თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციები: რა არის ისინი და როგორ ასოცირდება ისინი დაავადებასთან

ცილები სიცოცხლის მაკრომოლეკულებია. ისინი წარმოადგენენ მთელი უჯრედის დეჰიდრატირებული პროტოპლაზმის 80% -ს და ქმნიან მშრალი წონის დაახლოებით 50% -ს ყველა ჩვენი ქსოვილი, ამიტომ ქსოვილის ზრდა, ბიოსინთეზი და შეკეთება მთლიანად მათზეა დამოკიდებული.

ამინომჟავა წარმოადგენს პროტეინის ძირითად ერთეულს, რადგან ზედიზედ პეპტიდური ობლიგაციების საშუალებით ამ მოლეკულებს წარმოქმნის ცილოვან ჯაჭვებს, რომლებიც ვიცით ბიოლოგიის გაკვეთილებიდან. ამინომჟავები შედგება ნახშირბადისგან (C), ჟანგბადისგან (O), აზოტისგან (N) და წყალბადისგან (H), 5 ბიოელემენტიდან 4, რომლებიც დედამიწის უჯრედის მასის 96% -ს შეადგენს. იდეა რომ წარმოგიდგინოთ, პლანეტაზე გვაქვს 550 გიგატონი ორგანული ნახშირბადი, რომლის 80% მოდის მცენარეულ საკითხზე, რომელიც გარს გვატყობს.

უჯრედში ცილის სინთეზის პროცესი არის რთული ცეკვა დნმ-ს, რნმ-ს, ფერმენტებსა და შეკრების ჯაჭვებს შორის. ამ შესაძლებლობით, ჩვენ გეტყვით უჯრედულ დონეზე ცილების ფორმირების ზოგად ფუნჯებს, განსაკუთრებული აქცენტით პოსტ-თარგმნის მოდიფიკაციებზე..

• დაკავშირებული სტატია: "ცილების 20 ტიპი და მათი ფუნქციები ორგანიზმში"

ცილის სინთეზის საფუძველი უჯრედში

უპირველეს ყოვლისა, ჩვენ უნდა ჩავაყენოთ გარკვეული საფუძვლები. ადამიანს აქვს თავისი გენეტიკური ინფორმაცია ბირთვში (არ ითვლის მიტოქონდრიულ დნმ-ს) და მას აქვს რამდენიმე კოდირების თანმიმდევრობა ცილების ან RNA- სთვის, რომელსაც გენებს უწოდებენ. ადამიანის გენომის პროექტის წყალობით, ჩვენ ვიცით, რომ ჩვენს სახეობას აქვს დაახლოებით 20,000-25,000 კოდირების გენი, რაც მხოლოდ მთლიანი დნმ-ის 1.5% -ს წარმოადგენს ჩვენს სხეულში..

დნმ შედგება ნუკლეოტიდებისგან, რომლებიც 4 ტიპისაა, აზოტის ფუძის მიხედვით, რომელსაც ისინი წარმოადგენენ: ადენინი (A), გუანინი (G), ციტოზინი (C) და თიმინი (T). თითოეული ამინომჟავა კოდირებულია ნუკლეოტიდების სამეულით, რომლებიც ცნობილია როგორც "კოდონები". ჩვენ მოგიყვანთ რამდენიმე სამეულის მაგალითს:

GCU, GCC, GCA, GCG

ყველა ეს სამეული ან კოდონები ამინომჟავის ალანინის კოდს წარმოადგენს. ნებისმიერ შემთხვევაში, ეს არ მოდის პირდაპირ გენებიდან, არამედ წარმოადგენს RNA სეგმენტებს, რომლებიც მიიღება ბირთვული დნმ-ის ტრანსკრიფციის შედეგად. თუ იცით გენეტიკის შესახებ, ალბათ შეგიმჩნევიათ, რომ ერთ-ერთ კოდონს აქვს ურაცილი (U), თიმინ (T) ანალოგური RNA.

Ამიტომ, ტრანსკრიფციის დროს, მესენჯერი RNA იქმნება გენებში არსებული ინფორმაციისგან და ის მიემართება ბირთვის გარეთ, რიბოსომებამდე, რომლებიც უჯრედის ციტოპლაზმაში მდებარეობს.. აქ რიბოსომები "კითხულობენ" სხვადასხვა კოდონებს და "თარგმნიან" ამინომჟავების ჯაჭვებად, რომლებსაც სათითაოდ ატარებს ტრანსფერული RNA. ჩვენ კიდევ ერთ მაგალითს მოგცემთ:

GCU-UUU-UCA-CGU

ამ 4 კოდონიდან თითოეული კოდურად შეიცავს ამინომჟავებს ალანინს, ფენილალანინს, სერინს და არგინინს. ეს თეორიული მაგალითი იქნება ტეტრაპეპტიდი (ოლიგოპეპტიდი), რადგან საერთო ცილა რომ იყოს, იგი უნდა შეიცავდეს ამ ამინომჟავების მინიმუმ 100-ს. ნებისმიერ შემთხვევაში, ეს განმარტება ზოგადად მოიცავს ტრანსკრიფციისა და თარგმნის პროცესებს, რომლებიც უჯრედებში წარმოქმნიან ცილებს.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "უჯრედისა და ორგანელების ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილები: მიმოხილვა"

რა არის თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციები?

თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციები (PTM) ეხება რიბოზომებში სინთეზირების შემდეგ ქიმიური ცვლილებები, რომლებსაც განიცდიან ცილები. ტრანსკრიფცია და თარგმანი წარმოშობს პროპეპტიდებს, რომლებიც უნდა შეიცვალოს, რათა საბოლოოდ მიაღწიონ ცილის აგენტის ნამდვილ ფუნქციონირებას. ეს ცვლილებები შეიძლება მოხდეს ფერმენტული ან არაენზიმური მექანიზმების საშუალებით.

თარგმანის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მოდიფიკაცია არის ფუნქციური ჯგუფის დამატება. შემდეგ ჩამონათვალში მოცემულია ბიოქიმიური მოვლენის რამდენიმე მაგალითი.

• აზილაცია: შედგება აცილის ჯგუფის დამატებისგან. ნაერთი, რომელიც ამ ჯგუფს აჩუქებს, ცნობილია როგორც "აცილირების ჯგუფი". ასპირინი, მაგალითად, ალილაციის პროცესიდან მოდის.
• ფოსფორილაცია: შედგება ფოსფატური ჯგუფის დამატებისგან. ეს არის თარგმნის შემდგომი მოდიფიკაცია, რომელიც დაკავშირებულია უჯრედულ დონეზე ენერგიის გადაცემასთან.
• მეთილირება: დაამატეთ მეთილის ჯგუფი. ეს არის ეპიგენეტიკური პროცესი, ვინაიდან დნმ-ის მეთილირება ხელს უშლის გარკვეული სამიზნე გენების ტრანსკრიფციას.
• ჰიდროქსილაცია: ჰიდროქსილის ჯგუფის დამატება (OH). მაგალითად, ჰიდროქსილის ჯგუფის დამატება პროლინში, არსებითი ნაბიჯია ცოცხალ არსებებში კოლაგენის წარმოქმნისთვის.
• ნიტრაცია: ნიტრო ჯგუფის დამატება.

ფუნქციური ჯგუფების დამატების კიდევ მრავალი მექანიზმი არსებობს, ვინაიდან ასევე დაფიქსირებულია ნიტროზილაცია, გლიკოზილაცია, გლიკაცია ან პრენილაცია.. წამლების ფორმირებიდან ბიოლოგიური ქსოვილების სინთეზამდე, ყველა ეს პროცესი აუცილებელია ჩვენი სახეობების გადარჩენისთვის, ამა თუ იმ ფორმით.

როგორც ადრე ვთქვით, ადამიანის გენომი შეიცავს 25000 გენს, მაგრამ ადამიანის პროტეომა შეიცავს ჩვენი სახეობა (უჯრედში გამოხატული ცილების საერთო რაოდენობა) დაახლოებით მილიონი ცილის ერთეულია. მესენჯერი RNA– ს გაჯანსაღების გარდა, თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციები წარმოადგენს ადამიანის ცილების მრავალფეროვნების საფუძველს, რადგან მათ შეუძლიათ კოვალენტური ობლიგაციების საშუალებით დაამატონ მცირე მოლეკულები, რომლებიც მთლიანად ცვლის პოლიპეპტიდის ფუნქციონირებას.

კონკრეტული ჯგუფების დამატების გარდა, არსებობს მოდიფიკაციებიც, რომლებიც ცილებს ერთმანეთთან აკავშირებს. ამის მაგალითია სუმოილაცია, რომელიც ცილებს უმიზნებს მინიატურულ ცილას (მცირე უბიკვიტინთან დაკავშირებული მოდიფიკატორი, SUMO). ცილის დეგრადაცია და ბირთვული ლოკალიზაცია ამ პროცესის ზოგიერთი შედეგია.

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი დანამატი პოსტ-თარგმნის მექანიზმია ubiquitination, რომელიც, როგორც მისი სახელიდან ჩანს, უბიკვიტინს უმატებს სამიზნე ცილას. ამ პროცესის ერთ-ერთი მრავალჯერადი ფუნქციაა ცილების გადამუშავება, რადგან უბიკიტინი უკავშირდება პოლიპეპტიდებს, რომლებიც უნდა განადგურდეს.

დღეს, გამოვლენილია 200-მდე სხვადასხვა თარგმანის შემდგომი ცვლილებები, რომლებიც გავლენას ახდენენ უჯრედების ფუნქციონირების მრავალ ასპექტზე, რომელთა შორის არის მექანიზმები, როგორიცაა მეტაბოლიზმი, სიგნალის ტრანსდუქცია და თავად ცილის სტაბილურობა. პროტეინის შემდგომი მოდიფიკაციების შედეგად წარმოქმნილი ცილის განყოფილებების 60% -ზე მეტი ასოცირდება ცილის არე, რომელიც ურთიერთქმედებს უშუალოდ სხვა მოლეკულებთან, ან იგივეა, რაც მისი ცენტრია აქტიური

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "დნმ თარგმანი: რა არის ეს და რა ფაზები აქვს"

თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციები და პათოლოგიური სურათები

ამ მექანიზმების ცოდნა თავისთავად განძია საზოგადოებისთვის, მაგრამ საქმე კიდევ უფრო მეტს იღებს საინტერესოა, როდესაც აღმოვაჩინეთ, რომ თარგმანის შემდგომ მოდიფიკაციებს ასევე სასარგებლო აქვთ ამ სფეროში ექიმი

ცილები, რომლებსაც აქვთ თანმიმდევრობა CAAX, ცისტეინი (C) - ალიფატური ნარჩენები (A) - ალიფატური ნარჩენები (A) - ნებისმიერი ამინომჟავა (X), წარმოადგენს მრავალი მოლეკულის ბირთვულ ლამინას, აუცილებელია სხვადასხვა მარეგულირებელ პროცესებში და, გარდა ამისა, ისინი ასევე იმყოფებიან ციტოპლაზმური მემბრანის ზედაპირზე (ბარიერი, რომელიც განსაზღვრავს უჯრედის უჯრედის შიდა ნაწილს ექსტერიერი). CAAX თანმიმდევრობა ისტორიულად ასოცირდება დაავადებების განვითარებასთან, ვინაიდან ის არეგულირებს მასში წარმოდგენილ ცილების შემდგომ თარგმანულ მოდიფიკაციებს..

როგორც ევროკომისიამ მიუთითა სტატიაში CAAX ცილის გადამუშავება ადამიანის დიაგნოზში: კიბოდან პროგერიამდე, დღეს ცდილობს გამოიყენოს კიბოს და პროგერიის სამკურნალო სამიზნეები ფერმენტები, რომლებიც ცილებს ამუშავებენ თანმიმდევრობით CAAX. შედეგები მოლეკულურ დონეზე ძალიან რთულია ამ სივრცეში აღსაწერად, მაგრამ ფაქტია, რომ ისინი ასეა ტრანს-თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციების გამოყენება, როგორც დაავადებების შესწავლის ობიექტი, ნათელია მნიშვნელობა

Გაგრძელება

ამ სტრიქონებში წარმოდგენილი ყველა მონაცემიდან გვინდა გამოვყოთ განსაკუთრებული მნიშვნელობა: ჩვენს გენომში ადამიანს აქვს დაახლოებით 25000 სხვადასხვა გენი, მაგრამ უჯრედული პროტეომა მილიონი ცილაა. ეს მაჩვენებელი შესაძლებელია თარგმნის შემდგომი მოდიფიკაციების წყალობით, რომლებიც დაამატებენ ფუნქციურ ჯგუფებს და აკავშირებს მათ შორის ცილებს, მაკრომოლეკულის სპეციფიკურობის მიზნით.

თუ გვინდა, რომ შევინარჩუნოთ ცენტრალური იდეა, ეს შემდეგია: დნმ ტრანსკრიბირდება მესენჯერ RNA- ში, რომელიც ბირთვიდან უჯრედის ციტოპლაზმამდე მიდის. აქ ის ითარგმნება ცილად (საიდანაც იგი შეიცავს ინსტრუქციებს კოდონების სახით), RNA– ს და რიბოსომების გადატანის დახმარებით. ამ რთული პროცესის შემდეგ, ხდება თარგმნის შემდგომი მოდიფიკაციები, რათა პროტოპეპტიდს მიეცეს საბოლოო ფუნქციონირება.

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

• იენსენი, ო. ნ. (2004). მოდიფიკაციის სპეციფიკური პროტომიკა: თარგმნის შემდგომი მოდიფიკაციების დახასიათება მასობრივი სპექტრომეტრიით. ამჟამინდელი მოსაზრება ქიმიურ ბიოლოგიაში, 8 (1), 33-41.
• კრიშნა, რ. გ., & ვოლდი, ფ. (1993). პროტეინების თარგმნის შემდგომი მოდიფიკაციები. მეთოდები ცილების მიმდევრობის ანალიზში, 167-172.
• Mann, M., & Jensen, O. ნ. (2003). პოსტ-თარგმნის მოდიფიკაციების პროტეომიული ანალიზი. ბუნების ბიოტექნოლოგია, 21 (3), 255-261.
• Scott, I., Yamauchi, M., & Sricholpech, M. (2012). ლიზინი კოლაგენის თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციები. ნარკვევები ბიოქიმიაში, 52, 113-133.
• Seet, B. თ., დიკიჩი, ი., ჟოუ, მ. მ., & პაუსონი, თ. (2006). ურთიერთქმედების დომენებთან ერთად ცილის მოდიფიკაციების კითხვა. ბუნება მიმოიხილავს მოლეკულური უჯრედის ბიოლოგიას, 7 (7), 473-483.
• სეო, ჯ. W., & Lee, K. ჯ. (2004). თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციები და მათი ბიოლოგიური ფუნქციები: პროტეომიული ანალიზი და სისტემური მიდგომები. BMB ანგარიშები, 37 (1), 35-44.
• სნაიდერი, ნ. T., & Omary, M. ბ. (2014). შუალედური ძაფის ცილების თარგმნის შემდგომი მოდიფიკაციები: მექანიზმები და ფუნქციები. ბუნება მიმოიხილავს მოლეკულური უჯრედის ბიოლოგიას, 15 (3), 163-177.
• ვესტერმანი, ს., და ვებერი, კ. (2003). თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციები არეგულირებენ მიკროტუბულის ფუნქციას. ბუნება მიმოიხილავს მოლეკულური უჯრედის ბიოლოგიას, 4 (12), 938-948.