ما هو النسخ الوراثي:
يعرف النسخ بأنه العملية التي يتم من خلالها نسخ الحمض النووي إلى(mRNA)، والذي يحمل المعلومات اللازمة لتخليق البروتين، إذ يتم النسخ في خطوتين واسعتين أولاً يتم تكوين الحمض النووي الريبي قبل المرسال، بمشاركة إنزيمات (RNA polymerase)، حيث تعتمد العملية على الاقتران بقاعدة (Watson-Crick)، والخيط الفردي الناتج من (RNA) هو التكملة العكسية لتسلسل (DNA) الأصلي.
ثم يتم تحرير (RNA) المسبق للرسول لإنتاج جزيء (RNA) المطلوب في عملية تسمى ربط (RNA)، وتشكيل ما قبل الرسول (RNA)، وآلية النسخ لها أوجه تشابه مع آلية تكرار الحمض النووي كما هو الحال مع تكرار الحمض النووي، حيث يجب أن يحدث الفك الجزئي للحلزون المزدوج قبل أن يحدث النسخ، وإنزيمات بوليميريز الحمض النووي الريبي هي التي تحفز هذه العملية.
على عكس تكرار الحمض النووي حيث يتم نسخ كلا الخيطين، إذ يتم نسخ خيط واحد فقط، والخيط الذي يحتوي على الجين يسمى خصلة الإحساس بينما الخيط التكميلي هو الخيط المضاد، كما أن (RNA) المرسال الناتج في النسخ هو نسخة من خيط الحس، لكنه الخيط المضاد للمعنى الذي يتم نسخه.
محاذاة ريبونوكليوزيد ثلاثي الفوسفات (NTPs) على طول خيط (DNA )المضاد للتردد مع اقتران قاعدة (Watson-Crick ) (أزواج A مع U) ينضم (RNA polymerase) إلى (ribonucleotides )معًا لتشكيل جزيء (RNA) سابق للرسول مكمل لمنطقة من خيط (DNA) المضاد للحساسية، حيث ينتهي النسخ عندما يصل إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي إلى ثلاثة توائم من القواعد التي تُقرأ على أنها إشارة “توقف”، ويعيد جزيء الحمض النووي لفه لإعادة تشكيل الحلزون المزدوج.
عملية الربط البديل:
إن الحمض النووي الريبي قبل المرسال المتكون يحتوي على إنترونات غير مطلوبة لتخليق البروتين، إذ يتم تقطيع الحمض النووي الريبي ما قبل الرسول؛ لإزالة الإنترونات وإنشاء الحمض النووي الريبي المرسال (mRNA) في عملية تسمى الربط (RNA).
في التضفير البديل يتم تقطيع (exons) الفردية أو تضمينها، مما يؤدي إلى ظهور العديد من منتجات (mRNA) المختلفة الممكنة، بحيث أن رموز كل منتج مرنا لبروتين مختلف الشكل الإسوي، إذ تختلف الأشكال الإسوية للبروتين في تسلسل الببتيد، وبالتالي نشاطها البيولوجي، وتشير التقديرات إلى أن ما يصل إلى 60٪ من منتجات الجينات البشرية تخضع لعملية التضفير البديل، وهناك العديد من الآليات المختلفة للربط البديل معروفة.
يساهم التضفير البديل في تنوع البروتين، كما يمكن لنسخة جين واحدة (RNA) تحتوي على آلاف أنماط التضفير المختلفة، وبالتالي فإنها ترمز لآلاف البروتينات المختلفة: يتم إنشاء بروتين متنوع من جينوم محدود نسبيًا، حيث أن الربط مهم في التنظيم الجيني (تغيير نمط التضفير استجابة للظروف الخلوية يغير تعبير البروتين) ربما ليس من المستغرب أن تؤدي أنماط التضفير غير الطبيعية إلى حالات مرضية بما في ذلك السرطان.
عملية النسخ العكسي:
في النسخ العكسي، يتم “نسخ عكسي” إلى الحمض النووي الريبي، وهذه العملية التي يتم تحفيزها بواسطة إنزيمات النسخ العكسي تسمح للفيروسات القهقرية، بما في ذلك فيروس نقص المناعة البشرية (HIV)، باستخدام الحمض النووي الريبي كمواد جينية، حيث وجدت إنزيمات النسخ العكسي أيضًا تطبيقات في التكنولوجيا الحيوية، مما يسمح للعلماء بتحويل الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي لتقنيات مثل (PCR).
في عملية الترجمة يتم نقل (RNA) المرسال المتكون في النسخ من النواة إلى السيتوبلازم إلى الريبوسوم (مصنع تخليق البروتين في الخلية)، هناك يوجه تخليق البروتين، إذ لا يشارك (Messenger RNA) بشكل مباشر في تخليق البروتين – يلزم نقل (tRNA) لهذا الغرض، وتسمى العملية التي يوجه بها (RNA) المرسال لتخليق البروتين بمساعدة الحمض النووي الريبي بالترجمة.
الريبوسوم هو مركب كبير جدًا من جزيئات (RNA) والبروتين، إذ يُعرف كل امتداد ثلاثي القواعد من (mRNA) (ثلاثي) باسم كودون ويحتوي كودون واحد على المعلومات الخاصة بحمض أميني معين، وعندما يمر (RNA) المرسال عبر الريبوسوم ويتفاعل كل كودون مع الأنتيكودون لجزيء معين من الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) عن طريق الاقتران بقاعدة واتسون-كريك، إذ يحمل جزيء الحمض الريبي النووي النقال هذا حمضًا أمينيًا عند نهايته، والذي يتم دمجه في سلسلة البروتين النامية ثم يتم طرد الحمض الريبي النووي النقال من الريبوسوم.
على سبيل المثال ترتبط ترجمة نوع معين في جزيئات الحمض الريبي النووي النقال بموقعي ربط الريبوسوم وعن طريق الرابطة الهيدروجينية في (mRNA)، كما تتشكل رابطة الببتيد بين اثنين من الأحماض الأمينية لتكوين ثنائي الببتيد في نوع اخر، بينما يُترك جزيء الحمض الريبي النووي النقال دون شحن، وفي نوع اخر قد يترك جزيء الحمض النووي الريبي غير المشحون الريبوسوم، بينما ينقل الريبوسوم كودونًا واحدًا إلى اليمين (ينتقل ثنائي الببتيد من موقع ربط إلى آخر)، وفي نوع اخر يرتبط جزيء (tRNA) آخر، كما يمكن في نوع اخرأن تتكون رابطة الببتيد بين اثنين من الأحماض الأمينية؛ لتكوين ثلاثي الببتيد او أن يترك جزيء الحمض الريبي النووي النقال غير المشحون الريبوسوم.
مفهوم الكود الجيني:
الشيفرة الجينية عالمية تقريبا، حيث إنه أساس نقل المعلومات الوراثية بواسطة الأحماض النووية في جميع الكائنات الحية، وتوجد أربع قواعد في (RNA) لكل من (A، G، C، U)، لذلك هناك 64 رمزًا ثلاثيًا محتملاً (43 = 64)، ومن الناحية النظرية يلزم فقط 22 رمزًا: واحد لكل من الأحماض الأمينية العشرين التي تحدث بشكل طبيعي مع إضافة كودون البداية وكودون التوقف (للإشارة إلى بداية ونهاية تسلسل البروتين).
تحتوي العديد من الأحماض الأمينية على العديد من الرموز (الانحلال)، بحيث يتم استخدام جميع الرموز الثلاثية الـ 64 الممكنة، وعلى سبيل المثال يحتوي كل من (Arg ،Ser) على 6 أكواد بينما لدى (Trp ،Met) رمز واحد فقط، إذ لا يوجد نوعان من الأحماض الأمينية لهما نفس الكود، لكن الأحماض الأمينية التي تمتلك سلاسلها الجانبية خصائص فيزيائية أو كيميائية متشابهة، حيث تميل إلى أن يكون لها تسلسلات كودون متشابهة على سبيل المثال السلاسل الجانبية لـ (Phe ،Leu، Ile،Val) كلها كارهة للماء، كما أن (Asp، Glu) كلاهما أحماض كربوكسيلية.
هذا يعني أنه إذا تم اختيار الحمض الريبي النووي النقال غير الصحيح أثناء الترجمة (بسبب الإقران الخاطئ لقاعدة واحدة في واجهة الكودون المضاد للكودون)، فمن المحتمل أن يكون للأحماض الأمينية غير المدمجة خصائص مماثلة لجزيء الحمض الريبي النووي النقال المقصود، وعلى الرغم من أن البروتين الناتج سيحتوي على حمض أميني واحد غير صحيح إلا أنه من المحتمل جدًا أن يكون فعالاً.
تظهر الكائنات الحية “تحيزًا للكودون” وتستخدم أكواد معينة لحمض أميني معين أكثر من غيرها، وعلى سبيل المثال يختلف استخدام الكودون في البشر عن استخدامه في البكتيريا، إذ قد يكون من الصعب أحيانًا التعبير عن بروتين بشري في البكتيريا لأن الحمض النووي الريبي ذي الصلة قد يكون موجودًا عند تركيز منخفض جدًا.
