النبات
مواضيع عامة في علم النبات
الجذور - السيقان - الأوراق
النباتات الوعائية واللاوعائية
البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)
الطحالب
النباتات الطبية
الحيوان
مواضيع عامة في علم الحيوان
علم التشريح
التنوع الإحيائي
البايلوجيا الخلوية
الأحياء المجهرية
البكتيريا
الفطريات
الطفيليات
الفايروسات
علم الأمراض
الاورام
الامراض الوراثية
الامراض المناعية
الامراض المدارية
اضطرابات الدورة الدموية
مواضيع عامة في علم الامراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
مواضيع عامة في التقانة الإحيائية
التقنية الحيوية المكروبية
التقنية الحيوية والميكروبات
الفعاليات الحيوية
وراثة الاحياء المجهرية
تصنيف الاحياء المجهرية
الاحياء المجهرية في الطبيعة
أيض الاجهاد
التقنية الحيوية والبيئة
التقنية الحيوية والطب
التقنية الحيوية والزراعة
التقنية الحيوية والصناعة
التقنية الحيوية والطاقة
البحار والطحالب الصغيرة
عزل البروتين
هندسة الجينات
التقنية الحياتية النانوية
مفاهيم التقنية الحيوية النانوية
التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها
تصنيع وتخليق المواد النانوية
تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية
الرقائق والمتحسسات الحيوية
المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس
الاخصاب
التشطر
العصيبة وتشكل الجسيدات
تشكل اللواحق الجنينية
تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية
مقدمة لعلم الاجنة
الأحياء الجزيئي
مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
الغدد
مواضيع عامة في الغدد
الغدد الصم و هرموناتها
الجسم تحت السريري
الغدة النخامية
الغدة الكظرية
الغدة التناسلية
الغدة الدرقية والجار الدرقية
الغدة البنكرياسية
الغدة الصنوبرية
مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء
الخلية الحيوانية
الجهاز العصبي
أعضاء الحس
الجهاز العضلي
السوائل الجسمية
الجهاز الدوري والليمف
الجهاز التنفسي
الجهاز الهضمي
الجهاز البولي
المضادات الحيوية
مواضيع عامة في المضادات الحيوية
مضادات البكتيريا
مضادات الفطريات
مضادات الطفيليات
مضادات الفايروسات
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الكيمياء الحيوية
مواضيع متنوعة أخرى
الانزيمات
حل مشكلة فتح الالتفاف unwinding problem
المؤلف:
د. محمد باقر صاحب الشهيب , أ.د. علي حمود السعدي , أ.د. حيدر كامل زيدان
المصدر:
مبادئ الوراثة الجزيئية
الجزء والصفحة:
ص78-80
2025-02-19
420
لكي تتقدم عملية تخليق الـ DNA ، فان حلزون الـ DNA المزدوج يجب أن يتم فتحه قبل شوكة التضاعف لكي تتمكن الـ deoxyribonucleoside triphosphates من أن تكون أزواجاً قاعدية مع الشريط القالب. وعلى أية حال، يعتبر حلزون الـ DNA المزدوج ثابت جدا في الظروف الطبيعية، حيث تنغلق الأزواج القاعدية على بعضها البعض بقوة كبيرة بحيث يجب أن تصل درجة حرارة الماء إلى الغليان لفصلها عن بعضها البعض في أنبوب التفاعل test tube . ولهذا السبب، فان إنزيم DNA polymerase III يمكن له أن ينسخ حلزون الـ DNA المزدوج فقط عندما يكشف الشريط القالب عند فصله عن شريطة المكمل. لذا لابد من وجود بروتينات تضاعفية أخرى لتساعد على فتح الحلزون المزدوج لتوفر شريط DNA قالب مفرد الشريط single stranded DNA template لكي يستنسخ من قبل إنزيم DNA polymerase III. وهنالك نوعان من البروتينات تساهم في هذه العملية DNA helicase والبروتينات المرتبطة بالـ DNA ذو الشريط المفرد single stranded DNA binding proteins .
1 - إنزيمات الـ DNA helicases: إن إنزيم الـ helicase هو مركب ذو ستة وحدات ثانوية متماثلة hexamere of identical subunits وله القدرة على أن يلتف حول كلا شريطي الـ DNA المفردين في تفاعل يحتاج إلى ATP. ويشكل إنزيم الـ helicase صنفاً من الإنزيمات التي تتحرك على طول حلزون الـ DNA المزدوج مستغلة طاقة التحلل المائي للـ ATP لتفصل الشريطين (شكل 1).
يرتبط إنزيم الـ helicase بمنطقة مفردة الشريط من الـ DNA ، ثم يتحرك على طول ذلك الشريط صاهراً الأواصر الهيدروجينية hydrogen bonds التي تربطه بشريطه المكمل. حيث تستخدم إنزيمات DNA helicases آلية التحليل المائي للـ ATP والذي يمكنها من تغيير شكلها بصورة تسمح لها بأداء وظيفتها المتمثلة بفتح شريطي الـ DNA ،وبواسطة هذه الآلية يدفع هذا الإنزيم نفسه إلى الأمام بسرعة على طول شريط الـ DNA المفرد الشريط. وعندما يلاقي هذا الإنزيم منطقة الحلزون المزدوجة، فانه يستمر بالحركة على طول الشريط ، فاصلاً شريطي الحلزون عن بعضهما البعض بمعدل 1000 نيوكليوتيدة بالثانية الواحدة ( وهذه هي نفس سرعة عملية التضاعف في بكتريا القولون).
إن إنزيم الـ helicase ،كما هو الحال بالعديد من البروتينات التي تعمل على الـ DNA، فانه يوصف بالتقدمي processive . ولكونه يكون كلابا clamp حول شريط الـ DNA المفرد، فان إنزيم الـ helicase "لا يسقط" إلى أن يصل إلى نهاية ذلك الشريط، أو إلى أن يفرغ تحميله unloaded من الـ DNA من قبل بروتين آخر.
شكل (1): آلية عمل إنزيم DNA helicase وبروتينات SSB (تصميم المؤلف).
2 - البروتينات المرتبطة بالـ DNA المفرد الشريط single stranded DNA binding proteins (SSB) والتي تدعى أيضا بالبروتينات المزيلة لثباتية الحلزون المزدوج، وترتبط بقوة وبشكل تعاوني cooperatively (أي إن ارتباط إحداها يمهد لارتباط الأخرى) بأشرطة الـ DNA المفردة المكشوفة بدون تغطية القواعد النتروجينية، ولهذا السبب تبقى القواعد جاهزة لتعمل عمل القوالب templates .هذه البروتينات (SSB) غير قادرة على فتح حلزون الـ DNA المزدوج الطويل بشكل مباشر (شكل 1)، ولكنها تساعد إنزيمات الـ helicases بتثبيت الحالة الغير ملتفة unwinding وذلك بواسطة منع حدوث عملية إعادة الالتفاف rewinding ، وبذلك فأنها تقدم الشريط القالب لإنزيم الـ .DNA polymerase
بالإضافة إلى ذلك، فان ارتباطها التعاوني يغطي ويقوي مناطق الـ DNA مفردة الشريط على شريط الـ lagging القالب، وبهذه الطريقة فإنها تمنع من تكوين جزيئات DNA صغيرة تشبه الدبوس hairpin structures والتي تعيق تخليق الـ DNA المحفز من قبل إنزيم DNA polymerase إن ارتباط بروتينات الـ SSB بشريط الـ DNA المفرد يعمل على حمايته من هجوم الإنزيمات الهاضمة الداخلية endogenous nucleases .