نسخ (وراثة)

رسم توضيحي لنسخ طولي للمورثات

في الوراثة، النسخ (بالإنجليزية: Transcription)‏ هوعملية النسخ الأنزيمية التي يقوم بها أنزيم الآر حتى أي بوليميراز RNA polymerase لتحويل تسلسل الدنا (لمورثة ما) إلى سلسلة الرنا الموافقة المتممة وبهذه العملية يتم نقل المعلومات الوراثية من الدنا إلى الرنا، تسمى هده النظرية بوجهة النظر المركزية (Central Dogma). كان يعتقد حتى عكس العملية محال، لكن عثر حتى الكثير من الفيروسات لها القدرة على تحويل الرنا اِلى الدنا مثل فيروس العوز المناعي البشري. في حالة كون الدنا يحوي معلومات حول تشكيل سلسة ببتيدية، فإن فترة النسخ تكون الفترة الأولى من عملية طويلة تتوسطها الرنا المرسال، وتنتهي بتشكل السلسلة الببتيدية المطلوبة. من ثم يمكن خلق بروتين من السلسلة المكونة من الريباسات (الرايبوسوم). من الممكن حتىقد يكون هذا البروتين لولبيا (الفا) (alfa) أوصفيحيا (بيتا) (Beta).

نبذة عامة

النسخ (Transcription) :

النسخ هوتخليق (mRNA) على أساس تسلسل النيوكليوتيدات في DNA. يحدث ذلك عندما تنفصل الأشرطة المزدوجة لجزء DNA ، حيث تعمل أحد الأشرطة كنطقب، وتقترن نيوكليوتيدات RNA مع نيوكليوتيدات DNA للنطقب. تقترن النيوكليوتيدات مع بعضها البعض وفقًا للقاعدة التالية: أزواج الأدينين (A) مع الثيمين (T) أواليوراسيل(U) ، وأزواج السيتوسين (C) مع الجوانين(G) . يحتوي DNA على الثيمين (T) ، لكن اليوراسيل (U) يحل محل الثيمين في RNA. لذلك، تقترن نيوكليوتيدات DNA من الأدينين، والثيمين، والسيتوسين، والجوانيين، مع النيوكليوتيدات التي توجد في RNA ، على التوالي.

تضمن علاقة الاقتران هذه بين النيوكليوتيدات نقل المعلومات الموجودة في DNA بشكل سليم إلى (mRNA). تتحد نيوكليوتيدات (RNA) من خلال تفاعلات نزع الماء (Dehydration reactions) المحفزة بواسطة إنزيمات ال RNA البوليمرية لتشكيل جزء (mRNA) طويل.

يحدث استطالة لجميع الأحماض النووية، ل DNA وRNA ، في نفس الاتجاه الكيميائي: From the 5' to the 3' of the molecule.

يحتوي جزيء mRNA على المعلومات المطلوبة لتحديد تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين. يتم نقل المعلومات، التي تسمى الشفرات الجينية (genetic code) ، في مجموعات من ثلاثة نيوكليوتيدات تسمى الكودونات (codons).

يتم تحديد عدد وتسلسل الكودونات في (mRNA) من خلال عدد وتسلسل مجموعات من ثلاث نيوكليوتيدات، تسمى (Triplets) ، في أجزاء من RNA التي تم نسخها. على سبيل المثال، الكود الثلاثي لـ دعوة للعمل في DNA يؤدي إلى كودون GAU في ترميز (mRNA) ، أي شفرات حمض الأسبارتيك. جميع شفرة كودون خاصة بحمض أميني معين. يوجد أربعة وستون شيفرة من (mRNA) ، لكن فقط 20 من الأحماض الأمينية موجودة في البروتينات. ونتيجة لذلك، تكون الجينات الوراثية زائدة عن الحاجة لأن بعض الأحماض الأمينية تشفر بأكثر من شفرة كودونية واحدة.فمثلا، CGA وCGG وCGT وCGC جميع شفرات للحمض الأميني الانين وUUU وUAC كلاهما شفرة للفينيل ألانين. بعض الCodons لا تعتبر شفرات للأحماض الأمينية ولكنها تؤدي وظائف أخرى. تعمل AUG وأحيانا GUG كإشارات لبدء استنساخ امتداد DNA إلى RNA. تعمل ثلاث شفرات هي UAA وUGA وUAG كإشارات لإيقاف استنساخ DNA إلى RNA.

منطقة جزيء DNA الواقعة بين شفرات بداء النسخ وشفرات الوقف تستنسخ إلى داخل امتدادات RNA وتسمى

وحدة النسخ (Transcription unit). وترمز وحدة النسخ إلى بروتين أوجزء من البروتين. وحدة النسخ ليست بالضرورة جينًا. حيث إذا الجين وحدة وظيفية، وبعض الجينات التنظيمية لا ترمز للبروتينات. التعريف الجزيئي للجين هو: هوجميع تسلسلات الأحماض النووية اللازمة لخلق وظيفة ال RNA أوالبروتين.

ليس جميع امتداد مستمر من DNA قد يرمز لأجزاء من البروتين. تسمى مناطق DNA التي ترمز لأجزاء من البروتين exons)) ، في حين حتى مناطق الحمض النووي التي لا ترمز لأجزاء من البروتين تسمى الإنترونات (introns). قد يتم نسخ جميع من مناطق ال exons وintron من DNA إلى RNA. يُطلق على mRNA المحتوي على الإنترونات اسم ال RNA المجهري الأولي (pre-mRNA). بعد نسخ امتداد pre-mRNA ، يمكن إزالة الإنترونات وتقسيم الإكسونات معًا بواسطة إنزيمات معقدة تسمى المكورات العصبية spliceosomes لإنتاج mRNA الوظيفي. وتسمى هذه التغييرات في الحمض النووي الريبوزي بعملية posttranscriptional.

خطوات الاِنتساخ

الاِبتداء

يرتبط اِنزيم الآر حتى أي بوليميراز RNA polymerase بمنطقة معينة على الدنا تسمى المحفز والتي توجد غالبا في بداية اي جين ما.هذه العملية معقدة جدا وتحتاج اِلى مساعدات اِستنساخ كثيرة واِنزيمات تعمل على فصل شريطي الدنا عن بعضيهما (هيليكاز).

الابتداء في فهم الأحياء الجزيئية هوأولى عمليات النسخ للمعلومات الوراثية من الدنا إلى الرنا الناسخ ( mRNA )، هذه العملية تختلف في الكائنات بدائية النواة عنها في الكائنات حقيقية النواة.

عند البكتريا يرتبط عامل سيغما في البداية بصندوق بريبنوف ( Pribnow-Box ) على المحفز في الدنا مما يؤدي إلى ازدياد احتمال ارتباط انزيم الرنا بوليمريز في نفس الموضع، عندئذ ينفصل عامل سيقما وتبدأ المستوى التالية ( الإستطالة).

عند الكائنات حقيقية النواة يرتبط عامل الإستنساخ TFIID في البداية بصندوق TATA، والذي يتكون من جزئين أحدهما للارتباط بصندوق TATA، ويرمز له بالرمز TBP والأخر للتعهد على المحفزات العارية من صندوق TATA.بعد ارتباط TFIID بصندوق TATA تتجمع الكثير من عوامل الإستنساخ مثل TFIIH ،TFIIA ،TFIIE ولكل منها وظيفة معينة.هذه العوامل تساعد الرنا بوليمريز على الارتباط بالدنا معضلة مركب معقد، عندها يبدأ إنتاج أوتخليق الرنا الراسل.

الاِستطالة

وفيها يتم النسخ الحقيقي، حيث يتم بناء وحدات AMP, GMP, UMP, CMP من وحدات ATP,GTP,UTP,CTP مع الفهم أنه يتم اِستبدال وحدات dTMP في الدنا بوحدات UMP في الرنا.أي أنه يتم فصل وحدتي بيروفوسفات، ومن هذا الاِنفصال يتم الحصول على الطاقة اللازمة لاِتمام هذا التفاعل.يقرأ الرنا بوليميراز الدنا في الاِتجاة 3´-5´أما بناء الرنا فيكون في الاِتجاه المعاكس أي 5´-3´، ويسمى شريط الدنا المطابق للرنا بالشريط غير الفعال.

الاِنتهاء

وفيها يتم الاِنتهاء من عملية النسخ.مع الفهم حتى الرنا الراسلقد يكون في الكائنات حقيقة النواة غير جاهزا لبناء سلسلة عديد الببتيد في السيتوبلازم اِذ لابد له حتى يمر بمراحل عدة قبل حتى يخرج إلى السيتوبلازم والتي تسمى معالجة الرنا الرسول.