عوامل نسخ البروتينات التنظيمية

ما هي عوامل النسخ؟

عوامل النسخ هي بروتينات تشارك في عملية تحويل أو نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي، حيث تتضمن عوامل النسخ عددًا كبيرًا من البروتينات باستثناء بوليميراز الحمض النووي الريبي التي تبدأ وتنظم نسخ الجينات، وتتمثل إحدى السمات المميزة لعوامل النسخ، في أنها تحتوي على مجالات ربط الحمض النووي التي تمنحها القدرة على الارتباط بتسلسلات معينة من الحمض النووي تسمى تسلسل المحسن أو المحفز.

ترتبط بعض عوامل النسخ بتسلسل محفز الحمض النووي بالقرب من موقع بدء النسخ وتساعد في تكوين مجمع بدء النسخ، إذ ترتبط عوامل النسخ الأخرى بالتسلسلات التنظيمية مثل تسلسلات المحسنات ويمكنها إما تحفيز أو كبت نسخ الجين ذي الصلة، كما يمكن أن تكون هذه التسلسلات التنظيمية الآلاف من أزواج القواعد المنبثقة أو النهائية من الجين الذي يتم نسخه، إن تنظيم النسخ هو الشكل الأكثر شيوعًا للتحكم الجيني، ويسمح عمل عوامل النسخ بالتعبير الفريد لكل جين في أنواع الخلايا المختلفة وأثناء التطور.

النسخ هو العملية التي يتم فيها نسخ تسلسل الحمض النووي للجين إلى جزيء (RNA)، حيث أن النسخ هو خطوة أساسية في استخدام المعلومات من الجين لصنع بروتين، يحدث التعبير الجيني عندما يتم تشغيل الجين في الحمض النووي أي يستخدم لصنع البروتين الذي يحدده، ولا يتم تشغيل جميع الجينات في الجسم في نفس الوقت أو في نفس الخلايا أو في أجزاء من الجسم.

بالنسبة للعديد من الجينات يعد النسخ مفتاح نقطة التحكم في التشغيل أو الإيقاف:

• إذا لم يتم نسخ الجين في الخلية فلا يمكن استخدامه لصنع بروتين في تلك الخلية.

• إذا تم نسخ الجين فمن المحتمل أن يتم استخدامه لصنع بروتين (معبر عنه)، وبشكل عام كلما تم نسخ الجين أكثر كلما زاد البروتين الذي سيتم إنتاجه.

تتحكم عوامل مختلفة في مقدار نسخ الجين، على سبيل المثال يمكن أن يؤثر مدى إحكام التفاف الحمض النووي للجين حول البروتينات الداعمة لتكوين الكروماتين على توفر الجين للنسخ، ومع ذلك تلعب البروتينات التي تسمى عوامل النسخ دورًا مركزيًا بشكل خاص في تنظيم النسخ، وتساعد هذه البروتينات المهمة في تحديد الجينات النشطة في كل خلية من خلايا الجسم.

عوامل نسخ الجين:

يجب أن يرتبط إنزيم بوليميراز (RNA) الذي يصنع جزيء (RNA) جديدًا من قالب (DNA) بالحمض النووي للجين، حيث يعلق في مكان يسمى المروج، وفي البكتيريا يرتبط (RNA polymerase) مباشرة بالحمض النووي للمحفز، كما أن هناك خطوة إضافية في البشر وحقيقيات النوى الأخرى، إذ يمكن أن يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بالمحفز فقط بمساعدة بروتينات تسمى عوامل النسخ القاعدية العامة، إذ إنها جزء من مجموعة أدوات النسخ الأساسية للخلية اللازمة لنسخ أي جين.

ومع ذلك فإن العديد من عوامل النسخ ليست من النوع العام، وبدلاً من ذلك هناك فئة كبيرة من عوامل النسخ التي تتحكم في التعبير عن جينات فردية محددة على سبيل المثال، قد ينشط عامل النسخ فقط مجموعة من الجينات المطلوبة في عصبونات معينة.

كيف تعمل عوامل النسخ؟

يرتبط عامل النسخ النموذجي بالحمض النووي عند تسلسل هدف معين، وبمجرد أن يتم ربطها فإن عامل النسخ يجعل من الصعب أو الأسهل على بوليميريز الحمض النووي الريبي الارتباط بمحفز الجين.

المنشطات:

تعمل بعض عوامل النسخ على تنشيط النسخ على سبيل المثال قد تساعد عوامل النسخ العامة أو بوليميريز الحمض النووي الريبي على الارتباط بالمُحفز.

القامعات:

عوامل النسخ الأخرى تمنع النسخ، حيث يمكن أن يعمل هذا القمع بعدة طرق على سبيل المثال، قد يعيق المثبط طريق عوامل النسخ القاعدية أو بوليميراز الحمض النووي الريبي، مما يجعله غير قادر على الارتباط بالمحفز أو بدء النسخ.

مواقع الربط:

غالبًا ما تكون مواقع الارتباط لعوامل النسخ قريبة من محفز الجين ومع ذلك، يمكن العثور عليها أيضًا في أجزاء أخرى من الحمض النووي وأحيانًا تكون بعيدة جدًا عن المحفز ولا تزال تؤثر على نسخ الجين.

مرونة الحمض النووي هي التي تسمح لعوامل النسخ في مواقع الربط البعيدة بالقيام بعملها، حيث أن حلقات الحمض النووي مثل السباغيتي المطبوخة لجلب مواقع الربط البعيدة وعوامل النسخ قريبة من عوامل النسخ العامة أو البروتينات الوسيطة، إذ يساعد عامل النسخ المنشط المرتبط في موقع بعيد (RNA polymerase) على الارتباط بالمُحفز والبدء في النسخ.