المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11223 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية



كابح التربتوفان tryptophan repressor  
  
41   02:49 صباحاً   التاريخ: 2025-03-13
المؤلف : د. محمد باقر صاحب الشهيب , أ.د. علي حمود السعدي , أ.د. حيدر كامل زيدان
الكتاب أو المصدر : مبادئ الوراثة الجزيئية
الجزء والصفحة : ص183-186
القسم : علم الاحياء / الأحياء الجزيئي / مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي /


أقرأ أيضاً
التاريخ: 24-4-2021 2308
التاريخ: 23-10-2019 1646
التاريخ: 9-12-2015 3566
التاريخ: 9-3-2021 2306

بما أن كل أوبرون يحتوي على موقع مشغل واحد ، لذا يمكن أن يرتبط بروتين تنظيمي يدعى بالكابح repressor بهذا الموقع ويمنع الاستنساخ وعندما يغيب التربتوفان من البيئة يكون الكابح غير فعال. يرتبط إنزيم RNA polymerase بموقع البروموتر، ثم يمضي قدماً على شريط الـ DNA القالب مستنسخاً جينات إنزيمات التخليق الحيوي للتربتوفان (tryptophan biosynthesis enzymes). وعندما يوجد التربتوفان في البيئة، عندها لا يحتاج الكائن الحي أن يخلق تربتوفان أكثر عندها يرتبط التربتوفان بالكابح وينشطه. وعندما يرتبط الكابح المنشط بالمشغل operator الواقع ضمن بروموتر التربتوفان ويوقف الاستنساخ.

يحتوي أوبرون التربتوفان على خمس جينات تركيبية (trpE و trpD و trpC و trpB و trpA) تشترك هذه الجينات الخمس في إنتاج مكونات تركيبية لثلاثة إنزيمات. تحول هذه الإنزيمات مركب الـ chorismate إلى تربتوفان. يحتوي أول جين تركيبي trpE على منطقة 5' الغير قابلة للترجمة 5'- untranslated region   والتي تختصر  5-UTR وهي المنطقة التي على الرغم من استنساخها إلا أنها لا تشفر لأي من تلك الإنزيمات (شكل 1). وبدلاً من ذلك، تلعب منطقة 5-UTR دوراً مهماً في آلية تنظيمية أخرى، والتي ستناقش في أدناه.

شكل (1) التركيب الجيني لأوبرون التربتوفان في بكتريا القولون (تصميم المؤلف).

يقع بروموتر التربتوفان قبل upstream الجينات التركيبية للتربتوفان. عندما يكون مستوى التربتوفان واطئا، يرتبط إنزيم الـ RNA polymerase بالبروموتر ويستنسخ خمس جينات تركيبية إلى جزيئة mRNA مفردة، والتي يتم ترجمتها بعد ذلك إلى الإنزيمات التي تحول الـ chorismate إلى تربتوفان. يقع الجين التنظيمي trpR بمسافة معينة بعيداً عن أوبرون التربتوفان ، والذي يشفر عن الكابح والذي لا يستطيع لوحده أن يرتبط بال DNA (شكل 2).

شكل (2) : السيطرة على تخليق الحامض الأميني تربتوفان في بكتريا القولون من خلال السيطرة على أوبرون التربتوفان في كلا مستويي التربتوفان الواطئ والعالي (تصميم المؤلف).

 

وكما هو الحال بالنسبة لكابح اللاكتوز، يمتلك كابح التربتوفان موقعين للارتباط، الأول يرتبط بالموقع المشغل operator site بينما يرتبط الثاني بالتربتوفان (المنشط). يسبب الارتباط بالتربتوفان تغييراً في هيئة الكابح بحيث يجعله قادراً على الارتباط بالـ DNA عند الموقع المشغل، وهذا يتداخل مع البروموتر ليكبح استنساخ جينات أوبرون التربتوفان. وعندما ينشغل البروموتر بكابح التربتوفان، لا يمكن لإنزيم polymerase RNA من أن يرتبط بالبروموتر ولا يمكن استنساخ الجينات التركيبية. ولهذا السبب، عندما تقل المستويات الخلوية لتربتوفان يحدث الاستنساخ ويتم تخليق المزيد من التربتوفان. وعندما تزداد المستويات الخلوية للتربتوفان، يتثبط تخليق التربتوفان ولا يمكن أن يحدث تخليق المزيد منه.

إن كابح الـ tryptophan هو بروتين تنظيمي يتخذ هيئة تدعى helix-turn-helix. إن لهذه الهيئة دور أساسي في تنظيم عمل الكابح، فعندما يغيب الـ tryptophan من البيئة يكون الكابح بهيئة غير فعالة (inactive conformation) ، ولا يمكن أن يرتبط بالـ DNA ليمنع الاستنساخ. وعندما يكون الـ tryptophan متوفراً ، ترتبط جزيئتان منه بجزيئة الكابح. إن هذا يبدّل من اتجاه هيئة الكابح helix-turn-helix motif)) بشكل يجعلها مؤهلة للارتباط بالأخاديد الـ DNA الكبيرة major grooves المتجاورة، وهكذا يحدث تخليق الـ tryptophan عند الحاجة، ولكنه يكبح عندما يتوفر الـ tryptophan (شكل 3).

شكل (3) ارتباط التربتوفان بالبروتين الكابح للتربتوفان (tryptophan repressor protein) يغير من هيئة الأخير يمكن هذا التغيير التركيبي من ارتباط البروتين المنظم للجين باحكام بتسلسلات المشغل (operator) ، في الحالة رقم (1) يقوم الكابح بمنع استنساخ الجينات المشفرة للانزيمات الضرورية لانتاج التربتوفان (trp operon) ويساعده في ذلك تركيبه الثلاثي الأبعاد والذي هو من نوع helix-turn-helix .وفي الحالة رقم (2) يقوم الارتباط بالتربتوفان بزيادة المسافة الحاصلة بين منطقتي التمييز في حلزوني هذا البروتين، وهذا يسمح للكابح من أن يتوافق بشكل مريح مع المشغل وهذا يسمح بعمل الجينات المكبوحة في الحالة السابقة (تصميم المؤلف).

وكما هو الحال في كابح اللاكتوز lac repressor يرتبط كابح الـ tryptophan بموقع يتداخل بها مع موقع الارتباط بالإنزيم RNA polymerase binding site .

إن الفرق الأساسي بين عمل كابح اللاكتوز lac repressor وكابح التربتوفان tryptophan repressor يتعلق بوظيفة الجزيئة المؤثرة الصغيرة small effecter molecule .ففي حالة اللاكتوز، فان الجزيئة المؤثرة المتمثلة باللاكتوز lactose تعمل كمضاد للكابح antirepressor مسببة في تحرر الكابح من المشغل operator .وفي حالة التربتوفان، فان الجزيئة المؤثرة والمتمثلة بالتربتوفان tryptophan تعمل كمساعد للكابح corepressor، حاثة على ارتباط الكابح repressor بالمشغل operator.

 




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.