معلومة

البحث عن نصوص جامعية / على مستوى الدراسات العليا على RNA


على الرغم من أنني لم أكن متخصصًا في علم الأحياء في الكلية ، إلا أنني أخذت تسلسل مقدمة علم الأحياء ، وكذلك الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية.

أود معرفة المزيد عن RNA و ribozymes. ما هي النصوص / الكتب المدرسية المستخدمة حاليًا؟ ربما يكون من الأفضل البدء بكتاب علم الوراثة.

يجب أن يكون نطاق الكتاب على مستوى جامعي أو أعلى ، ويجب أن يغطي ديناميكيات وأغراض الريبوزيمات.


كما اقترح آخرون ، يمكنك البدء ببعض الأساسيات في علم الأحياء الجزيئي. الجينات - بنيامين لوين و البيولوجيا الجزيئية للجين - James Watson et al. هي كتب جيدة للأساسيات.

لم أر أي كتاب مخصص لبيولوجيا الحمض النووي الريبي ومعظم فهمي جاء من المراجعات.

يمكنك أن تبدأ بدراسة الهياكل الثانوية للحمض النووي الريبي (الرنا) (والرتبة العليا) التي تعتبر ضرورية لفهم كيفية عمل المحولات الريبية. أود أن أقترح عليك أن تبدأ أولاً بمقال ويكيبيديا حول هذا (إنه ليس رائعًا). ستغطي الكتب المذكورة أعلاه أيضًا الأساسيات. يمكنك بعد ذلك إلقاء نظرة على هذه المراجعة التي تدور حول الجوانب الديناميكية الحرارية والحركية لدبابيس الشعر RNA:

الهياكل والحركية والديناميكا الحرارية والوظائف البيولوجية لدبابيس الشعر RNA

بالنسبة لمفاتيح Ribos ، يمكنك الرجوع إلى هذه المراجعات ، والتي تعتبر شاملة تمامًا:

  • الريبوزيمات والمحولات الريبية وما بعدها: تنظيم التعبير الجيني بدون بروتينات
  • المحولات الريبية: الموضوعات الناشئة في بنية ووظيفة الحمض النووي الريبي

هذه مراجعة شاملة أخرى حول الريبوزيمات:

هياكل وآليات الريبوزيم


ملاحظة: قد لا تكون بعض هذه المقالات متاحة مجانًا. يمكنك إرسال بريد إلكتروني إلى المؤلف المقابل (سيتم ذكر عنوان البريد الإلكتروني في المقالة) لطلب إعادة طبعه.


البحث عن نصوص جامعية / على مستوى الدراسات العليا على RNA - علم الأحياء

حمض النووي الريبي (RNA) هو جزيء بوليمري أساسي في مختلف الأدوار البيولوجية في ترميز الجينات وفك تشفيرها وتنظيمها والتعبير عنها. RNA و deoxyribonucleic acid (DNA) هما أحماض نووية. إلى جانب الدهون والبروتينات والكربوهيدرات ، تشكل الأحماض النووية أحد الجزيئات الكبيرة الأربعة الأساسية لجميع أشكال الحياة المعروفة. مثل الحمض النووي ، يتم تجميع الحمض النووي الريبي كسلسلة من النيوكليوتيدات ، ولكن على عكس الحمض النووي ، يوجد الحمض النووي الريبي في الطبيعة كخيط واحد مطوي على نفسه ، بدلاً من حبلا مزدوجًا مزدوجًا. تستخدم الكائنات الخلوية الرسول RNA (مرنا) لنقل المعلومات الجينية (باستخدام القواعد النيتروجينية للجوانين واليوراسيل والأدينين والسيتوزين ، والمشار إليها بالأحرف G و U و A و C) التي توجه تخليق بروتينات معينة. تقوم العديد من الفيروسات بتشفير معلوماتها الجينية باستخدام جينوم الحمض النووي الريبي.

تلعب بعض جزيئات الحمض النووي الريبي دورًا نشطًا داخل الخلايا عن طريق تحفيز التفاعلات البيولوجية ، والتحكم في التعبير الجيني ، أو استشعار وتوصيل الاستجابات للإشارات الخلوية. إحدى هذه العمليات النشطة هي تخليق البروتين ، وهي وظيفة عالمية توجه فيها جزيئات الحمض النووي الريبي تخليق البروتينات على الريبوسومات. تستخدم هذه العملية نقل الحمض النووي الريبي (الحمض الريبي النووي النقال) جزيئات لتوصيل الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم ، حيث RNA الريبوسوم (الرنا الريباسي) ثم يربط الأحماض الأمينية معًا لتشكيل بروتينات مشفرة.


مجال التركيز: علم الأحياء التركيبي

تستخدم البيولوجيا التركيبية طرقًا وتقنيات من تخصصات مختلفة مثل البيولوجيا الجزيئية والكيمياء العضوية والتكنولوجيا الحيوية النانوية لتصميم وبناء أنظمة بيولوجية جديدة بالإضافة إلى إعادة تصميم وتعزيز الأنظمة الحالية. تتراوح التطبيقات من تصميم سلالات ميكروبية جديدة لإنتاج الوقود الحيوي والمركبات العضوية إلى أجهزة الاستشعار الحيوية والتطبيقات الطبية الحيوية وصولاً إلى إنشاء خلايا اصطناعية. في مجال التركيز هذا ، قمنا بتجميع مقالاتنا في هذا المجال البحثي المثير ، وقد نُشر بعضها في أعداد خاصة: الخلايا الاصطناعية وتحرير الجينات والبيولوجيا التركيبية.


حبيبات الخلايا الجرثومية

نشأت الأوصاف المورفولوجية لحبيبات الحمض النووي الريبي مع ميتشنيكوف (1865) ، الذي وصف حبيبات التلوين الداكن في قطب واحد داخل مياستور ميترالواس (ذبابة) يرقات. أظهرت الدراسات اللاحقة أن "الحبيبات القطبية" تحدد مواقع تمايز الخلايا الجرثومية البدائية في مجموعة متنوعة من أنواع الحشرات (ريتر ، 1890 هيجنر ، 1914). هياكل مماثلة تسمى حبيبات جرثومية في Xenopus laevis، حبيبات قطبية في ذبابة الفاكهة سوداء البطن، وحبيبات P في أنواع معينة انيقة (يشار إليها مجتمعة باسم حبيبات الخلايا الجرثومية [GCGs]) هي جزيئات RNP التي تحتوي على mRNA الأمومي المطلوب لمواصفات الخلايا الجرثومية (Schisa et al. ، 2001 Leatherman and Jongens ، 2003). تقوم GCGs بتوجيه توقيت ترجمة mRNA للأم لتعزيز نمو الخلايا الجرثومية في الجنين المبكر وإنشاء خط جرثومي للجيل القادم. تحتوي الخلايا الجرثومية على حبيبات أخرى قد تؤوي mRNAs صامتًا انتقاليًا مهمًا لتطوير أنسجة جنينية أخرى مبكرة (Navarro and Blackwell ، 2005). بالإضافة إلى النصوص الأمومية المتعددة الأدينيلات (Schisa et al. ، 2001) ، تحتوي GCGs على بروتينات تنظم ترجمة / تحلل الرنا المرسال ، بما في ذلك ما يلي: (1) العديد من البروتينات المرتبطة بـ RNA ، والعديد منها ضروري لكل من بنية GCG والخلية الجرثومية التنمية (الشكل 1 Johnstone and Lasko ، 2001) (2) CAR-1 ، وهو بروتين SM متعلق ببروتينات Lsm التي تنظم تضفير الرنا المرسال ، وفك التشابك ، والانحلال (3) CGH-1 ، وهيليكاز RNA مرتبط بـ Dhh1 و p54 / Rck ، الإنزيمات المتضمنة في الإسكات الانتقالي وفك التشابك (4) DCP1 ، إنزيم فصل و (5) أخصائيو تقويم عاملي بدء الترجمة eIF4E و eIF5A. وبالتالي ، تحتوي GCGs على بروتينات تشارك في بدء الترجمة والتحكم في الترجمة واضمحلال mRNA ، وهو ما يتوافق مع دورها المقترح في تنظيم تعبير mRNA للأم.


7.00x مقدمة في علم الأحياء أو ما شابه (الكيمياء الحيوية الجامعية ، البيولوجيا الجزيئية ، وعلم الوراثة) ، 7.28.1x و 7.28.2x البيولوجيا الجزيئية أو ما شابه (فهم متقدم للعقيدة المركزية)

هل أنت مهتم بهذه الدورة لعملك أو لفريقك؟

قم بتدريب موظفيك على الموضوعات الأكثر طلبًا باستخدام edX for Business.

حول هذه الدورة

في الجزء 3 من 7.28x ، ستستكشف ترجمة mRNA إلى بروتين ، وهو جزء أساسي من العقيدة المركزية في علم الأحياء. هل تعرف كيف يؤثر دوران RNA أو RNA splicing على نتيجة الترجمة؟ على الرغم من أنها ليست خطوات رسمية في العقيدة المركزية ، إلا أن آليات معالجة الحمض النووي الريبي تؤثر بشدة على التعبير الجيني.

هل أنت مستعد لتجاوز "ماذا" من المعلومات العلمية المعروضة في الكتب المدرسية واستكشاف كيف يستنتج العلماء تفاصيل هذه النماذج الجزيئية؟

ألق نظرة من وراء الكواليس على البيولوجيا الجزيئية الحديثة ، من الأحداث التجريبية الكلاسيكية التي حددت البروتينات والعناصر المشاركة في الترجمة وربط الحمض النووي الريبي (RNA) إلى المقايسات المتطورة التي تطبق قوة تسلسل الجينوم. هل تشعر بالثقة في قدرتك على تصميم تجارب البيولوجيا الجزيئية وتفسير البيانات منها؟ لقد قمنا بتصميم التقييمات في هذه الدورة لبناء مهاراتك في التصميم التجريبي وتحليل البيانات.

دعونا نستكشف حدود معرفتنا الحالية حول آلية الترجمة وآليات دوران الحمض النووي الريبي والربط. إذا كنت على مستوى التحدي ، انضم إلينا في 7.28.3x البيولوجيا الجزيئية: معالجة الحمض النووي الريبي والترجمة.

ما تعلمه & # x27ll

  • كيفية مقارنة وتباين الترجمة في البكتيريا وحقيقيات النوى
  • كيفية وصف عدة آليات لدوران الحمض النووي الريبي (RNA) وربط الحمض النووي الريبي (RNA)
  • كيفية تحليل هياكل البروتين لاستنتاج المعلومات الوظيفية
  • كيفية تصميم أفضل تجربة لاختبار فرضية
  • كيفية تفسير البيانات من الترجمة وتجارب معالجة الحمض النووي الريبي

المنهج

الأسبوع 1: الترجمة 1 - نظرة عامة واللاعبون الرئيسيون
الأسبوع الثاني: الترجمة الثانية - الاستطالة
الأسبوع 3: الترجمة III - البدء والإنهاء
الأسبوع الرابع: الترجمة الرابع - تنظيم الترجمة
الأسبوع الخامس: RNA Splicing I - الآليات
الأسبوع 6: RNA Splicing II - التدقيق اللغوي والربط البديل
الأسبوع السابع: دوران الحمض النووي الريبي I - المقايسات والآليات العامة
الأسبوع الثامن: دوران الحمض النووي الريبي II - آليات بكتيرية وحقيقية النواة محددة


الرعاة




يستعد البرنامج العلمي ISMB / ECCB 2021 لتنوير الجميع. انقر فوق مناطق المسار لمعرفة المزيد عن العلوم التي سيتم تقديمها في الفترة من 25 إلى 30 يوليو. سيتمكن المشاركون المسجلون من إنشاء جداول مخصصة داخل النظام الأساسي الافتراضي.

ما هو ISMB ولماذا الحضور؟

أصبح تحالف مؤتمر ISMB / ECCB مرادفًا للتعاون ، وتعزيز الحوار الجديد ، وتوفير فرص تعليمية لا حصر لها. لن يؤدي نقل المؤتمر إلى واجهة افتراضية حديثة إلى تغيير ما يتوقعه الحاضرون من هذا المؤتمر. ستعمل الواجهة الافتراضية فقط على تحسين تجربة الحاضرين والتأكد من أن المزيد منكم يمكنهم الاستمتاع بها.

إليك ما يمكن توقعه في البيئة الافتراضية:

  • ورش عمل تدريبية ودروس
  • ندوة مجلس الطلاب
  • جلسات مباشرة وعند الطلب لإفادة الحضور من جميع المناطق الزمنية
  • 500+ محادثة علمية متوقعة
  • ميزة الأسئلة والأجوبة الحية للتفاعل مع المتحدث أثناء الجلسات
  • ميزة الدردشة الحية للتفاعل مع المشاركين الآخرين داخل غرفة الجلسة الخاصة بك
  • وقت مخصص لعرض البحث داخل منتدى تبادل الأبحاث (قاعة الملصقات سابقًا)
  • القدرة على إجراء اتصالات جديدة بالصدفة عند استخدام ملف تعريف الحضور وميزات صانع المطابقة
  • حدد موعدًا فرديًا مع المتحدثين ومقدمي الملصقات والعارضين والرعاة لمعرفة المزيد عن عملهم أو منتجاتهم أو خدماتهم
  • وصول حصري إلى مستودع ISMB / ECCB 2021 عند الطلب للمحادثات وعروض الملصقات لعرضها في وقت فراغك بعد مواعيد المؤتمر

على الرغم من أننا ندرك أنه لا يوجد شيء يحل محل محاولة الجري عبر مركز مؤتمرات بين الجلسات ، إلا أن ISCB يبذل قصارى جهده لإنشاء تجربة افتراضية تعكس تجربة شخصية مع أقل ألم في نهاية اليوم. لا تزال فرص تقديم أبحاثك متاحة.

شكرًا لك على دعمك المستمر لـ ISCB و ECCB ، ونتطلع إلى "رؤيتك" في يوليو في ISMB / ECCB 2021 ، الحدث الافتراضي الأول لهذا العام!


بيولوجيا الخلية: تشريح الخلية الجديد

إن مجموعة من الهياكل الخلوية المثيرة للاهتمام ، والتي تم إهمال بعضها لفترة طويلة والبعض الآخر تم اكتشافه حديثًا ، تجعل علماء الأحياء ملتصقين بمجاهرهم.

في عام 2008 ، واجه Chalongrat Noree مهمة لا تحسد عليها: مسح مئات سلالات الخميرة يدويًا تحت المجهر. كان لكل سلالة بروتين مختلف موسوم بعلامة الفلورسنت ، وكان نوري ، وهو طالب دراسات عليا في جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، يبحث عن هياكل مثيرة للاهتمام في الخلايا.

لكن لم يمض وقت طويل حتى أسفر عمل Noree عن النتائج: في غضون شهر ، بدأ في العثور على مجموعة متنوعة من البروتينات تتجمع في مجموعات أو خيوط طويلة. يقول جيم ويلهيلم ، عالم بيولوجيا الخلية ومستشار نوري: "تخيل أنك وجدت كل أسبوع بنية جديدة داخل الخلايا". "إذا كانت ماكينة قمار ، فستؤتي ثمارها في كل مرة تسحب فيها المقبض."

في هذه الأيام ، بدأت الرسوم التخطيطية المدرسية لبنى الخلية مثل النواة والميتوكوندريا والريبوسوم وجهاز جولجي تبدو قديمة. تعمل تقنيات التصوير الجديدة وبيانات الجينوم والاهتمام من التخصصات خارج بيولوجيا الخلية وقليلًا من الصدفة على جذب الانتباه إلى مشهد معقد من الأنابيب والحقائب والتكتلات والخيوط والكبسولات التي قد تشارك في كل شيء من الاتصال بين الخلايا إلى الكفاءة الأيضية. يمكن حتى تسخير بعضها لاستخدامها في توصيل الأدوية أو في تصنيع المنتجات الصناعية ، مثل الوقود الحيوي.

عُرفت بعض هذه الهياكل منذ عقود ، بينما ظهر البعض الآخر مؤخرًا فقط. وجد فريق فيلهلم ، على سبيل المثال ، ستة أنواع من الخيوط التي لم يتم وصفها مطلقًا ، أو تم تمريرها إلى حد كبير. "تعرف ، كم عدد الهياكل التي يمكن أن تكون مفقودة في الزنزانة؟" يقول فيلهلم. "على ما يبدو ، أكثر بكثير مما تتخيل."

خطوط الاتصال

أحد الهياكل التي تخضع لفحص جديد هو الأنبوب النانوي الغشائي: خيط رفيع من الغشاء معلق بين الخلايا. في عام 2000 ، كان أمين رستم ، وهو طالب دراسات عليا في جامعة هايدلبرغ في ألمانيا ، يستخدم صبغة مكتسبة حديثًا لفحص خلايا ورم الفئران تحت المجهر الفلوري. لكنه قرر تخطي بعض خطوات الغسيل في البروتوكول. يتذكر مستشاره السابق ، هانز هيرمان جيردس ، عالم الأحياء الخلوي بجامعة بيرغن في النرويج: "قال ،" لقد رأيت شيئًا - لا أعرف ما هو ، لكنه يبدو مثيرًا للاهتمام ". كانت الأنابيب التي لاحظها رستم مستقيمة لدرجة أن جيردس تساءل في البداية عما إذا كانت خدوشًا على الطبق.

خلص الفريق في دراسة عام 2004 1 إلى أن الهياكل ، التي يمكن أن تمتد على مسافة عدة خلايا ، كانت قنوات يمكنها نقل العضيات الخلوية الصغيرة. في نفس العام ، اقترح دانيال ديفيس ، عالم المناعة الجزيئية في إمبريال كوليدج لندن ، وزملاؤه أن الخلايا المناعية قد ترسل إشارات إلى بعضها البعض على طول هذه الأنابيب 2. في ذلك الوقت ، يتذكر ديفيس ، "كان هناك دائمًا أشخاص في الجمهور سيقولون ،" لقد رأيت تلك الخيوط في أواخر السبعينيات أو الثمانينيات ". لكن المراقبين في وقت سابق لم يولوا اهتمامًا كبيرًا للأنابيب.

دفعت تقارير عام 2004 إلى مزيد من الدراسات ، والتي وجدت الأنابيب النانوية في العديد من أنواع خلايا الثدييات. وجد فريق ديفيس أن الأنابيب النانوية يمكن أن تساعد بعض خلايا الدم البيضاء على قتل الخلايا السرطانية ، إما عن طريق العمل كربط يقترب من الخلية السرطانية أو من خلال توفير قناة لتوصيل الإشارات المميتة 3. يمكن للأنابيب النانوية أيضًا توصيل الإشارات الكهربائية ، والتي قد تُمكّن الخلايا من التنسيق أثناء الهجرة أو التئام الجروح ، وفقًا لدراسة أجراها جيرديس وزملاؤه عام 2010 4. قد ينتقل فيروس نقص المناعة البشرية والبريونات - البروتينات المعدية غير المطوية - على طول الأنابيب 5،6.

يشك بعض الباحثين في أن الأنابيب النانوية يمكن أن تشكل قنوات مفتوحة. تقول جينيفر ليبينكوت شوارتز ، عالمة بيولوجيا الخلية في المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة في بيثيسدا بولاية ماريلاند: "ليس من الواضح ما إذا كان هناك نفقًا مستمرًا حقيقيًا". وحتى الآن ، تمت دراسة الأنابيب النانوية بشكل رئيسي في زراعة الخلايا. يقول ديفيس إن منع تكوين الأنابيب النانوية في الكائنات الحية قد يعطي أدلة على أهميتها. لكن مثل هذه التلاعبات غالبًا ما تزعج العمليات الحاسمة الأخرى.

نقاط ساخنة للإنتاجية

لطالما حير الباحثون حول كيفية عمل بعض عمليات التمثيل الغذائي بكفاءة. إذا لم تكن البروتينات المعنية قريبة من بعضها البعض ، فقد تضيع الجزيئات الوسيطة في "الكتلة المذهلة من الإنزيمات في الخلية" ، كما يقول ستيفن بينكوفيتش ، عالم الأحياء الكيميائية في جامعة ولاية بنسلفانيا في يونيفيرسيتي بارك. غالبًا ما تتجمع البروتينات للقيام بمهمة معينة - مطلوب مجمع كبير لنسخ الحمض النووي ، على سبيل المثال - لكن بينكوفيتش وآخرون تساءلوا عما إذا كانت الإنزيمات الأيضية قد تتجمع معًا في خط تجميع متعدد الخطوات ، وتمرير جزيئات غير مستقرة أحيانًا من `` عامل '' واحد في اليوم التالي.

وجدت مجموعة بينكوفيتش دليلاً على أن هذا التجمع يحدث بالفعل في الإنزيمات التي تنتج سلائف من نيوكليوتيدات البيورين ، وهي مكونات الحمض النووي الريبي والحمض النووي الريبي. قام الفريق بوضع علامة على كل إنزيم بعلامة فلورية ولاحظوها في الخلايا الحية تحت المجهر. عندما حُرمت الخلية من البيورينات ، تجمعت الإنزيمات معًا في كتلة أطلق عليها الفريق اسم البيورينوسوم 7. في العام الماضي ، أفاد الفريق أن البيورينوسومات تقع في شبكة من ألياف البروتين تسمى الأنابيب الدقيقة ، مثل التوت في شجيرة برامبل 8. يمكن تحويل الجزيئات التي تنتجها البيورينوسومات إلى الوقود الخلوي أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، لذلك يتوقع بينكوفيك أن البيورينوسومات قد تساعد في نقل العضيات والمواد حول الخلية على مسارات الأنابيب الدقيقة.

ومع ذلك ، ينصح إدوارد ماركوت ، عالم أحياء الأنظمة بجامعة تكساس في أوستن ، بالحذر عند تفسير هذه النتائج. لقد شاهد هو وزملاؤه مجموعات من الإنزيمات أيضًا: في عام 2009 ، أفادوا بأنهم وجدوا 180 نوعًا من كتل تكوين البروتين في خلايا الخميرة المتعطشة 9. لكن ليس من الواضح ما إذا كانت الكتل تخدم غرضًا مفيدًا - مثل تحسين كفاءة التمثيل الغذائي أو العمل كمستودعات تخزين - أم أنها نتيجة لفشل خلوي ناتج عن الجوع ، كما يقول ماركوت.

يلقي بعض الباحثين نظرة فاحصة على حاويات بروتين بكتيرية أنيقة تسمى الأجزاء الدقيقة. شوهدت هذه الكبسولات البروتينية متعددة الوجوه لأول مرة منذ حوالي 50 عامًا ، وهي تشبه الغلاف الخارجي للفيروس 10. ولكن على عكس الفيروسات ، التي تحزم المواد الجينية ، تحتوي الأجزاء الدقيقة على إنزيمات تقوم بتفاعلات مهمة ، مثل تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى شكل من الكربون يمكن للخلية استخدامه. يعتقد العلماء أن الأصداف تجعل التفاعلات أكثر كفاءة ، وتبقي المنتجات الوسيطة السامة بعيدًا عن بقية الخلية وتحمي الإنزيمات من الجزيئات التي قد تعيق أدائها.

في عام 2005 ، ساعد مصممو بلورات البروتين في الكشف عن التفاصيل الدقيقة للكبسولات. يقول تود ييتس ، عالم الأحياء البنيوية نفسه في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس: "لم تجذب الأجزاء الصغيرة انتباه علماء الأحياء البنيوية حتى الآن". وجد هو وزملاؤه أن بعض بروتينات القشرة تتجمع في بلاطات سداسية الجوانب تتجمع معًا لتشكل جوانب جزء صغير 11. يحتوي كل بلاطة على ثقب في المنتصف يمكن أن يسمح للجزيئات بالمرور.

بالإضافة إلى وجود هيكل منظم ، يمكن أيضًا أن تصطف الأجزاء الدقيقة في صفوف مرتبة. ذكرت باميلا سيلفر ، عالمة الأحياء الاصطناعية في كلية الطب بجامعة هارفارد في بوسطن ، ماساتشوستس ، وزملاؤها 12 العام الماضي أنه في البكتيريا الزرقاء ، بقيت بعض الأجزاء الدقيقة التي تسمى الكربوكسيسوم "بشكل أو بآخر في خط أسفل مركز الخلية" ، كما يقول سيلفر. يسمح هذا الترتيب المنظم للخلايا بتخصيص carboxysomes بالتساوي للخلايا الوليدة عند الانقسام.

يحرص علماء الأحياء الآن على استغلال هذه الكبسولات للاستخدامات الصناعية عن طريق تحميلها بأنزيمات مختلفة. على سبيل المثال ، يخطط ييتس وفريقه لمحاولة هندسة الأجزاء الدقيقة لإنتاج الوقود الحيوي. تمكن بعض الباحثين من تجميع البروتينات الفلورية أو الإنزيمات من الأنواع الأخرى في الأصداف ، مما يشير إلى أنه من الممكن تعديل محتويات الكبسولات.

لا تزال Microcompartments تقدم الكثير من الأراضي غير المستكشفة. يقول شيريل كيرفيلد ، عالمة الأحياء الهيكلية في مختبر لورانس بيركلي الوطني في بيركلي ، كاليفورنيا ، إن العلماء ليسوا متأكدين ، على سبيل المثال ، من كيفية تنظيم الإنزيمات بالضبط داخل الكبسولات. "نحن لا نعرف حقًا كيف يبدو هناك."

الحزم الخلوية الأخرى التي تجذب الانتباه هي exosomes - وهي أكياس صغيرة محاطة بالغشاء تتشكل داخل الخلية ويتم بصقها لاحقًا. تم اكتشاف هذه الأوعية النانوية في ثمانينيات القرن الماضي ثم تم تجاهلها لمدة عقد تقريبًا - واعتبرت وسيلة لتعبئة القمامة الخلوية. يقول جان لوتفال ، اختصاصي الحساسية السريرية في جامعة جوتنبرج في السويد: "اعتقد الناس أنهم غير مرغوب فيهم ، في الأساس".

انتشر الاهتمام بالإكسوسومات في عام 1996 ، عندما قامت غراسا رابوسو ، عالمة بيولوجيا الخلية الآن بمعهد كوري والمركز الوطني للأبحاث العلمية في باريس ، وزملاؤها بفحص الإكسوسومات التي تبصقها الخلايا البائية ، وهي نوع من خلايا الدم البيضاء. على الرغم من أن تقنية فحصها - المجهر الإلكتروني - لم تكن جديدة ، إلا أنها لم تكن شائعة جدًا في ذلك الوقت لأنها "كانت من الطراز القديم فقط" ، كما يقول رابوسو. باستخدامه وتقنيات أخرى ، أفاد الفريق أن الأوعية المتواضعة قد تفعل شيئًا مفيدًا: عرض قصاصات من البروتين الممرض على أسطحها ، مما يحفز الخلايا المناعية على إقامة دفاعات ضد العدوى 13. أصبح العلماء أكثر اهتمامًا عندما أفاد فريق Lötvall في عام 2007 أن الإكسوسومات يمكن أن تحمل رسول RNA 14 ، وبعضها يمكن التقاطه وترجمته في خلية متلقية. يشير هذا إلى أن الشحنات قد تسمح للخلايا بالتأثير على إنتاج البروتين في جيرانها. تقول كلوتيلد تيري ، عالمة الأحياء الخلوية التي تعمل أيضًا في معهد كوري ، إن الدراسة "أظهرت حقًا أن الإكسوسومات كانت وسيلة لتوصيل المعلومات المهمة بين الخلايا".

يحاول الباحثون الآن استخدام exosomes لتوصيل الأدوية إلى أجزاء معينة من الجسم - على أمل أنه نظرًا لأن الإكسوزومات `` طبيعية '' ، فقد تكون أقل عرضة للتسمم أو إثارة استجابة مناعية من الأوعية الأخرى ، مثل الدهون الاصطناعية الأكياس أو قذائف البروتين. هذا العام ، أبلغ ماثيو وود ، عالم الأعصاب في جامعة أكسفورد بالمملكة المتحدة ، وزملاؤه عن 15 محاولة على الفئران: قام الفريق بتحميل exosomes بحمض الريبي الاصطناعي الاصطناعي الذي يهدف إلى إعاقة إنتاج بروتين متورط في مرض الزهايمر ووسمها بجزيء. توجيههم إلى الخلايا العصبية والحاجز الدموي الدماغي. وجد الفريق أن الإكسوسومات نجحت في توصيل حمولتها وخفض إنتاج البروتين دون أي آثار ضارة واضحة. يحاول علماء آخرون إخراج exosomes من سوائل الجسم وتحليل محتوياتها لتشخيص السرطان أو نشر exosomes لإثارة الاستجابات المناعية ضد الأورام.

أخيرًا ، عثرت مجموعة فيلهلم وآخرون على خيوط تربط معًا الإنزيمات بالمئات أو الآلاف - وهو ما يكفي ، في بعض الحالات ، لتمتد تقريبًا إلى الخلية بأكملها. أحد الإنزيمات المكونة للخيوط التي وجدها فريق ويلهلم هو CTP synthase ، الذي يصنع لبنة بناء لـ DNA و RNA 16. اكتشف فريقان آخران نفس الخيوط في ذباب الفاكهة والبكتيريا في نفس الوقت تقريبًا 17،18. أطلق عليها أحد الباحثين ، جي لونج ليو ، عالِم بيولوجيا الخلية في وحدة الجينوم الوظيفية التابعة لمجلس البحوث الطبية بجامعة أكسفورد ، اسم السيتوفيدية (أو `` ثعابين الخلية '') بسبب أشكالها الشبيهة بالأفعى في خلايا الذباب. يشتبه فيلهلم في أن الباحثين وجدوا نفس الخيوط في الثمانينيات لكنهم لم يتعرفوا على البروتين.

يقترح فيلهلم أن هذه الهياكل يمكن أن تسمح للخلية بتشغيل وإيقاف الإنزيمات بشكل جماعي. على سبيل المثال ، إذا كانت الإنزيمات الموجودة في الشعيرة غير نشطة ، يمكن للخلية تنشيطها جميعًا عن طريق إذابة الشريط.

في بعض البكتيريا ، يبدو أن خيوط الإنزيم تخدم أيضًا غرضًا هيكليًا ، مثل خيوط الأكتين التي تشكل جزءًا من الهيكل الخلوي في الخلايا الأكثر تعقيدًا. عندما درس زيمر جيتاي ، عالم الأحياء الخلوية بجامعة برينستون في نيو جيرسي ، وزملاؤه الهياكل في بكتيريا على شكل فاصلة تسمى Caulobacter الهلال، وجدوا أن خيوط CTP-synthase أبقت انحناء الخلايا تحت السيطرة. إذا كان هناك القليل جدًا من الإنزيم ، فإن الخلايا تلتف بإحكام إذا كان هناك الكثير ، فإنها تستقيم 18.

يقول جيتاي إنه ليس من الواضح سبب أهمية الانحناء بالنسبة للبكتيريا ، لكن النتائج تشير إلى أن الخلايا ربما تكون قد اختارت خيوط إنزيمية مشتركة للحفاظ على شكل الخلية. يشتبه الباحثون بالفعل في أن الأكتين مرتبط بإنزيم هيكسوكيناز. يقول جيتاي إنه من الممكن أن يكون الهيكل الخلوي قد نشأ من خيوط تشكلت في الأصل لتنظيم عملية التمثيل الغذائي للخلية.

على الرغم من أن الغرض من بعض هذه الهياكل الناشئة وأهميتها لم يتضح بعد ، إلا أن البحث يوضح أن فعل مراقبة الخلايا ومحتوياتها لا يزال على قيد الحياة وبصحة جيدة. يقول ديفيس: "إن الاستكشاف هو أحد الجوانب الرئيسية لعمل علم عظيم". "أعتقد أن هناك قدرًا هائلاً نتعلمه فقط من خلال المشاهدة."


التكنولوجيا الحيوية

التكنولوجيا الحيوية ، الإصدار الثاني يتعامل مع التكنولوجيا الحيوية الحديثة من الأساس الجزيئي ، والذي نما من زيادة الفهم الكيميائي الحيوي لعلم الوراثة وعلم وظائف الأعضاء. باستخدام مصطلحات مباشرة وأقل تقنية ، يقدم كلارك وبازديرنيك كل فصل بمفاهيم أساسية تتطور إلى تطبيقات أكثر تحديدًا وتفصيلاً. يغطي هذا النص المحدث مجالًا واسعًا من الموضوعات بما في ذلك الطب الشرعي وأخلاقيات علم الأحياء والتكنولوجيا الحيوية النانوية باستخدام الرسوم التوضيحية الملونة والتطبيقات الموجزة. بالإضافة إلى ذلك ، يدمج الكتاب المقالات البحثية الأولية الحديثة ذات الصلة لكل فصل ، والتي يتم تقديمها على موقع الويب المصاحب. توضح المقالات المفاهيم أو التطبيقات الرئيسية للمفاهيم المقدمة في الفصل ، مما يسمح للقارئ برؤية كيف أن المعرفة التأسيسية في هذا الكتاب المدرسي تصل إلى البحث الأولي. يساعد هذا الكتاب القراء على فهم ماهية التكنولوجيا الحيوية الجزيئية في الواقع كنظام علمي ، وكيف يتم إجراء البحث في هذا المجال ، وكيف يمكن لهذه التكنولوجيا أن تؤثر على المستقبل.

التكنولوجيا الحيوية ، الإصدار الثاني يتعامل مع التكنولوجيا الحيوية الحديثة من الأساس الجزيئي ، والذي نما من زيادة الفهم الكيميائي الحيوي لعلم الوراثة وعلم وظائف الأعضاء. باستخدام مصطلحات مباشرة وأقل تقنية ، يقدم كلارك وبازديرنيك كل فصل بمفاهيم أساسية تتطور إلى تطبيقات أكثر تحديدًا وتفصيلاً. يغطي هذا النص المحدث مجالًا واسعًا من الموضوعات بما في ذلك الطب الشرعي وأخلاقيات علم الأحياء والتكنولوجيا الحيوية النانوية باستخدام الرسوم التوضيحية الملونة والتطبيقات الموجزة. بالإضافة إلى ذلك ، يدمج الكتاب المقالات البحثية الأولية الحديثة ذات الصلة لكل فصل ، والتي يتم تقديمها على موقع الويب المصاحب. توضح المقالات المفاهيم أو التطبيقات الرئيسية للمفاهيم المقدمة في الفصل ، مما يسمح للقارئ برؤية كيف أن المعرفة التأسيسية في هذا الكتاب المدرسي تصل إلى البحث الأولي. يساعد هذا الكتاب القراء على فهم ماهية التكنولوجيا الحيوية الجزيئية في الواقع كنظام علمي ، وكيف يتم إجراء البحث في هذا المجال ، وكيف يمكن لهذه التكنولوجيا أن تؤثر على المستقبل.


التسمية: تخليق البروتين

في الماضي ، استخدمت تلوين النسخ لتعزيز مفهوم العقيدة المركزية ، حيث يوضح كيف يتم تحويل الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي الذي ينتقل إلى الريبوسومات حيث يتم تكوين البروتين من الأحماض الأمينية الفردية التي تحمل على نقل الحمض النووي الريبي.

لا تعمل ورقة عمل التلوين هذه بشكل جيد للمتعلمين عن بُعد خلال جائحة 2020 ، لذلك قمت بإنشاء بديل السحب والإفلات حيث يمكن للطلاب تسمية الصور. هناك ثلاث شرائح حول هذا النشاط ، تعرض الشريحتان الأوليان صورًا للعملية والشريحة الأخيرة تطلب من الطلاب الإجابة عن أسئلة نصية تصف أجزاء مختلفة من العملية. على سبيل المثال: & # 8220 ما هو دور tRNA في العملية؟ & # 8221

يمكن للطلاب أيضًا التدرب على ورقة العمل هذه حول علم الوراثة لمرض الخلايا المنجلية والتي تتناول تفاصيل أكثر حول العلاقة بين البروتينات ووظائف تلك البروتينات. يمكن أن يؤدي التبديل الفردي في القاعدة إلى البروتين غير الوظيفي الموجود في الهيموجلوبين. هناك أيضًا نشرة ملصقات مماثلة ولكنها مصممة للطلاب للقيام بها على الورق في الفصل.


مساهمات المؤلفين

المراجع الأول: Jerzy Jurka ، معهد المعلومات الوراثية

هذه ورقة مباشرة تستكشف الآثار الهامة للوراثة بوساطة البريون للعقيدة المركزية.

لدي فقط بعض التعليقات البسيطة:

قد يكون من المفيد اقتباس مقال ألان إي بوسارد حول نفس الموضوع [75] ، وإبراز الحجج الرئيسية الجديدة التي تم تقديمها في المقالة الحالية.

رد المؤلف: يبدو أن مقال بوسارد هو تسمية خاطئة من حيث أن المؤلف وضع العقيدة المركزية في العنوان ولكنه لا يفحصها حقًا فيما يتعلق بخصائص البريونات. تستكشف مقالته بدلاً من ذلك السمات اللاماركية لميراث البريون وهي بالتأكيد ذات أهمية لجوانبها التاريخية.

أعتقد أنه يجب على المؤلف أيضًا التعليق على تحرير RNA في قسم "look-forward" ، على سبيل المثال [76].

رد المؤلف: هذا التعليق موضع تقدير ، يتم طرح نقطة مثيرة للاهتمام هنا. على الرغم من أنه فيما يتعلق بتحرير RNA أو أخطاء النسخ ، فإن الكيان المتحول الفعلي هو RNA بدلاً من البروتين ، فإن التأثير الصافي على الوراثة هو نفسه مع أخطاء الترجمة. على نحو فعال ، يمكن بالفعل إنشاء نسخة من تأثير التطلع إلى الأمام عن طريق تحرير الحمض النووي الريبي ، مع التحرير العشوائي الذي يخلق تباينًا يمكن إصلاحه لاحقًا في الجينوم من خلال التباين الجيني المتقارب. لقد قمت بتضمين بيان بهذا المعنى في النسخة المنقحة من المخطوطة. الأمر نفسه يتعلق بأخطاء النسخ. لسوء الحظ ، فإن تقرير التحرير الشامل من قبل Li et al.[76]قد تم اختراقها إلى هذا الحد[77–79]أنه أصبح من الصعب تفسير هذه الملاحظات.

أخيرًا ، أوصي بتضمين مقال سيرجي جي إنجي فيشتوموف وآخرون. [16] ، يتضمن ذلك منظورًا تاريخيًا فريدًا حول "التباين غير المتأصل" الذي يعود تاريخه إلى كيربيشنيكوف.

رد المؤلف: استشهدت بمقال Inge-Vechtomov et al. كمراجعة لكن قراءتي مرة أخرى هي أن هذا يتعلق بالوراثة القائمة على البروتين وليس انتهاكات للعقيدة المركزية.

المراجع 2: Pierre Pontarotti ، Universités de Provence et de la Méditerranée

في هذه المراجعة / النظرة المستقبلية ، درس المؤلف الافتراض القائل بأن المعلومات يمكن أن تنشأ من البروتين إلى البروتين ومن الأنماط الظاهرية إلى الحمض النووي. وسلط المؤلف أيضًا الضوء على أن "انتهاك العقيدة المركزية" و "الوراثة الوراثية عبر الأجيال" هما ظاهرتان مختلفتان ، حتى لو كان من الممكن ربطهما في وقت ما. على الرغم من أن هذه النقطة تبدو واضحة ، إلا أن هذا التوضيح ضروري (التقيت بالعديد من العلماء الذين يخلطون بين المفهومين). في رأيي ، أعتقد أن السؤال الرئيسي الذي طرحه المؤلف: "هل العقيدة المركزية لا تزال قائمة؟" مناسب. يحتاج المحققون حقًا إلى تجاوز العقائد العلمية. لكننا سنظل بحاجة إلى اقتراح مناهج قوية لاختبار فرضيات جديدة.

المراجع 3: يورجن بروسيوس ، جامعة مونستر

يتساءل المؤلف عن العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية ، لأن التعديل الهيكلي للبروتينات الشبيهة بالبريون قد يكون له تأثير (أكثر شمولية) على التعبير وحتى هيكل المنتجات الجينية. تستند الفكرة إلى البيانات التي تم الحصول عليها من دراسات البروتينات الشبيهة بالخميرة ، على سبيل المثال ، بروتين Sup35 الذي يعمل عادةً كعامل إنهاء ترجمة. ومع ذلك ، عند عزله في الأميلويد ، وبالتالي غير قابل للذوبان وغير نشط ، فإن نقصه يسمح بقراءة أكواد الإنهاء في الرنا المرسال.

يضع المؤلف مثل هذه الاستراتيجيات لزيادة القابلية للتطور في فئة التطور شبه اللاماركي. مثل معظم الظواهر في علم الأحياء ، فإن التشابه مع نمط التطور لاماركي يكمن في مكان ما في سلسلة متصلة تتراوح من الظاهر بالكاد إلى القوي جدًا. في رأيي ، فإن الاستطالة المحتملة لعديد الببتيدات تقع في النهاية الضعيفة جدًا لسلسلة نمط لامارك للتطور ، وليست بعيدة جدًا عن الطفرات العشوائية للنيوكليوتيدات ، لأن هذه العملية تكاد تكون غير موجهة.

رد المؤلف: لن أجادل بقوة في هذه النقطة. تنتمي الآليات "شبه اللاماركية" بالتأكيد إلى سلسلة الظواهر التطورية ، من الظواهر العشوائية إلى الحتمية[67]. إن الطابع اللاماركي لهذه القراءة ليس محور المقالة الحالية التي تدور حول نقل المعلومات من البروتين إلى الجينوم ، حيث يبدو أن القراءة تؤدي إلى تكثيف مثل هذا النقل.

بالإضافة إلى ذلك ، تميل معظم S. cerevisiae 3′-UTRs إلى أن تكون قصيرة ، وعادة ما يتراوح حجمها من 50 إلى 200 نيوكليوتيد ، بمتوسط ​​طول يبلغ 121 nt [80]. هل ينبغي أن يكون امتداد C-terminal ORF حقًا جزءًا من "تأثير التطلع إلى الأمام" [50] لأوقات التوتر ، فهل يمكن للمرء ألا يلاحظ وجود أكواد الإيقاف الحسنة النية القاصية ، وهي حفظ أعلى قليلاً للوضعين الأولين في الكودونات ذات الصلة؟

رد المؤلف: هذه حقا ، حقا فكرة مثيرة للاهتمام. Yes, in principle, one should expect some degree of purifying selection in the sequences downstream of stop codons. However, because readthrough is not frequent, the effect could be quite weak so that its detection would require sophisticated statistical analysis of large data sets. To the best of my knowledge, no one has shown that such conservation does not exist (a difficult task as well). This seems to be well worth investigating.

Furthermore, messenger RNAs transcribed from genes containing mutations that generate aberrant extended 3′ untranslated regions are degraded by nonsense mediated decay (NMD) [81–83]. Even if NMD was suppressed by an additional stress induced mechanism, the C-termini of proteins usually are the least conserved parts of a protein and often can be altered or extended without functional consequences [84]. Once more, the action of prions apparently do not have an effect on their own expression or C-terminal extension. Due to this undirected nature, I would place prion formation to the weak end of the continuum concerning quasi-Lamarckian mode of evolution. Something similar could be said about modification of nucleic acids, most prominently methylation of DNA in control regions of genes, as this process seems to be not specifically directed. However should the link between prenatal nutrient deprivation in humans and adiposity in later life - in conjunction with the findings that reduced methylation of the insulin like growth factor II gene (IGF2) is the underlying molecular mechanism for this effect – become substantiated, at least some of these epigenetic effects due to methylation changes could be placed closer to the opposite end of the continuum [85–87]. Animal studies will be essential to rigorously test these observations initially made in human populations. The case of the prokaryotic CRISPR-cas system of defense against mobile elements including plasmids and viruses is an interesting and much stronger case as covered by the author in a previous publication [67]. Nevertheless, a stochastic event and not the need for viral defense lead to integration and antisense transcription of part of the invader’s genome. The fortuitous beneficiary effect of, e.g., antiviral protection was of selective advantage and became fixed. As mentioned in the review of this Koonin/Wolf article, in my view, the examples that most closely resemble Lamarckism or quasi-Lamarckism stem from several ongoing transitions in our own lineage, namely vertical and horizontal transmission of memes [88, 89] and at the level of genes through our potential (not yet realized) to direct acquired knowledge about genotype/phenotype relationships into our own genome in a precise and specific manner via genetic engineering [90–92].

Author’s response: These comments are appreciated. I find memetics to be of much interest and promise. However, in my view, this field of enquiry is outside evolutionary biology sensu strictu.

The Central Dogma of Molecular Biology is, in my opinion, still untouched as there is no reverse translation. This would change if a mutation in a given protein including a translational readthrough beyond the stop codon directly would lead to a nucleotide change that converts said stop codon into one that encodes an amino acid. My own problem with the Central Dogma of Molecular Biology is different, more trivial, and based on the depiction of DNA and not RNA topping the hierarchy [93].

Author’s response: This is a key conceptual point that is addressed in the main text of the present article but is worth pondering again. True, to the best of our knowledge, there is no reverse translation but this is not what the Central Dogma is about. Quoting Crick[1]: ‘The central dogma of molecular biology deals with the detailed residue-by-residue transfer of sequential information. It states that such information cannot be transferred back from protein to either protein or nucleic acid.’ So Crick was fully explicit in formulating the Central Dogma as a ‘law’ of information transfer in biological systems not as a statement about specific reaction paths. It is remarkable that, although evolution failed to find ways to reverse transcription, it has found means to circumvent this irreversibility through completely different mechanism, and so after all, to reverse the direction of the information flow. As for the “more trivial” aspect, it is certainly indisputable that the diversity of RNA roles in biology, in particular in shaping genomes via retrotransposition, was vastly under-appreciated 40 years ago (and might not be fully appreciated yet).


شاهد الفيديو: اتجاهات المنهج الأسلوبي والاختلافات بين الدراسة اللسانية والأسلوبية. (كانون الثاني 2022).