عنصر SECIS

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في علم الأحياء ، يُعد عنصر SECIS ( تسلسل إدخال السيلينوسيستين ) عنصرًا من الحمض النووي الريبوزي (RNA ) يبلغ طوله حوالي 60 نيوكليوتيدًا ، ويتخذ بنية جذعية حلقية . [ 1 ] يوجه هذا النمط البنيوي (نمط النيوكليوتيدات) الخلية لترجمة كودون UGA إلى سيلينوسيستين (يُعد UGA عادةً كودون توقف ). وبالتالي، تُعد عناصر SECIS جانبًا أساسيًا من الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) الذي يُشفّر البروتينات السيلينية ، وهي بروتينات تحتوي على واحد أو أكثر من بقايا السيلينوسيستين .

الموقع والوظيفة

في البكتيريا، يظهر عنصر SECIS بعد كودون UGA الذي يؤثر عليه مباشرةً. أما في العتائق وحقيقيات النوى ، فيوجد في منطقة 3' غير المترجمة (3' UTR) من الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA )، ويمكنه أن يتسبب في ترميز عدة كودونات UGA داخل الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) للسيلينوسيستين. يوجد أحد عناصر SECIS في العتائق، في بكتيريا الميثانوكوكس ، في منطقة 5' غير المترجمة (5' UTR) . في كلتا الحالتين، يعمل هذا العنصر على استقطاب EEFSEC أو SelB، وهو النظير المتخصص لعامل الاستطالة Tu/eEF1α، القادر على قراءة الحمض النووي الريبوزي الناقل للسيلينوسيستين (tRNA Sec) . [ 2 ] [ 3 ]

صفات

تتميز عناصر SECIS بخصائص تسلسلية (حيث تميل نيوكليوتيدات معينة إلى التواجد في مواقع محددة ضمنها)، وبنية ثانوية مميزة على شكل دبوس شعر منحني نتيجة لتزاوج قواعد نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي المتكاملة . ورغم أن عناصر SECIS في حقيقيات النوى والعتائق والبكتيريا تشترك في بنية دبوس الشعر العامة، إلا أنها غير قابلة للمحاذاة، فعلى سبيل المثال، لن تتمكن أي طريقة تعتمد على المحاذاة للتعرف على عناصر SECIS في حقيقيات النوى من التعرف على عناصر SECIS في العتائق.

SECIS البكتيري

يتعرف بروتين SelB على عناصر SECIS البكتيرية . يستهدف كل عنصر كودون UGA واحد. يوفر Rfam ثلاث مجموعات منفصلة من عناصر SECIS البكتيرية.

SECIS حقيقي النواة

تتعرف البروتينات الرابطة للبروتين SBP2 على عناصر SECIS في حقيقيات النوى ، والتي بدورها ترتبط بـ EEFSEC لتوفير الاستطالة. في معظم الحالات، يحتوي الجزء "المنعطف" المرتبط بـ SBP2 على تسلسل محفوظ للغاية "AUGA"، ولكن تم العثور أيضًا على التسلسل "GGGA". [ 4 ] كما يتعرف البروتين الريبوسومي 60S L30 على SECIS، على الرغم من أن دوره أقل وضوحًا. [ 5 ]

يتكون عنصر SECIS في حقيقيات النوى من ساق صغيرة، ونواة ملتوية تحتوي على تسلسل AUGA/GGGA، وساق أخرى، وحلقة طرفية تتراوح أطوالها بين 5 و30 نيوكليوتيدًا. في عناصر SECIS من "المجموعة الثانية"، تنقطع الحلقة الطرفية بساق. [ 6 ] يحتوي عنصر SECIS في حقيقيات النوى على أزواج قواعد AG متذبذبة ، وهي غير شائعة في الطبيعة، ولكنها بالغة الأهمية لوظيفة عنصر SECIS الصحيحة.

يوفر Rfam مجموعتين من تسلسلات SECIS حقيقية النواة. تم بناء SECIS_1 من تسلسلات حيوانية، بينما تم بناء SECIS_5 من تسلسلات بلازموديوم .

مجموعة العتائق

من غير الواضح أي جزء من آلية الترجمة في العتائق مسؤول عن التعرف على SECIS. لديهم نسخة من SelB /EEFSEC، لكنها لا تحتوي على التوسع البكتيري الذي يتعرف على SECIS ولا على التوسع حقيقي النواة الذي يتعرف على RBP2. [ 5 ]

يتكون SECIS الأثري من ساق "قاعدة" تنتهي بأزواج غنية بـ GC، ومنطقة انتفاخ محفوظة، وساق صغير (3 أزواج قاعدية) غني بـ GC، وحلقة طرفية غنية بـ AT من 3-8 نيوكليوتيدات. [ 6 ]

تستخدم مجموعة لوكياركيوتا ، وهي مجموعة من العتائق يُعتقد أنها مرتبطة بالسلف العتيقي للكائنات حقيقية النوى، عناصر SECIS ذات بنية انحناء "AUGA" شبيهة بتلك الموجودة في حقيقيات النوى، والتي لا تحتوي على انتفاخ محفوظ، وذلك في بعض عائلات البروتينات السيلينية. يُعتقد أن هذا النوع قد تطور من عنصر SECIS الموجود في بروتينات VhuD العتائقية ، والذي يحتوي أيضًا على جزء "AUGA" ولكن لا يُتوقع أن يُشكل بنية انحناء. لا تمتلك لوكياركيوتا أي نسخة معروفة من SBP2، ولكنها تمتلك L30. [ 6 ] [ 7 ]

الكشف في المعلوماتية الحيوية

من عناصر SECIS المعروفة

يمكن العثور على عناصر SECIS باستخدام خصائص التسلسل والبنية الثانوية لمجموعات من عناصر SECIS المعروفة. الطرق مفتوحة المصدر ما لم يُذكر خلاف ذلك.

  • استُخدم برنامج ERPIN للبحث عن أنماط الحمض النووي الريبي (RNA) للعثور على عناصر SECIS جديدة في الحيوانات، مما أدى إلى تحديد عائلات جديدة من البروتينات السيلينية. [ 8 ]
  • يوفر Rfam خمسة ملفات تعريف مُعدة مسبقًا لبرنامج البحث عن التباين المشترك للحمض النووي الريبي Infernal بالإضافة إلى التطابقات في تسلسلات GenBank.
  • يُعدّ برنامج SECISearch3 قابلاً للتطبيق على نطاق واسع على حقيقيات النوى. يبدأ البرنامج بالبحث عن المرشحين باستخدام ثلاث طرق موجودة: Infernal وCovels وSECISearch. ثم يدمج المرشحين، ويُحسّن بنيتهم، ويُصفّيها وفقًا لقيود مُبرمجة مسبقًا. كل من SECISearch3 وSECISearch مغلق المصدر ولا يُمكن الوصول إليهما إلا عبر خدمات الويب. [ 9 ] يُعتبر SECISearch3 أفضل طريقة لحقيقيات النوى حتى عام 2020. [ 10 ] لا يزال تحديد عناصر SECIS صعبًا في حقيقيات النوى، وخاصةً في الكائنات غير الحيوانية.
  • يستخدم برنامج bSECISearch طريقة تعتمد على تقنية RNAfold، مشابهة لطريقة SECISearch الأصلية، للعثور على مواقع SECIS البكتيرية. وهو برنامج مغلق المصدر ولا يمكن الوصول إليه إلا من خلال خدمات الويب. [ 10 ]
  • تم تعديل نسخة من برنامج SECISearch لتتوافق مع إجماع SCEIS الخاص بالآثار. هذه النسخة غير متاحة للتنزيل أو كخدمة عبر الإنترنت. [ 11 ]

تم اكتشاف عائلات جديدة من البروتينات السيلينية من خلال البحث عن عناصر SECIS والتحقق من منطقة ترميز البروتين المرتبطة بها بحثًا عن UGA.

من البروتينات السيلينية المعروفة

تم اكتشاف أنواع جديدة من عناصر SECIS من خلال البحث عن مناطق ترميز البروتين المتماثلة مع البروتينات السيلينية المعروفة، ثم فحص منطقة 3' UTR بحثًا عن البنية الثانوية.

  • تم العثور على نوع غير عادي من عنصر SECIS "GGGA" في Toxoplasma و Neospora لنسختهم من بروتين السيلينو T. [ 4 ]

توزيع الأنواع

يوجد عنصر SECIS في مجموعة واسعة من الكائنات الحية من جميع نطاقات الحياة الثلاثة (بما في ذلك فيروساتها). [ 8 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

مراجع

  1. ↑ والتشاك ر، وستوف إي، كاربون ب، كرول أ (أبريل 1996). "نمط بنيوي جديد للحمض النووي الريبوزي في عنصر إدخال السيلينوسيستين في الحمض النووي الريبوزي الرسول للبروتين السيليني حقيقي النواة" . الحمض النووي الريبوزي . 2 (4): 367-379 . PMC 1369379. PMID 8634917 .  
  2. ↑ ويلتينغ ر، شورلينغ س، بيرسون ب س، بوك أ (مارس 1997). "تخليق السيلينوبروتين في العتائق: تحديد عنصر mRNA من ميثانوكوكوس جاناشي يُحتمل أن يُوجه إدخال السيلينوسيستين". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 266 (4): 637-641 . doi : 10.1006/jmbi.1996.0812 . PMID 9102456 . 
  3. ↑ روثر م، ريش أ، ويلتينغ ر، بوك أ (2001). "تخليق البروتينات السيلينية في العتائق". عوامل حيوية . 14 ( 1-4 ): 75-83 . doi : 10.1002/biof.5520140111 . PMID 11568443 . 
  4. نوفوسيلوف، إس. في .؛ لوبانوف، أ. ف.؛ هوا، د.؛ كاسايكينا، م. ف.؛ هاتفيلد، د. ل.؛ جلاديشيف، ف. ن. (8 مايو 2007). "شكل عالي الكفاءة لعنصر تسلسل إدخال السيلينوسيستين في الطفيليات الأولية واستخدامه في خلايا الثدييات" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 104 (19): 7857-62 . Bibcode : 2007PNAS..104.7857N . doi : 10.1073/pnas.0610683104 . PMC 1876537. PMID 17470795 .  
  5. ألمانغ ، سي.؛ كرول، أ . (نوفمبر 2006). "تخليق البروتينات السيلينية: لا تنتهي القصة عند UGA". بيوشيمي . 88 (11): 1561-1571 . doi : 10.1016/j.biochi.2006.04.015 . PMID 16737768 . 
  6. 1 2 3 ماريوتي، ماركو؛ لوبانوف، اليكسي V.؛ مانتا، برونو. سانتيسماس، ديداك؛ بوفيل، أندرو. جويجو، رودريك؛ جابالدون، توني؛ غلاديشيف، فاديم ن. (2016). "Lokiarchaeota يمثل الانتقال بين أنظمة ترميز السيلينوسيستين الأثرية وحقيقية النواة" . البيولوجيا الجزيئية والتطور . 33 (9): 2441-2453 . دوى : 10.1093/molbev/msw122 . ردمك 0737-4038 . بمك 4989117 . بميد 27413050 .   
  7. ↑ هوانغ، بيان؛ شياو، ياو؛ تشانغ، يان (8 يناير 2024). "يكشف بروتين السيلينيوم في عتائق أسغارد عن خارطة طريق لانتقال آلية دمج السيلينوسيستين من العتائق إلى حقيقيات النوى" . مجلة ISME . 18 (1) wrae111. doi : 10.1093/ismejo/wrae111 . PMC 11227280. PMID 38896033 .  
  8. 1 2 لامبرت أ، ليسكور أ، غوتيريه د (سبتمبر 2002). "دراسة استقصائية لتسلسلات إدخال السيلينوسيستين في الحيوانات متعددة الخلايا". بيوشيمي . 84 (9): 953-959 . doi : 10.1016/S0300-9084(02)01441-4 . PMID 12458087 . 
  9. ^ ماريوتي، م. لوبانوف، أ.ف. جويجو، آر؛ غلاديشيف، VN (أغسطس 2013). "SECISearch3 وSeblastian: أدوات جديدة للتنبؤ بعناصر SECIS والبروتينات السيلينية" . أبحاث الأحماض النووية . 41 (15): هـ149. دوى : 10.1093/نار/gkt550 . بمك 3753652 . بميد 23783574 .  
  10. سانتسماسيس ، د.؛ ماريوتي، م.؛ جلاديشيف، ف. ن. (1 سبتمبر 2020). " المعلوماتية الحيوية للبروتينات السيلينية" . مضادات الأكسدة وإشارات الأكسدة والاختزال . 33 (7): 525-536 . doi : 10.1089/ars.2020.8044 . PMC 7409585. PMID 32031018 .  
  11. ^ كريوكوف، ج.ف. جلاديشيف ، في إن (مايو 2004). "البروتين السليني بدائيات النواة" . تقارير امبو . 5 (5): 538-43 . دوى : 10.1038/sj.embor.7400126 . بمك 1299047 . بميد 15105824 .  
  12. ↑ ميكس إتش، لوبانوف إيه في، جلاديشيف في إن (2007). "عناصر SECIS في المناطق المشفرة لنسخ البروتينات السيلينية فعالة في حقيقيات النوى العليا" . أبحاث الأحماض النووية . 35 (2): 414-423 . doi : 10.1093/nar/gkl1060 . PMC 1802603. PMID 17169995 .  
  13. ^ كاساجو أ، رودريجو إي إم، برييتو إل، جاستون كو، ألفونزو جي دي، إيريبار إم بي، بيري إم جي، كروز إيه كيه، ثيمان أوهايو (أكتوبر 2006). “التعرف على بروتينات الليشمانيا السيلينية وعنصر SECIS”. علم الطفيليات الجزيئية والكيميائية الحيوية . 149 (2): 128-134 . دوى : 10.1016/j.molbiopara.2006.05.002 . بميد 16766053 . 
  14. ↑ مورييه تي، باين إيه، باريل بي، غريفيثس-جونز إس (فبراير 2005). "حمض نووي ريبوزي ناقل للسيلينوسيستين وعنصر SECIS في بلازموديوم فالسيباروم" . الحمض النووي الريبوزي . 11 ( 2): 119-122 . doi : 10.1261/rna.7185605 . PMC 1370700. PMID 15659354 .  
  15. ↑ كريوكوف جي في، كاستيلانو إس، نوفوسيلوف إس في، لوبانوف إيه في، زهتاب أو، غويغو آر، جلاديشيف في إن (مايو 2003). " توصيف البروتينات السيلينية في الثدييات" . مجلة ساينس . 300 (5624): 1439-1443 . Bibcode : 2003Sci...300.1439K . doi : 10.1126/science.1083516 . PMID 12775843. S2CID 10363908 .  
  16. ^ كريوكوف جي في، جلاديشيف في إن (مايو 2004). "البروتين السليني بدائيات النواة" . تقارير امبو . 5 (5): 538-543 . دوى : 10.1038/sj.embor.7400126 . بمك 1299047 . بميد 15105824 .  
  17. ↑ كرول أ (أغسطس 2002). "أنماط الحمض النووي الريبي المختلفة تطوريًا ومعقدات الحمض النووي الريبي والبروتين لتحقيق تخليق البروتينات السيلينية". بيوشيمي . 84 (8): 765-774 . doi : 10.1016/S0300-9084(02)01405-0 . PMID 12457564 .