مجمع المعالجات الدقيقة

مُركَّب المُعالِج الدقيق هو مُركَّب بروتيني يُشارك في المراحل المُبكرة لمعالجة الحمض النووي الريبوزي الميكروي (miRNA) وتداخل الحمض النووي الريبوزي (RNAi) في الخلايا الحيوانية. ^{[ 2 ] [ 3 ]} يتكوَّن هذا المُركَّب بشكلٍ أساسي من إنزيم الريبونيوكلياز Drosha وبروتين DGCR8 ثنائي الوحدات الرابط للحمض النووي الريبوزي (المعروف أيضًا باسم Pasha في الحيوانات غير البشرية)، ويقوم بفصل ركائز miRNA الأولية إلى pre-miRNA في نواة الخلية . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} يُعد المُعالِج الدقيق أيضًا أصغر مُركَّبين بروتينيين مُتعددين يحتويان على Drosha البشري . ^{[ 7 ]}

يتكون مُركّب المعالج الدقيق، كحد أدنى، من بروتينين: دروشا ، وهو إنزيم ريبونوكلياز III ؛ و DGCR8 ، وهو بروتين رابط للحمض النووي الريبي ثنائي السلسلة . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} (يُستخدم اسم DGCR8 في علم الوراثة لدى الثدييات، وهو اختصار لعبارة " المنطقة الحرجة 8 لمتلازمة دي جورج "؛ ويُطلق على البروتين المُماثل في الكائنات النموذجية ، مثل الذباب والديدان ، اسم باشا ، اختصارًا لعبارة " شريك دروشا " ). كان تحديد نسبة مكونات هذا المُركّب الأدنى صعبًا تجريبيًا في وقتٍ ما، ولكن ثبت أنه مُركّب ثلاثي غير متجانس يتكون من بروتينين من DGCR8 وبروتين واحد من دروشا. ^{[ 1 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

بالإضافة إلى الحد الأدنى من مكونات المعالج الدقيق النشطة تحفيزيًا، قد توجد عوامل مساعدة أخرى، مثل إنزيمات فك لولب الحمض النووي الريبي من نوع DEAD box والبروتينات النووية الريبية غير المتجانسة، في المركب للتوسط في نشاط Drosha . ^{[ 4 ]} تتم معالجة بعض جزيئات miRNA بواسطة المعالج الدقيق فقط في وجود عوامل مساعدة محددة. ^{[ 11 ]}

يقع مُركّب المعالجة الدقيقة في نواة الخلية ، حيث يقوم بفصل الحمض النووي الريبوزي الميكروي الأولي (pri-miRNA) إلى الحمض النووي الريبوزي الميكروي السلفي (pre-miRNA). ^{[ 13 ]} وقد ثبت أن وحدتيه الفرعيتين ضروريتان وكافيتان لتنظيم عملية تكوين الحمض النووي الريبوزي الميكروي من الحمض النووي الريبوزي الميكروي الأولي. ^{[ 7 ]} تحتوي هذه الجزيئات، التي يبلغ طولها حوالي 70 نيوكليوتيدًا، على بنية جذعية حلقية أو بنية دبوسية. يمكن أن تُشتق ركائز الحمض النووي الريبوزي الميكروي الأولي إما من جينات الحمض النووي الريبوزي غير المشفر أو من الإنترونات . في الحالة الأخيرة، توجد أدلة على أن مُركّب المعالجة الدقيقة يتفاعل مع الجسيم الرابط، وأن معالجة الحمض النووي الريبوزي الميكروي الأولي تحدث قبل عملية الربط . ^{[ 5 ] [ 14 ]}

يحدث انقسام pri-miRNAs بواسطة المعالج الدقيق عادةً أثناء عملية النسخ ، تاركًا نتوءًا مميزًا أحادي السلسلة من 2-3 نيوكليوتيدات، يعمل كعنصر تعرف لبروتين النقل exportin-5 . ^{[ 15 ]} تُصدَّر pre-miRNAs من النواة إلى السيتوبلازم بطريقة تعتمد على RanGTP ، وتُعالَج لاحقًا، عادةً بواسطة إنزيم Dicer الداخلي . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

يُتيح الهيمين زيادة معالجة جزيئات pri-miRNA من خلال تغيير بنيوي مُستحث في الوحدة الفرعية DGCR8، كما يُعزز خصوصية ارتباط DGCR8 بالحمض النووي الريبي. ^{[ 16 ]} يتعرف DGCR8 على نقاط الالتقاء بين البنى الحلقية والحمض النووي الريبي أحادي السلسلة ، ويعمل على توجيه إنزيم Drosha لقطع الحمض النووي الريبي على بُعد حوالي 11 نيوكليوتيدًا من نقاط الالتقاء، ويبقى على اتصال بجزيئات pri-miRNA بعد قطع الحمض النووي الريبي وانفصال Drosha. ^{[ 17 ]}

على الرغم من أن الغالبية العظمى من جزيئات miRNA تخضع للمعالجة بواسطة المعالج الدقيق، فقد وُصفت استثناءات قليلة تُسمى " ميرترونات "؛ وهي عبارة عن إنترونات صغيرة جدًا، تمتلك بعد عملية التضفير الحجم المناسب وبنية الحلقة الجذعية لتكون بمثابة جزيئات pre-miRNA. ^{[ 18 ]} تتقارب مسارات معالجة microRNA و siRNA المتداخل الصغير المُشتق خارجيًا عند نقطة معالجة Dicer ، وتكون متطابقة إلى حد كبير في المراحل اللاحقة. وبشكل عام، يُشكل كلا المسارين تداخل RNA . ^{[ 5 ] [ 18 ]} كما وُجد أن المعالج الدقيق يشارك في التكوين الحيوي للريبوسومات، وتحديدًا في إزالة حلقات R وتنشيط نسخ الجينات المشفرة لبروتينات الريبوسوم. ^{[ 19 ]}

يُعدّ تنظيم الجينات بواسطة الحمض النووي الريبوزي الميكروي (miRNA) ظاهرة واسعة الانتشار في العديد من الجينومات ، وتشير بعض التقديرات إلى أن أكثر من 60% من الجينات البشرية المشفرة للبروتينات يُحتمل أن تُنظّم بواسطة الحمض النووي الريبوزي الميكروي ^{[ 20 ]،} على الرغم من أن جودة الأدلة التجريبية على تفاعلات الحمض النووي الريبوزي الميكروي مع الجينات المستهدفة غالبًا ما تكون ضعيفة ^{[ 21 ]} . ولأن المعالجة بواسطة المعالج الدقيق تُعدّ عاملًا رئيسيًا في تحديد وفرة الحمض النووي الريبوزي الميكروي، فإن المعالج الدقيق نفسه يُصبح هدفًا مهمًا للتنظيم.

يخضع كل من Drosha و DGCR8 للتنظيم عبر تعديلات ما بعد الترجمة التي تُعدّل الاستقرار، والتوطين داخل الخلية، ومستويات النشاط. وقد يُنظّم النشاط ضد ركائز معينة بواسطة عوامل بروتينية مساعدة إضافية تتفاعل مع مُركّب المعالج الدقيق. كما تُعدّ منطقة الحلقة في جذع حلقة pri-miRNA عنصرًا مُتعرّفًا للبروتينات التنظيمية، التي قد تُزيد أو تُقلّل من معالجة المعالج الدقيق لـ miRNAs المُحدّدة التي تستهدفها. ^{[ 11 ]}

يتم تنظيم المعالج الدقيق ذاتيًا عن طريق التغذية الراجعة السلبية من خلال ارتباطه ببنية حلقية شبيهة بـ pri-miRNA موجودة في mRNA الخاص بـ DGCR8 ، والتي يؤدي انقسامها إلى تقليل التعبير عن DGCR8 . تقع هذه البنية في إكسون ، ومن غير المرجح أن تعمل كـ miRNA بحد ذاتها. ^{[ 11 ]}

يُظهر إنزيم Drosha تشابهًا بنيويًا لافتًا مع إنزيم Dicer ، وهو إنزيم ريبونوكلياز يقع في اتجاه المصب، مما يُشير إلى وجود علاقة تطورية بينهما، على الرغم من أن Drosha والإنزيمات ذات الصلة لا توجد إلا في الحيوانات، بينما تنتشر إنزيمات Dicer ذات الصلة على نطاق واسع، بما في ذلك بين الأوليات . ^{[ 8 ]} كلا مُكوّني مُركّب المُعالِج الدقيق محفوظان بين الغالبية العظمى من الحيوانات متعددة الخلايا ذات الجينومات المعروفة. يفتقر Mnemiopsis leidyi ، وهو من المشطيات ، إلى كلٍ من نظائر Drosha و DGCR8 ، بالإضافة إلى جزيئات miRNA القابلة للتمييز، وهو الحيوان الوحيد المعروف متعدد الخلايا الذي لا يوجد دليل جينومي قابل للكشف على وجود Drosha فيه . ^{[ 22 ]} في النباتات، يختلف مسار تكوين miRNA نوعًا ما؛ فلا يوجد نظير لـ Drosha ولا لـ DGCR8 في الخلايا النباتية، حيث تُنفَّذ الخطوة الأولى في معالجة miRNA عادةً بواسطة إنزيم ريبونوكلياز نووي مختلف ، وهو DCL1 ، وهو نظير لـ Dicer . ^{[ 11 ] [ 23 ]}

تشير التحليلات التطورية إلى أن المكونات الرئيسية لتداخل الحمض النووي الريبوزي (RNAi) القائم على ركائز خارجية كانت موجودة في حقيقيات النوى السلفية ، على الأرجح كآلية مناعية ضد الفيروسات والعناصر القابلة للنقل . ويُعتقد أن تطوير هذا المسار لتنظيم الجينات بواسطة الحمض النووي الريبوزي الميكروي (miRNA) قد حدث لاحقًا. ^{[ 24 ]}

أدى تورط الحمض النووي الريبوزي الميكروي (miRNA) في الأمراض إلى زيادة اهتمام العلماء بدور مركبات بروتينية إضافية، مثل مُعقِّد المعالجة الدقيقة، القادرة على التأثير في وظيفة الحمض النووي الريبوزي الميكروي وتعبيره أو تعديلهما. ^{[ 25 ]} يتأثر مُكوِّن مُعقِّد المعالجة الدقيقة، DGCR8، بحذف جزء صغير من الكروموسوم 22، تحديدًا 22q11.2 . يُسبب هذا الحذف معالجة غير منتظمة للحمض النووي الريبوزي الميكروي، مما يؤدي إلى متلازمة دي جورج . ^{[ 26 ]}