أ- تحوير تسلسلات الـ DNA ( ميثلة الـ DNA) . توجد ظاهرة الميثلة في كلا بدائية وحقيقية النواة، ولكن الغرض الذي لأجله وجدت هذه العملية مختلف تماماً، حيث تستخدم الكائنات بدائية النواة الميثلة لغرض تمييز الـ DNA المخلق حديثاً. أما في الكائنات حقيقية النواة، يتم تمييز الـ DNA المخلق حديثاً بأليات مختلفة ماتزال غير واضحة الى الآن. مع ذلك، تضيف الكائنات حقيقية النواة مجاميع المثيل للـ DNA كي تعتبره واسماً لتنظيم التعبير الجيني. حيث يستخدم ميثلة الـ DNA في هذه الكائنات المعقدة كما بينا كواسم لتلك الجينات التي يدخل تعبيرها في تمايز الأنسجة (tissue differentiation). وتكون تسلسلات التمييز في هذه الحالة قصيرة للغاية، حيث أنها تتألف من CG بالحيوانات. وهنالك نوعين من انزيمات الـ methylase. النوع الأول، انزيمات الـ methylases المحافظة (maintenance methylase)، والتي تضيف مجاميع مثيل الى الـ DNA المصنع حديثاً عند مواقع معاكسة لمجاميع المثيل في شريط الـ DNA الأبوي القديم. وهذا يضمن وراثة نمط الميثلة خلال انقسام الكروموسوم. ان تغير نمط الميثلة يتضمن انزيمات methylases الآنية ((de novo methylases والتي تضيف مجاميع المثيل الجديدة وانزيمات demethylases التي تزيل مجاميع المثيل (شكل 1). وفي عملية الميثلة هنا، يتمثل التغيير الحادث في تركيب الكروماتين الذي يرتبط مع الاستنساخ بميثلة قواعد السايتوسين، والذي ينتج 5-methylcytosine. يرتبط الـ DNA المميثل بشكل كبيـر مـــع كـبـح الاستنساخ، حيث يكون الـ DNA الفعال استنساخيا غير مميثل في تلك الكائنات. تحدث ميثلة الـ DNA عادة على قواعد السايتوسين المجاورة لنيوكليوتيدات الكوانين في نفس الشريط (CpG)، ولهذا تجلس قاعدتي السايتوسين المميثلتين بشكل مائـل عـبـر بعضـها البعض على الشريطين المتعاكسين تدعى مناطق الـ DNA التي تحتوي على العديد من تسلسلات CpG بجزر الكوانين والسايتوسين (CpG islands) وتوجد عادة قرب مواقع بدء الاستنساخ. بينما الجينات التي هي ليست ضمن طور الاستنساخ عادة ما تكون مواقع جزر الكوانين والسايتوسين فيها مميثلة، ولكن تزال مجاميع المثيل قبل بدء الاستنساخ.

شكل (1): كيفية السيطرة على ميثلة الـ DNA من قبل ثلاث انزيمات .يضيف انزيم de novo methylase مجاميع المثيل على جزر الكوانين - سايتوسين. يضيف أنزيم maintenance methylase مجموعة مثيل ثانية على الشريط المعاكس للمواقع النصف مميثلة. يقوم انزيم demethylase بإزالة مجاميع المثيل. يشير اللون الأصفر الى السايتوسين، بينما يشير اللون الأخضر الى الكوانين (تصميم المؤلف).

تقوم عملية الميثلة في الكائنات حقيقية النواة باسكات التعبير الجيني. والدليل العملي على ذلك، بأن جينات "تدبير شؤون المنزل" ، والتي تعبر في كل الأنسجة، تمتلك جزر كوانين - سايتوسين غير مميثلة. وبالتناقض مع ذلك، تكون هذه الجزر في الجينات المتخصصة بالأنسجة بحالة غير مميثلة في تلك الأنسجة المحددة حيث تعبر الجينات. ولهذا السبب، فان المحافظة على نمط الميثلة يضمن بأن نمط التعبير الجيني يبقى ثابتاً بين الخلايا في أنسجة محددة. وتشير البحوث الحديثة إلى أن الارتباط الحادث بين ميثلة الـ DNA وإزالة تخلل الهستونات (deacetylation of histones) كلاهما يكبح الاستنساخ. تقوم بروتينات معينة ترتبط بإحكام بتسلسلات الكوانين والسايتوسين المميثلة بتكوين معقدات مع بروتينات أخرى والتي تعمل كمزيلات لتخلل الهستون histone deacetylases، والتي تزيل مجاميع الخل من ذيول الهستون، لتثبت تركيب النيوكليوسوم وتكبح الاستنساخ.

ب- تحوير الهستونات .يتعرض المكون الهستوني للكروماتين لثلاث أنواع من تحويرات ما بعد التخليق والتي أما أن يكون لها تأثير مباشر أو غير مباشر على تنظيم الجين في حقيقية النواة. 1. تؤثر ميثلة الهستون histone methylation على هستونات H3 و H4 والتي تدخل في الميثلة الغير عكسية على مخلفات اللايسين القليلة وهذا الذي يحور من الطبيعة الكارهة للماء للسلاسل الجانبية لهذه الهستونات. 2 - تتضمن فسفرة الهستون histone phosphorylation الهستون .H1 تؤثر الفسفرة على السيرين والمثيونين، مغيرة إياها من حالة الشحنة المتعادل إلى واحدة من الشحنة السالبة وهذا التفاعل هو تفاعل عكسي. تتغاير حالة فسفرة الهستون H1 خلال دورة حياة الخلية حقيقية النواة، وبعد فسفرة الهستون H1، والتي يتكثف بشكل أكبر ، كما يحدث من تكثف في الكروموسومات التي هي في طور الانقسام. يكون تنشيط إنزيم histone kinase هو المسؤول عن فسفرة الهستون H1 وهذا ربما يكون الخطوة الأولى في سلسلة الأحداث التي تقود إلى تكثف الكروماتين النهائي قبل حصول الانقسام الخيطي للخلية. 3. أحد العوامل الذي يؤثر على تركيب الكروماتين هو التخلل acetylation ، وهو إضافة مجاميع الخل (أو الأسيل) وهي CH₃CO إلى بروتينات الهستون .يمتلك الهستون في صميم النيوكليوسوم حقلين أو مقاطعتين (two domains) (1) المقاطعة الكروية والتي ترتبط بالهستونات الأخرى والـ DNA و (2) مقاطعة الذيل الموجبة الشحنة التي يعتقد أنها تتداخل مع مجاميع الفوسفات السالبة الشحنة في عمود الـ DNA الفقري (شكل 2).

شكل (2): دور اضافة مجاميع الخل acetylation لبروتينات الهستون بتحوير تركيب الكروماتين والسماح لبعض عوامل الاستنساخ بالارتباط بالـ DNA، (1) الذيول الموجبة الشحنة لبروتينات الهستون النيوكليوسومية والتي تتداخل مع مجاميع الفوسفات السالبة الشحنة في الـ DNA، (2) اضافة مجاميع الخـــل الـــي الذيول الموجبة الشحنة يقوم باضعاف تداخل هذه الذيول مع الـ DNA والسماح لبعض عوامل الاستنساخ بالارتباط بال DNA (تصميم المؤلف).

تضاف مجاميع الخل إلى بروتينات الهستون بواسطة إنزيمات aceyltransferase، تقوم مجاميع الخل بزعزعة استقرار التركيب النيوكليوسومي، وهذا ربما يعادل من الشحنات الموجبة في ذيول الهستونات, ويسمح للـ DNA بأن ينفصل عن الهستونات. تدعى إنزيمات أخرى بالـ deacetylases والتي تجرد الهستونات من مجاميع الخل وتعيد حالة الكبح الكروماتيني إلى حالتها.

تمتلك عوامل استنساخ معينة وبروتينات أخرى منظمة للاستنساخ فعالية acetyltransferase يمكن لبعض عوامل الاستنساخ والبروتينات المنظمة الأخرى بتحوير تركيب الكروماتين بدون تخليل بروتينات الهستون. ترتبط تلك المعقدات المعدلة للكروماتين بشكل مباشر بمواقع محددة على الـ DNA وتعيد من تمركز النيوكليوسومات، سامحة بارتباط عوامل الاستنساخ بالبروموتر وابتداء الاستنساخ.

مواضيع ذات صلة

مفصل هوليدي Holliday junction

دور بروتين Rec A في عملية إعادة الارتباط العام

السرطان .. تراكم للطفرات

آليات إصلاح خلل الدنا DNA Repair Mechanisms

اصلاح الدنا DNA REPAIR

Enhancers

The Structure of Promoters

تأثيرات المطفرات الكيميائية على التسلسل النيوكليوتيدي

أنواع الطفرات

شفرات الإشارة Signal codons

تنظيم التعبير الجيني عند مستوى ما بعد الاستنساخ في حقيقية النواة

FUNCTIONAL CHROMATIN DOMAINS