طراحی وب سایت حرفه ای

محققان یک روش برای اندازه گیری تولید پروتئین را ارزیابی‌‌ می‌کنند و نشان‌‌ می‌دهند که دقت باکتری‌ها و اریکایت‌ها در تنظیم بیان ژن آنها بسیار شبیه است.

محققان‌‌ می‌گویند، ردیابی هایی که پروتئین‌ها تولید‌‌ می‌شوند، و زمانی که ریبوزوم را دنبال‌‌ می‌کنند، دنبال‌‌ می‌شود.

محققان این ماشین آلات مولکولی بزرگ را پیگیری‌‌ می‌کنند، به دنبال دنباله‌ای از سنتز پروتئین خود را برای تعیین اینکه دقیقا سلول اجزای پروتئین خود را تولید. ساختن بیش از حد ممکن است رشد، متابولیسم و ​​نگهداری را ناراحت کند، درحالیکه بسیاری از آنها ممکن است هدر نرود و به طور بالقوه سمی باشند. این که سلولهای یوکاریوتی، بیان ژن خود را به درستی به اندازه کافی برای تولید پروتئین تولید‌‌ می‌کنند، یک سوال قدیمی است.

به نظر‌‌ می‌رسد باکتری‌ها سطوح دقیق مورد نیاز برای عملکرد بیشتر و کمتر را تولید‌‌ می‌کنند. با این حال، ارگانیسم های پیچیده تر دارای نیازهای متابولیکی متفاوتی هستند، یعنی کنترل بیان ژن‌ها و راه های حذف پروتئین های ناخواسته، شاید یک استراتژی متفاوت برای اطمینان از سطح پروتئین درست باشد. با استفاده از ترکیبی از آزمایش های خود و پایگاه داده های دسترسی آزاد، دو نفر از دانشمندان بخش زیست شناسی MIT با هدف تعیین دقیق سلول های موجود در بدن از جمله موجودات زنده مانند مخمر، گوسفند، موش و انسان تولید پروتئین خود را تنظیم‌‌ می‌کنند. آیا این سلولهای یوکاریوتی تولید مقادیر دقیق پروتئین را انجام‌‌ می‌دهند یا تقریبا مقدار درستی را تولید‌‌ می‌کنند و به فرآیندهای مانند تخریب‌‌ می‌پردازند تا بیش از حد برطرف شوند؟

برای پاسخ دادن به این سؤال، محققان یک تکنیک موجود را که به نام پروفیل ریبوزوم شناخته‌‌ می‌شود، برای سنجش میزان سنتز پروتئین با ردیابی رباطوزوم ردیابی. آنها به این نتیجه رسیدند که برای پروتئین هایی که مورد مطالعه قرار گرفتند، یوکاریوت‌ها دقیقا تولید پروتئین خود را درست مثل باکتری ها. علیرغم تفاوت های اساسی بین این موجودات، آنها یک استراتژی اساسی را به اشتراک گذاشتند.

ژن وی لی، استادیار زیست شناسی و نویسنده ارشد این مطالعه‌‌ می‌گوید: ما تمایل به بیان بیان ژن را به عنوان خط تولید، تبدیل اطلاعات ژنتیکی به دستگاه های پروتئینی تعریف‌‌ می‌کنیم. اما در واقعیت، هنوز روشن نیست که آیا تمام موجودات زنده یا همه سلول‌ها تحت همان اصول تولید پروتئین عمل‌‌ می‌کنند. انگیزه این مطالعه این بود که درک کنیم که آیا پروتئین‌ها به طور دقیق در اكریئوت‌ها بوجود‌‌ می‌آیند، در حالی كه در باكتری‌ها هستند، در عین حال ابهام در روش های موجود برای اندازه گیری میزان سنتز پروتئین.

جیمز تاگارت، دانشجوی کارشناسی ارشد، اولین نویسنده این مطالعه بود که در دسامبر سال 2010 در مجله Chell Systems ظاهر شد. 12.

یک مورد روشن از سنتز متناسب.

در سال 2014، زمانی که لی هنوز پس از مدتی در دانشگاه کالیفرنیا در سانفرانسیسکو بود، او و همکارانش برای اندازه گیری میزان سنتز پروتئین در باکتری‌ها تصمیم گرفتند. آنها زیرمجموعه های پروتئین چند پروتئینی در Escherichia coli را بررسی کردند و نشان دادند که باکتری‌ها تحت قوانین سنتز متناسب عمل‌‌ می‌کنند بدین معنی که آنها تولید پروتئین در نسبت دقیق مورد نیاز برای عملکرد سلولی. اگر باکتری‌ها به دلایلی بیش از حد تولید کنند، مسیر تخریب آن برای تخریب این واحد‌ها فعال‌‌ می‌شود، اما این فرایند بیشتر از بی خطر بودن به معنای اولیه برای تنظیم فراوانی پروتئین است.

در مطالعه حاضر، لی و تگگارت به دنبال اندازه گیری های مشابه در اواکریت ها، شروع کردند به مخمر جوانه زدن. آنها با استفاده از تکنیک های مشابه با لیزر در پروفایل 2014 ریبوزوم، اما با تعدادی از آنها استفاده‌‌ می‌کردند.

پروفیل ریبوزوم که در سال 2009 طراحی شده است، محققان را قادر‌‌ می‌سازد تصویری از آنچه که mRNA‌ها در یک لحظه در زمان ترجمه‌‌ می‌کنند. با استفاده از داروهایی که به معنای واقعی کلمه ریبوزوم‌ها را در مسیرهای خود متوقف‌‌ می‌کنند، دانشمندان‌‌ می‌توانند این دستگاه های مولکولی را در جای خود فرو ببرد و از بین بردن هر گونه mRNA محافظت نشده که اشغال شده (و در نتیجه محافظت شده) توسط یک ریبوزوم راکب. قطعاتی از mRNA ردیابی ریبوزوم‌‌ می‌تواند توالی باشد تا یک بارکد مشخص شود که پروتئین‌ها ساخته شده اند. تراکم این ردپاها میزان سنتز هر پروتئین نسبت به دیگران را نشان‌‌ می‌دهد.

گرچه پروفیل ریبوزوم موجب تغییر توانایی ما در سنجش سنتز پروتئین در کل ژنوم شده است، گاهی اوقات دشوار است که هر قطعه mRNA را به محل اصلی خود در ژنوم و پروتئین که مربوط به آن است،. بخشی از یک ژن ممکن است یک توالی داشته باشد که مشابه ژن دیگری است که پروتئین کاملا جداگانه را رمزگذاری‌‌ می‌کند.

جایی که تاگگارت این رویکرد را کمی تغییر داده است: او در تجزیه و تحلیل خود این قطعات مبهم mRNA را کنار گذاشت و تنها ردپاهای ریبوزوم منحصر به فرد را شمارش کرد که‌‌ می‌تواند به پروتئین های خاصی رجوع کند. سپس تعداد ریزسوزها را با طول ژن تقسیم کرد، منهای توالی های مبهم و ناحیه های آنتونی غیر کدینگ. در حالی که شیوه های معمول تحلیلی نتوانستند به درستی برای این رد پای مبهم حساب کنند، فقط تاجارت تصور‌‌ می‌کرد که او معایب معنی داری‌‌ می‌دهد که‌‌ می‌تواند به مناطق خاصی از ژنوم نقشه بگذارد. در نتیجه، تغییرات او باعث تولید دقیق تر میزان سنتز شد.

در نهایت او یک لیست جامع از تقریبا 500 پروتئین در مخمر، شامل حدود 100 پروتئین پروتئین مختلف را ترتیب داد. همانطور که وی تولید پروتئین مخمر را نظارت‌‌ می‌کرد، به نظر‌‌ می‌رسید که آنها فقط مقدار مناسب زیر واحد‌ها را برای تکمیل این مجموعه تولید‌‌ نمی‌کردند، کمتر. این یک مورد روشن از سنتز متناسب بود.

بیش از حد پروتئین.

هنگامی که آنها روش خود را برای اندازه گیری تولید پروتئین درست تنظیم کردند، محققان تعجب کردند که چه اتفاقی خواهد افتاد اگر آنها سلول دقیق تعادل سنتز را تحریک کنند. آیا یوکاریوت‌ها یک مکانیزم گسترده برای تنظیم مقدار پروتئین تولید‌‌ می‌کنند؟

اگر چه مخمرها به طور معمول فقط 16 کروموزوم دارند، با کمک آزمایشگاه آنجلیکا امونز، محققان هر یک از آنها را یک بار در هر زمان تکثیر‌‌ می‌کنند، بنابراین سلول قادر به ساخت دو برابر پروتئین هایی است که از اطلاعات کروموزوم اضافی استفاده‌‌ می‌کنند. در انسان، این نوع عدم تعادل، به نام aneuploidy،‌‌ می‌تواند منجر به اختلالاتی مانند سندرم داون شود.

مخمرها به جای بررسی پروتئین بیش از حد و کاهش تولید، مخمر ارتباطی را برای تعطیل کردن عملیات در سطح رونویسی یا ترجمه انجام نداد. این در مقابله با آنچه در بعضی از باکتری‌ها دیده‌‌ می‌شود.

Taggart‌‌ می‌گوید جالب بود که ببینیم که باکتری‌ها و مخمر هر دو مقدار دقیق پروتئینی را که نیاز دارند،‌‌ می‌دهند، هر چند که راه هایی که آنها سنتز دقیق را فراهم‌‌ می‌کنند، متفاوت هستند. بسیاری از ژنهای باکتریایی دارای حلقه بازخورد منفی هستند که مخمرها به نظر کمبود دارند.

با استفاده از داده‌ها از پایگاه داده های دسترسی آزاد، محققان همچنین سنتز پروتئینی را در اواکراتوات های بالاتر، از جمله zebrafish، موش‌ها و انسان‌ها را برای زیرمجموعه هایی که از سه مجموعه بزرگ پروتئین بسیار محافظت شده مورد بررسی قرار دادند، شناسایی کردند. علیرغم تفاوت فیزیولوژیکی و ژنتیکی بین ارگانیسم ها، این مجتمع‌ها فقط با نسبت درست تولید‌‌ می‌شوند. تنها محصوالت در هنگام رشد جنین زرگری بود، زمانی که محققان نتیجه گرفتند که تولید پروتئین ممکن است متناسب نباشد. این بدان معنی بود که الزامات سنتز متناسب‌‌ می‌تواند در طول زندگی یک موجود زنده، بسته به سن، مواد مغذی و استرس متفاوت باشد.

لی‌‌ می‌گوید شاید این دقت چیزی است که ما‌‌ می‌توانیم از زیست شناسی یاد بگیریم. هنگامی که محققان به طور کامل درک‌‌ می‌کنند که چگونه سلول های تولید پروتئین خود را دقیقا تنظیم‌‌ می‌کنند، آنها‌‌ می‌توانند این دانش را برای طراحی مولکول‌ها و راه های خودشان اعمال کنند.

ادواردو تورس، استادیار زیست شناسی مولکولی، سلولی و سرطان در دانشکده پزشکی دانشگاه ماساچوست‌‌ می‌گوید این الزامات از باکتری‌ها به انسان محافظت‌‌ می‌شود و این نشان‌‌ می‌دهد که فشار تکاملی برای تولید پروتئین به طور موثر، یکی از جنبه های اصلی زیست شناسی سلولی است.

تورس‌‌ می‌گوید گام بعدی این است که مکانیسم های حاصل از ترکیب سنتز پروتئین متعادل را بدانیم، که در مطالعه دخیل نبوده است. مطالعات آینده یکپارچه سازی دانش از چندین جنبه از تنظیم بیان ژن ضروری خواهد بود برای درک اینکه چگونه سلول‌ها به درستی بیان هر زیر واحد یک مجموعه خاص.

تگگارت همچنین یافته های خود را از منظر تکاملی مؤثر‌‌ می‌یابد. به نظر‌‌ می‌رسد که یوکاریوت‌ها نیز تحت فشار برای دستیابی به این سنتز متناسب تکامل یافته اند، هرچند که با روش های مختلف از باکتری‌ها متفاوت است، او‌‌ می‌گوید. در تمام زمینه های زندگی، سنتز پروتئین هر دو موتور برای تکثیر و hub forregulation است.

این تحقیق توسط موسسه ملی بهداشت و درمان (NIH)، برنامه پژوهشی متخصصین پزشکی پویو، پژوهشگر علوم تحقیقاتی Pew، دانش پژوهان پژوهش Sloan، برنامه پژوهشی سارل، جایزه خانواده اسمیت برای تعالی در تحقیقات بیومدیکال، بورس تحصیلی دانشآموزان ملی علوم و یک پیش دانشگاهی NIH،.

لطفاً در مورد مطلب فوق ستاره بدهید :