إنزيم إعادة التركيب

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

إنزيمات إعادة التركيب هي إنزيمات إعادة التركيب الجيني .

إنزيمات إعادة التركيب الخاصة بالموقع

تُستخدم إنزيمات إعادة تركيب الحمض النووي على نطاق واسع في الكائنات متعددة الخلايا للتلاعب ببنية الجينومات والتحكم في التعبير الجيني . هذه الإنزيمات، المشتقة من البكتيريا ( العاثيات ) والفطريات ، تحفز تفاعلات تبادل الحمض النووي الحساسة للاتجاه بين تسلسلات مواقع مستهدفة قصيرة (30-40 نيوكليوتيدًا ) خاصة بكل إنزيم إعادة تركيب . تُمكّن هذه التفاعلات أربع وحدات وظيفية أساسية: الاستئصال/الإدخال، والانقلاب، والانتقال، وتبادل الكاسيت ، والتي استُخدمت بشكل فردي أو مُجتمعة في نطاق واسع من التكوينات للتحكم في التعبير الجيني. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

تشمل الأنواع ما يلي:

إعادة التركيب المتماثل

تلعب إنزيمات إعادة التركيب دورًا محوريًا في إعادة التركيب المتماثل في مجموعة واسعة من الكائنات الحية. وقد وُصفت هذه الإنزيمات في العتائق والبكتيريا وحقيقيات النوى والفيروسات .

العتائق

يحفز إنزيم إعادة التركيب RadA في البكتيريا القديمة Sulfolobus solfataricus عملية اقتران الحمض النووي وتبادل السلاسل، وهما خطوتان أساسيتان في إصلاح الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب. [ 6 ] يتميز إنزيم إعادة التركيب RadA بتشابه أكبر مع إنزيم إعادة التركيب Rad51 في حقيقيات النوى مقارنةً بإنزيم إعادة التركيب RecA في البكتيريا. [ 6 ]

البكتيريا

يبدو أن إنزيم RecA recombinase موجود بشكل عام في البكتيريا. يؤدي RecA وظائف متعددة، جميعها مرتبطة بإصلاح الحمض النووي . يلعب RecA دورًا محوريًا في إصلاح شوكات التضاعف المتوقفة بسبب تلف الحمض النووي ، وفي عملية التحول الجيني الطبيعي للبكتيريا عن طريق التكاثر الجنسي . [ 7 ] [ 8 ]

حقيقيات النوى

يُعدّ بروتين Rad51 حقيقي النواة وأفراد عائلته ذوي الصلة متماثلين مع بروتين RadA الأثري وبروتين RecA البكتيري المُعيد للتركيب. ويُعتبر Rad51 محفوظًا بدرجة عالية من الخميرة إلى الإنسان. وله دورٌ أساسي في إصلاح تلف الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب، وخاصةً تلف سلسلتي الحمض النووي مثل كسور السلسلتين. وفي الإنسان، يحدث فرط أو نقص في التعبير عن بروتين Rad51 في أنواع عديدة من السرطانات .

أثناء الانقسام الاختزالي، يتفاعل بروتين Rad51 مع إنزيم إعادة التركيب Dmc1 لتكوين خيط قبل تشابكي يُعدّ وسيطًا في إعادة التركيب المتماثل . [ 9 ] ويبدو أن وظيفة Dmc1 تقتصر على إعادة التركيب أثناء الانقسام الاختزالي. ومثل Rad51، فإن Dmc1 متماثل مع بروتين RecA البكتيري.

الفيروسات

تحتوي بعض فيروسات الحمض النووي على إنزيم إعادة تركيب يُسهّل عملية إعادة التركيب المتماثل. ومن الأمثلة المدروسة جيدًا إنزيم إعادة التركيب UvsX الذي يُشفّره العاثي T4 . [ 10 ] يُعدّ UvsX متماثلًا مع RecA البكتيري. ومثل RecA، يُمكن لـ UvsX تسهيل دمج الحمض النووي أحادي السلسلة الخطي في جزيء DNA مزدوج متماثل لإنتاج حلقة D.

مراجع

  1. ↑ نيرن، أ؛ فايفر، ب.د؛ سفوبودا، ك ؛ روبين، ج.م (23 أغسطس 2011). "عدة إنزيمات إعادة تركيب جديدة خاصة بمواقع محددة لاستخدامها في التلاعب بالجينومات الحيوانية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 108 (34): 14198-203 . Bibcode : 2011PNAS..10814198N . doi : 10.1073/pnas.1111704108 . PMC 3161616. PMID 21831835 .  
  2. ↑ غارسيا-أوتين، أ. ل.؛ غيلو، ف. (1 يناير 2006). "استهداف جينوم الثدييات باستخدام إنزيمات إعادة التركيب الموجهة للموقع" . مجلة فرونتيرز إن بيوساينس . 11 : 1108-1136 . doi : 10.2741/1867 . PMID 16146801 . 
  3. ↑ دايميكي، إس إم؛ كيم، جيه سي (5 أبريل 2007). "الأسس الثلاثة لعلم التشريح العصبي الجزيئي: مدخل تمهيدي" . نيرون . 54 (1): 17-34 . doi : 10.1016/j.neuron.2007.03.009 . PMC 2897592. PMID 17408575 .  
  4. ↑ لوان، هـ؛ وايت، ب.هـ (أكتوبر 2007). "الأساليب التجميعية لاستهداف الجينات العصبية بدقة" . الرأي الحالي في علم الأحياء العصبي . 17 ( 5): 572-80 . doi : 10.1016/j.conb.2007.10.001 . PMID 18024005. S2CID 36457021 .  
  5. ↑ فينو، إل إي؛ ماتيس، جيه؛ راماكريشنان، سي؛ هيون، إم؛ لي، إس واي؛ هي، إم؛ توتشياروني، جيه؛ سليمبيوغلو، إيه؛ بيرندت، إيه؛ غروسينيك، إل؛ زالوكوسكي، كيه إيه؛ بيرنشتاين، إتش؛ سوانسون، إتش؛ بيري، سي؛ ديستر، آي؛ بويس، إف إم؛ باس، سي إي؛ نيف، آر؛ هوانغ، زد جيه؛ ديسيروث، كيه (يوليو 2014). "استهداف الخلايا باستخدام متجهات مفردة من خلال منطق بولي متعدد الميزات" . نيتشر ميثودز . 11 (7): 763-772 . doi : 10.1038/nmeth.2996 . PMC 4085277. PMID 24908100 .  
  6. 1 2 سيتز إي إم، بروكمان جيه بي، ساندلر إس جيه، كلارك إيه جيه، كوالتشيكوفسكي إس سي (1998). "بروتين RadA هو نظير بروتين RecA في العتائق ، ويحفز تبادل خيوط الحمض النووي" . جينز ديف . 12 (9): 1248-53 . doi : 10.1101/gad.12.9.1248 . PMC 316774. PMID 9573041 .  
  7. ↑ كوكس إم إم، غودمان إم إف، كروزر كيه إن، شيرات دي جيه، ساندلر إس جيه، ماريانز كيه جيه (2000) . "أهمية إصلاح شوكات التضاعف المتوقفة". نيتشر . 404 (6773): 37-41 . Bibcode : 2000Natur.404...37C . doi : 10.1038/35003501 . PMID 10716434. S2CID 4427794 .  
  8. ↑ ميشود، ر. إي.، بيرنشتاين، هـ.، نيديلكو، أ. م. (2008). "القيمة التكيفية للجنس في مسببات الأمراض الميكروبية". علم الوراثة والتطور في العدوى. 8 ( 3): 267-285 . Bibcode : 2008InfGE...8..267M . doi : 10.1016/j.meegid.2008.01.002 . PMID 18295550 . 
  9. ↑ كريكارد جيه بي، كانيكي كيه، كوون واي، سونغ بي، غرين إي سي (2018). "الانفصال الذاتي التلقائي لإنزيمات إعادة تركيب الحمض النووي Rad51 وDmc1 ضمن خيوط إعادة التركيب المختلطة" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 293 (11): 4191-4200 . doi : 10.1074/jbc.RA117.001143 . PMC 5858004. PMID 29382724 .  
  10. ↑ بيرنشتاين سي، بيرنشتاين إتش (2001). إصلاح الحمض النووي في العاثيات. في: نيكولوف جيه إيه، هوكسترا إم إف (محرران) تلف الحمض النووي وإصلاحه، المجلد 3. التطورات من العاثيات إلى البشر. دار هومانا للنشر، توتوا، نيوجيرسي، الصفحات 1-19. ISBN 978-0896038035