|
این مطلب از بخش آموزش وبسایت المپیاد زیستشناسی رشد،انتخاب شده که با فرمت pdf نیز در وبسایت المپیاد رشدموجود میباشد. برای مشاهده این موضوعات در وبسایت المپیاد، به آدرس فهرست مطالب زیستشناسی مراجعه کنید. همچنین میتوانید با کلیک اینجا ، با ویژگیهای بخش آموزش این وبسایت آشنا شوید. |
پروتئین RecA سبب ایجاد ساختمان هالیدی در لوله آزمایش میشود
با آنکه پروتئین RecA ابتدا سبب انتقال تنها یک رشته DNA به درون یک مارپیچ مضاعف DNA میشود، ولی تعویض رشته در نهایت در مورد هر دو رشته صورت میگیرد. در شکل 1 مشاهده میگردد که پروتئین RecA سبب ایجاد یک مفصل نوترکیبی کامل بین دو مارپیچ مضاعف یکسان در لوله آزمایش میشود. در انتهای یکی از مارپیچهای مضاعف فوق شکافی وجود دارد که سبب شروع عمل تبادل رشته میگردد. هنگامی که جفت شدن دو رشته DNA به وسیله پروتیئن RecA از این نقطه شروع میشود جابجا شدن رشتهها به تمام نواحی مارپیچ سرایت مینماید (ر.ک. به شکل1c ). بدین ترتیب با باز شدن تدریجی مارپیچ مضاعف بالایی در سمت چپ شکاف، مارپیچ دو رگه جدیدی در سمت راست محل تقاطع (مفصل) تشکیل میگردد (ر.ک. به شکل1d ). گفته میشود که در این مرحله پروتئین RecA در سمت چپ ناحیه تبادل، مارپیچ چهار رشتهای مرکب از دو مارپیچ مضاعف اولیه را بوجود میآورد و از این طریق سرعت تعویض رشتهها افزایش یافته و بدین ترتیب محل تقاطع به تمام نواحی جلوتر سرایت مینماید (شکل2).
 |
| نقش پیشنهادی یک مارپیچ فرضی چهاررشتهای DNA در نوترکیبی. (a) این ساختمان همتراز دو مولکول DNA کاملاً دو رشتهای موجود در شکل 1 است، با این تفاوت که در این شکل دو قطعه DNA همولوگ در ناحیه تعویض به صورت مارپیچ چهار رشتهای نشان داده شدهاند و ضمناً در همین ناحیه پروتئین RecA مشخص شده است. (b) چگونگی عمل پروتئین RecA در تبادل متقابل رشتهها. این عمل احتمالاً از طریق تشکیل یک DNA حد واسط از چهار رشته تشکیل شده است صورت میگیرد. |
مطالبی که تا کنون گفته شد، در مورد چگونگی نوترکیبی در لوله آزمایش بود سئوالی که اکنون مطرح است این است که چگونه نوترکیبی میتواند در سلول اتفاق بیفتد. در اینجا نیز با اتصال پروتئین RecA به محل شکاف موجود در DNA، عمل نوترکیبی شروع میشود ولی مسئله این است که اگر شکاف در یک انتهای DNA نباشد (بلکه در هر جای دیگر آن باشد) عمل نوترکیبی چگونه انجام میشود؟ برای توضیح این عمل مدل اصلاح شدهای از مدل قبلی (در مورد نوترکیبی در لوله آزمایش که در شکل1 نشان داده شده است) پیشنهاد گردیده است.
 |
| مدل واکنش پروتئین RecA در ایجاد مفاصل نوترکیبی در لوله آزمایش. دو رشته DNA اولیه یکسان هستند با این تفاوت که در انتهای یک شکاف وجود دارد یعنی DNA به صورت تکرشتهای در آمده است. عکس الکترون میکروسکوپی حاصل این نوترکیبی را نشان میدهد. |
بر طبق این مدل باید بریدگی در DNA هدف (سالم) بوجود آید. با ایجاد بریدگی فوق یک انتهای آزاد ایجاد میشود و بدین ترتیب رشتهها میتوانند در یکدیگر تداخل کرده و مارپیچهای دو رگه را ایجاد نمایند. به نظر ما هنگامی که دو DNA همولوگ کنار یکدیگر قرار گرفتند، نخست اتصال ضعیفی بین یکی از رشتههای DNA سالم و قسمتی از رشته DNA آسیب دیده (شکل3 ) در محل شکاف برقرار میشود، سپس یک آنزیم نوکلئاز در محل فوق (محل تشکیل DNA دو رگه اولیه) برشی ایجاد میکند و بتدریج رشتهها جابجا میشوند و همانگونه که در مدل قبل گفته شد مفصل تقاطع رشتهها بوجود میآید. روش دیگر، استفاده از آنزیم RecC است (که در قسمت بعدی به طور کامل معرفی خواهد شد). این آنزیم قادر است یک DNA تکرشتهای با یک انتهای آزاد ایجاد نماید. این DNA میتواند با مارپیچ مضاعف DNA همولوگ خود جفت شود (به صورتی که در شکل2 در مورد نوترکیبی در لوله آزمایش نشان داده شده است). با ایجاد قطع در DNA، یکی از رشتهها از مارپیچ مضاعف جدا میگردد و با مهاجرت نقطه انشعاب مفصل هالیدی میتواند تشکیل شود.
 |
| مسیر احتمالی شروع نوترکیبی در یک سلول در محل یک شکاف. در اینجا شکاف فوق، مجاور منطقهای آسیب دیده نشان داده شده است. در این ناحیه به دلیل تغییر شیمیایی بازها، DNA نتواسته است به عنوان الگو عمل نماید، بنابراین در این ناحیه همانندسازی صورت نگرفته که این امر سبب ایجاد شکاف در آن شده است. همانگونه که ملاحظه میشود در ناحیه شکاف، رشته DNA بصورت تکرشتهای میباشد صدمات وارد به DNA و چگونگی ترمیم آنها در فصل بعد توضیح داده شده است. |