت بعض مخططاتهم أكثر عقلانية من المخطط الفعلي الذي اختاره الله. الدرس المستفاد من المنزل واضح: إذا شاركت سيدني مكتبًا مع الله أثناء الخلق ، فسيكون الكون مكانًا أكثر عقلانية.


شاهد الفيديو: حل فصل DNA من كتاب المرجع (كانون الثاني 2023).