Məlumat

3.4D: RNT növləri - Biologiya

3.4D: RNT növləri - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

RNT transkripsiya və tərcümə prosesləri ilə DNT tərəfindən təmin edilən koddan zülallar əmələ gətirən nuklein turşusudur.

Öyrənmə Məqsədləri

  • RNT-nin quruluşunu və funksiyasını təsvir edin

Əsas Nöqtələr

  • RNT-dəki azot əsaslarına adenin (A), guanin (G), sitozin (C) və urasil (U) daxildir.
  • Messenger RNT (mRNA) kodu DNT-dən ribosomlara daşıyır, transfer RNT (tRNA) isə həmin kodu lazımlı formaya çevirir.
  • Ribosomlar tRNT və rRNT-nin zülalları birləşdirdiyi yerlərdir.
  • RNT DNT-dən fərqlənir ki, tək zəncirlidir, timin əvəzinə urasil var, hüceyrənin bütün funksiyalarını idarə etmək əvəzinə zülalların əmələ gəlməsi kodunu daşıyır və dezoksiriboza əvəzinə beş karbonlu şəkər kimi riboza malikdir.

Əsas Şərtlər

  • kodon: zülal sintezi və ya tərcüməsi zamanı xüsusi amin turşusunu kodlayan üç bitişik nukleotidin ardıcıllığı
  • transkripsiya: DNT-nin rəhbərliyi altında RNT sintezi

RNT strukturu və funksiyası

Nuklein turşularının iki əsas növü deoksiribonuklein turşusu (DNT) və ribonuklein turşusudur (RNT). DNT bütün canlı orqanizmlərdə olan genetik materialdır və eukaryotların nüvəsində, xloroplastlarda və mitoxondrilərdə olur. Prokaryotlarda DNT membran zərfində qapalı deyil.

Digər növ nuklein turşusu, RNT, əsasən protein sintezində iştirak edir. DNT-də olduğu kimi, RNT də nukleotidlər adlanan monomerlərdən ibarətdir. Hər bir nukleotid üç komponentdən ibarətdir: azotlu əsas, riboza adlanan pentoza (beş karbonlu) şəkər və fosfat qrupu. Bir nukleotiddəki hər bir azotlu əsas bir və ya bir neçə fosfat qrupuna bağlı olan bir şəkər molekuluna bağlıdır.

RNT-də azotlu əsaslar DNT-dən bir qədər fərqlənir. Adenin (A), guanin (G) və sitozin (C) mövcuddur, lakin timin (T) əvəzinə urasil (U) adlı pirimidin adeninlə cütləşir. RNT DNT-nin ikiqat spiral ilə müqayisədə tək zəncirli molekuldur.

DNT molekulları heç vaxt nüvəni tərk etmir, əksinə hüceyrənin qalan hissəsi ilə əlaqə saxlamaq üçün bir vasitəçidən istifadə edirlər. Bu vasitəçi messenger RNT-dir (mRNA). Zülalların yaradılması lazım olduqda, mRNT nüvəyə daxil olur və DNT zəncirlərindən birinə yapışır. Tamamlayıcı olmaqla, RNT-nin azot əsaslarının ardıcıllığı DNT-nin əksinədir. Buna transkripsiya deyilir. Məsələn, DNT zəncirində TCCAAGTC oxunursa, mRNT zəncirində AGGUUCAG oxunur. Daha sonra mRNT kodu nüvədən zülalların yığılması üçün ribosomlar adlanan orqanellərə daşıyır.

mRNT ribosomlara çatdıqdan sonra təlimatları birbaşa oxumurlar. Bunun əvəzinə, transfer RNT (tRNA) adlanan başqa bir RNT növü mRNT-dən məlumatları lazımlı formaya çevirməlidir. tRNT mRNT-yə bağlanır, lakin əks əsas cütləşmələri ilə. Sonra kodon adlanan üç əsas dəstində ardıcıllığı oxuyur. A,C,U,G-nin (məsələn, AAA, AAU, GGC və s.) hər mümkün üç hərf düzümü xüsusi bir təlimatdır və bu təlimatların və amin turşularının uyğunluğu “genetik kod” kimi tanınır. Kodda istisnalar və ya dəyişikliklər olsa da, standart genetik kod əksər orqanizmlərdə doğrudur.

Ribosom nəhəng bir sıxac kimi fəaliyyət göstərir, bütün oyunçuları yerində saxlayır və həm xəbərçi və transfer RNT-ləri arasında əsasların cütləşməsini, həm də amin turşuları arasında kimyəvi əlaqəni asanlaşdırır. Ribosomda ribosomda fəaliyyət göstərdikləri üçün ribosomal RNT (rRNT) kimi tanınan xüsusi alt bölmələr var. Bu alt bölmələr müəyyən bir zülal yaratmaq üçün göstərişlər daşımır (yəni, onlar mesajçı RNT deyillər), əksinə mRNA-lardan zülal hazırlamaq üçün istifadə olunan ribosom mexanizmlərinin ayrılmaz hissəsidir. mRNT-dəki təlimatları oxuyaraq zülalların əmələ gəlməsi ümumiyyətlə “tərcümə” kimi tanınır.


RNT biologiyasının tarixi

Biologiyada çoxsaylı əsas kəşflər RNT (ribonuklein turşusu), o cümlədən biokimya, genetika, mikrobiologiya, molekulyar biologiya, molekulyar təkamül və struktur biologiya sahələrində əsas işlərdən ibarət tədqiqatlar nəticəsində ortaya çıxdı. 2010-cu ildən etibarən 30 alim RNT tədqiqatlarını əhatə edən eksperimental işlərə görə Nobel mükafatına layiq görülüb. Bu məqalədə yüksək bioloji əhəmiyyətə malik olan xüsusi kəşflər müzakirə olunur.

Əlaqədar məlumat üçün Molekulyar Biologiyanın Tarixi və Genetika Tarixi məqalələrinə baxın. Ümumi məlumat üçün RNT və nuklein turşusu haqqında məqalələrə baxın.


RNT növləri (ribonuklein turşusu) | Biokimya

RNT-lərin bir çox növləri var, lakin onun üç növü burada təsvir edilmişdir: 1. Ribosomal RNT (rRNA) 2. Messenger RNT (mRNA) 3. Transfer RNT (tRNT).

Tip # 1. Ribosomal RNT (rRNT):

Qeyri-genetik RNT-lər DNT şablonunda sintez olunur və nüvə və sitoplazmada mövcuddur. Buna görə də, rRNT-nin əsas ardıcıllığı və onların sintez olunduğu DNT hissəsi tamamlayıcıdır. Prokaryotlarda rRNT DNT-nin ribosomal DNT adlanan hissəsində, eukaryotlarda isə nüvə DNT-si olan nüvədə əmələ gəlir.

rRNA-lar ribosomlarda olur və quru kütlənin 40-60%-ni təşkil edir. Ümumiyyətlə, hüceyrənin ümumi RNT-nin təxminən 80%-ni təşkil edir. Ribosom zülallardan və RNT-dən ibarətdir. Ribosomlar 8OS (eukariotlarda rast gəlinir) və 55S (onurğalıların mitoxondriyasında olur) kimi müxtəlif növlərə malikdir.

Prokaryotların 70S ribosomları 5OS və 30S olmaqla iki alt hissədən ibarətdir. SOS alt bölməsində 23S və 5S rRNT, 30S alt bölməsi isə 16S rRNT-dən ibarətdir.

8OS ribosomu 60S və 40S alt bölməsindən ibarətdir. Bitkilərin hər iki alt bölməsində rRNT növləri heyvanlarınkından fərqlənir (Cədvəl 5.6).

rRNT, spiral bölgələr yaratmaq üçün müəyyən nöqtələrdə bükülən tək zəncirli bir molekuldur. Spiral bölgədə əsas cütlərin əksəriyyəti bir-birini tamamlayır və hidrogen bağları ilə bağlıdır. Bükülməmiş tək telli bölgələrdə tamamlayıcı əsaslar yoxdur. Buna görə də rRNT-də purin: pirimidin nisbəti bərabər deyil. rRNT canlı hüceyrədə təxminən iki nəsil mövcuddur.

Növ # 2. Messenger RNT (mRNA):

mRNT DNT şablonu üzərində transkripsiya edilir və buna görə də DNT-nin genetik məlumatını daşıyır. İlk dəfə Francis Jacob və Jacques Monod (1961) ribosomlarda zülal sintezi üçün DNT-nin transkriptlərini daşımaq üçün mRNT adını təklif etdilər.

Hüceyrədəki mRNT-nin ümumi populyasiyası ümumi hüceyrə RNT-nin 5-10%-i arasında dəyişir, çünki mRNT növləri qısa ömürlüdür, çünki bunlar ribonukleaza fermenti tərəfindən ribonukleotidlərə parçalanır. E.coli-də mRNT-lərin bəziləri təxminən iki dəqiqə canlı qalır. Buna görə də hüceyrə bir anda yüksək miqdarda mRNT ehtiva etmir. Bunun əksinə olaraq, eukariotların mRNA-ları metabolik cəhətdən sabitdir.

mRNT-nin ölçüsü dəyişir. Ən kiçik zülalın tərkibində təxminən 50 amin turşusu var (monokistronik mRNT mol və şyekullar üçün lazım olan 50 × 3 = 150 nukleotid). Tipik olaraq zülalda 300-600 amin turşusu (900-1800 nukleotid uzunluğunda mRNT) var. Prokaryotlarda polikistronik mRNT monosistronik mRNT-dən daha çox yayılmışdır və 3000-8000 nukleotid ehtiva edir. Polikistronik mRNT adətən spacers adlanan 10 əsas uzunluğunda intersistronik ardıcıllığı ehtiva edir.

mRNT-nin çökmə əmsalı 8S-dir və orta molekulyar çəkisi 500.000 ilə 1.00.000 arasında dəyişir. Onlar bir geni təmsil etdikləri üçün onların uzunluğu və molekulyar çəkisi dəyişir, çünki bir gen 100-1500 nukleotid ehtiva edir. mRNA-lar genlər tərəfindən transkripsiya edilir, buna görə də fərdi mRNT tək bir geni təmsil edir.

Buna görə də bir hüceyrədə genlər qədər mRNT olacaq və hər mRNT bir-birindən fərqlənir. Taylor (1979) eukaryotik mRNT-lərin təcrid olunmasını nəzərdən keçirmişdir. Kozak (1983) prokaryotlarda, eukariotlarda və orqanoidlərdə zülal sintezinin başlanmasının müqayisəli hesabatını vermişdir.

Polikistronik mRNT-nin birinci polipeptid zəncirinin sintezinin başlanması 5-in sonundan yüzlərlə nukleotidin başlaya bilər. Tərcümə edilməmiş RNT-nin kodlaşdırma bölgəsindən əvvəl bölməsi lider adlanır. Tərcümə edilməmiş ardıcıllıqlar adətən hər iki 5′ və 3′ sonunda formalaşır.

mRNA-lar həmişə tək zəncirli formada qaldıqları üçün büküldükdən sonra bioloji aktivliyi poza bilər. Bununla belə, rulonlarda tamamlayıcı əsaslar yoxdur. Kozak (1991) tərcümənin başlanğıcını modullaşdıran eukaryotik mRNT-lərin struktur xüsusiyyətlərini müzakirə etmişdir.

Prokaryotik və eukaryotik mRNT-nin quruluşu Şəkil 5.12-də (A-C) göstərilmişdir və aşağıda müzakirə edilmişdir:

Eukariotların və heyvan viruslarının əksəriyyətində mRNT-nin 5-ci ucunda dörd nukleotiddən hər hansı birinin metilləşməsindən sonra əmələ gələn qapaq var. Məsələn, mRNT-də m7G (5′) ppp (5′)N var, burada m7G metilquanozindir və (5′)ppp(5′) bazaya (N) bağlı 5-5′ trifosfatı təmsil edir. ) 5′ sonunda. mRNT bu qapağın köməyi ilə ribosoma bağlanır. Buna görə də zülal sintezini idarə edir.

Bakterial mRNT-də 5′ qapaq yoxdur. Bunun əvəzinə onlar mRNT molekullarının bir neçə yerində meydana gələn təxminən altı nukleotid uzunluğunda xüsusi bir ribosom bağlama yerini ehtiva edirlər. Bunlar AUC-dən yuxarı 4 nukleotiddə yerləşir. Bakterial mRNT-də mRNT zəncirinin daxili hissəsində Shine-Dalqarno ardıcıllığı adlanan çoxlu ribosom bağlama yerləri ola bilər ki, bunların hər biri fərqli bir zülalın sintezi ilə nəticələnir.

(ii) Kodlaşdırılmayan Regionlar:

İki kodlaşdırılmayan bölgə var, əvvəlcə qapaq, ikincisi isə son kodonu. Kodlaşdırılmayan bölgə (NCI) təxminən 10-100 nukleotid uzunluğunda və A və G qalıqları ilə zəngindir, halbuki NC2 50-150 nukleotid uzunluğundadır və AAUAAA qalıqlarını ehtiva edir. Hər iki kodlaşdırılmayan bölgə proteini tərcümə etmir.

(iii) Başlanğıc Kodonu:

Həm prokaryotlarda, həm də eukariotlarda zülal sintezini başlatan başlanğıc kodonu (AUG) mövcuddur. Bakterial ribosomlar, eukaryotik ribosomlardan fərqli olaraq, protein sintezini başlatmaq üçün mRNT-nin daxili hissəsindəki başlanğıc kodonlarına birbaşa bağlanır.

(iv) Kodlaşdırma Bölgəsi:

Bu, təxminən 1500 nukleotid uzunluğunda olan mRNT-nin ən vacib bölgəsidir. Bu bölgə bir neçə ribosomla bağlandıqdan sonra uzun bir protein zəncirini tərcümə edir. mRNT zəncirinin bir neçə ribosomla birləşməsinə poliribosom deyilir.

Buna görə də, bakterial mRNA-lar ümumiyyətlə polikistronik mRNA adlanır, yəni eyni mRNT molekulundan ayrıca tərcümə olunan çoxlu zülalları kodlayırlar. Eukaryotik mRNA-lar adətən monosistronikdir, yəni hər mRNT molekuluna yalnız bir növ polipeptid zəncirinə çevrilir.

(v) Son Kodon:

Zülal sintezini dayandırmaq üçün siqnal vermək üçün son kodonu tələb olunur. Eukariotlarda xitam kodonları tərcümə prosesini, yəni zülal sintezi prosesini dayandıran UAA, UAG və ya UGA-dır.

(vi) Poli (A) Ardıcıllığı:

NC2 eukaryotik mRNT-də poli (A) ardıcıllığı izlənilir. Prokaryotik mRNA-larda poli (A) yoxdur. 200-250 nukleotidin poliadenilat və ya poli (A) ardıcıllığı mRNT-nin 3-8217OH ucunda mövcuddur. Nüvə daxilində mRNT olduqda poli (A) ardıcıllıqları əlavə edilir. Poli (A) ardıcıllığının tərcümədə funksiyası məlum deyil.

№ 3 yazın. Transfer RNT (tRNA) və ya həll olunan RNT (sRNA):

Sitoplazmada zülal sintezi üçün lazım olan iyirmi müxtəlif amin turşusu mövcuddur. Zülal meydana gətirmək üçün uyğun bir amin turşusu birləşdirilmədən əvvəl RNT-yə bağlanaraq aktivləşdirilir. Aktivləşdirmə üçün enerji tələbatı ATP-dən ödənilir.

Amin turşusu hovuzundan bir amin turşusu köçürə bilən, aminoasil tRNA sintetaza fermentinin iştirakı ilə yalnız bir amin turşusu ilə birləşmə qabiliyyətinə malik olan və mRNT-nin kodonunu tanıyan RNT-yə tRNT və ya sRNT deyilir.

Hər bir amin turşusu üçün fərqli tRNT var. Çox güman ki, sitoplazmada 20 müxtəlif tRNT mövcuddur. Lakin bir çox hallarda hər bir amin turşusu üçün birdən çox tRNT növü mövcuddur. Buna görə də amin turşularından daha çox tRNT var. Məsələn, bakteriya hüceyrəsində 100-ə yaxın tRNT növü olur.

mRNT, tək bir amin turşusunu təyin edən kodon adlanan üç nukleotidin hər birinin kodlarını ehtiva edir. tRNT molekulları mRNT-də kodlanmış mesajı oxuyur. Buna görə də tRNT molekulları genetik kodun tərcüməçisi kimi çıxış edir.

tRNT sitoplazmada həll olunur və hətta 1,00,000 q-da çökmək üçün çox kiçikdir. Onun molekulyar çəkisi 25.000 ilə 30.000 D arasında dəyişir və çökmə əmsalı 3,85-dir. Ümumi sitoplazmik RNT-nin 10-20%-ni təşkil edir. Bunlar DNT şablonunda nüvədə parçalanma mərhələsinin sonunda ümumi DNT-nin yalnız 0,025%-i qədər sintez olunur.

DNT şablonunda tRNT sintezi bitdiyi üçün tRNA fosforilaza fermenti tərəfindən amin turşusu yaxınlığından asılı olmayaraq hər bir molekulun 3' ucuna ribonukleotidin bir hissəsi (5'CCA3') əlavə edilir. mRNT və rRNT ilə müqayisədə tRNT-nin xüsusi xüsusiyyətidir.

tRNT molekulları 5 → 3′ uclarında tək zəncirdə düzülmüş təxminən 70-93% nukleotidlərdən ibarətdir. Bu sstRNA müəyyən bölgələrdə tək zəncirli ilgək ilə ikiqat zəncir əmələ gətirir. 3′ sonu – CCA ardıcıllığı və 5′ sonu G və ya C ilə bitir.

tRNT-də mövcud olan A, G, C və U əsaslarına əlavə olaraq bəzi qeyri-adi əsaslara da rast gəlinir. Bu qeyri-adi əsaslar digər RNT-lərdə yoxdur. Qeyri-adi əsaslar xüsusi kimyəvi modifikasiya ilə, məsələn, metil (-CH3) 3-metil sitozin və ya 1-metilquanozin əmələ gətirmək üçün qruplaşma, adenozinin inozinə dezaminasiyası, urasilin dihidrourasilə qədər azaldılması və ya urasilin psevdourasilə yenidən təşkili.

Digər qeyri-adi əsaslar metil quanin (Gme), dimetil quanin (Gme2), metil sitozin (Cme), ribotimin (T), psevduridin (Ѱ), dihidrouridin (DHU, H).2U, U2), inozin (I) və metilinozin (Ime).

Əsasların əksəriyyəti Watson və Crick'in modelinə uyğun olaraq cütləşir, lakin qeyri-adi əsaslar hidrogen bağlanmasında iştirak edən bu mövqelərin dəyişdirilməsi və ya dəyişməsi səbəbindən dəyişikliklərə səbəb olmadığı üçün deyil. Qeyri-adi əsaslar tRNT molekullarını RNAase tərəfindən parçalanmaqdan qoruyur. Nəticədə, tRNT-də bir neçə əsas olmayan qoşalaşmış döngələr əmələ gəlir.

tRNT-nin yonca yarpağı modeli:

İlk dəfə R. Holley (1968) tRNT-nin bir neçə məlum funksiyalarını ehtiva edən maya tRNA alanin (tRNA ala) üçün yonca yarpağı modelini hazırladı. Bu model yaxşı qəbul edildi.

Tipik yonca yarpağı modeli Şəkil 5.13-də göstərilmişdir ki, bu da aşağıdakı xüsusiyyətləri ortaya qoyur:

(i) Bütün tRNT molekulunun tək polinükleotid zənciri beş qol əmələ gətirmək üçün öz üzərinə qatlanır, məsələn. qəbuledici qolu, DHU qolu, antikodon qolu, dəyişən qolu və T|/C qolu. Qol gövdə və ilgəkdən ibarətdir. Akseptor qolu istisna olmaqla, digər qollar müvafiq gövdə və ilgəkdən ibarətdir.

(ii) Akseptor gövdəsi 7 əsas cütü və 4 qoşalaşmamış əsasdan ibarətdir, qoşalaşmamış əsaslar 3-cü uc və ya polinükleotid zəncirində üç -CCA bazası və dördüncü dəyişən purin (A və ya G) ehtiva edir. Son qalıq olan adenil turşusu (A) amin turşusunun bağlanma yeri kimi çıxış edir. tRNT-nin 5-ci ucu ya (G) ya da (C) ehtiva edir.

(iii) DHU (dihidrouridin) halqası 7-12 qoşalaşmamış əsas təşkil edir və amin turşusunu aktivləşdirən ferment aminoasil tRNA sintetazasının tanınması üçün yer kimi çıxış edir. Döngədə cəmi 15-18 nukleotiddən (3-4 əsas cütü və 7-11 qoşalaşmamış əsas) ibarətdir. Quanin qalıqlarının hər iki tərəfində iki dəyişən bölgə a və P var. Bu iki bölgədə 1-3 nukleotid, çox vaxt pirimidinlər var.

(iv) Bütün tRNT molekulları antikodon halqasında müxtəlif nukleotid üçlü kodonları ehtiva edir. Buna antikodon və ya kodon tanınma yeri də deyilir. mRNT molekulunun müvafiq üçlü kodonuna tamamlayıcıdır.

Antikodon gövdəsi 5 əsas cütdən, antikodon halqasında isə 7 qoşalaşmamış nukleotid var. Orta üç nukleotid mRNT molekulunun üç tamamlayıcı əsasını müəyyən edən antikodon rolunu oynayır. Antikodonun 3-cü yan zəncirində hiper modifikasiya olunmuş purin (HPu) var.

(v) tRNT həmçinin 5 baza cütündən ibarət gövdədən və psevduridin də daxil olmaqla 7 qoşalaşmamış əsasdan ibarət bir döngədən ibarət TѰC qoluna malikdir. TΨC döngəsi 5′ → 3′ istiqamətində TΨC ardıcıllığından ibarətdir. TΨC qolunun ribosom tanıma sahəsi var və tRNT molekullarını ribosoma bağlayır.

(vi) Uzun zəncirli bəzi tRNA-larda antikodon qolu ilə TΨ qolu arasında dəyişən əlavə qol var. Dəyişən qolda gövdə ola bilər və ya olmaya da bilər. Elektron fotomikroqraf tRNT-nin üçüncü strukturunu aşkar edir, burada müxtəlif əzalar ayrı-ayrılıqda akseptor tərəfindən formalaşır, TΨC və DHU qolları və antikodon qolu görünür (Şəkil 5.14). Hidrogen bağları ilə əmələ gələn bu üzvlər əsaslarla riboza-fosfat onurğası arasında və onurğa sümüyünün qalıqları arasında yerləşir.

Zülal sintezini başlatan tRNT başlatıcı tRNT adlanır. Eukariotların initator tRNT-si prokariotlardan fərqlənir. tRNT metionini eukaryotik protein sintezində başlanğıc amin turşusu və prokaryotlarda N-formil metionini təyin edir. Buna görə də, bu iki amin turşusuna xas olan iki tRNA metionil tRNA-dır (tRNA/-met). Bu iki tRNA bir-birindən fərqlənir.


RNT biologiyası hüceyrə şəxsiyyətinin və sağlamlığının açarını təmin edir

Pre-mRNT-dən saç sancağı döngəsi. Nükleobazlar (yaşıl) və riboza-fosfat onurğası (mavi) vurğulanır. Qeyd edək ki, bu, öz üzərinə qatlanan tək bir RNT zənciridir. Kredit: Vossman/ Vikipediya

İki kağız Genom Tədqiqatı FANTOM Konsorsiumu tərəfindən müxtəlif onurğalı növlərində hüceyrə tiplərini tənzimləyən əsas tənzimləyici şəbəkələr və RNT-nin hüceyrə funksiyası və şəxsiyyətinin tənzimləyicisi kimi rolu haqqında yeni anlayışlar təqdim etdilər.

FANTOM Konsorsiumu genomikadan kənara çıxmaq və transkriptom kimi tanınan RNT-ni araşdırmaq üçün iki onillik əvvəl RIKEN-də yaradılmışdır. Transkriptomu başa düşmək biologiyada gələcək irəliləyişlər üçün çox vacibdir, çünki bədənimizdəki hüceyrələr eyni genomik DNT-ni paylaşsalar da, onların müxtəlifliyi 400-dən çox növ müəyyən edilmiş və daha çoxunun mövcud olduğu düşünülən RNT tərkibinə aiddir. Beləliklə, RNT-nin necə ifadə olunduğunu başa düşmək, hər bir hüceyrə növünün spesifik transkripsiya proqramlarını aktivləşdirməklə onun fərqli funksiyasını, morfologiyasını və davranışını necə qurduğunu başa düşmək üçün açardır. Bu gün nəşr olunan hər iki tədqiqat RIKEN-də yeni nəsil sekvenserlərdən istifadə edərək transkriptomun profilini çıxarmaq üçün hazırlanmış CAGE texnologiyasına əsaslanırdı.

İlk tədqiqat (Alam və başqaları) insan, siçan, siçovul, it və toyuqda uyğun gələn ilkin hüceyrə tiplərindən əldə edilən transkriptom məlumatlarını müqayisə edir. Qrup eyni hüceyrə növü üçün CAGE ilə ölçülən transkriptomun növlər arasında əhəmiyyətli dərəcədə fərqləndiyini aşkar etsə də, növlər arasında ümumi olan hər bir hüceyrə tipini müəyyən edən əsas tənzimləyici şəbəkəni müəyyən etdilər. Ümumiyyətlə, hüceyrə nüvəsində RNT biologiyasında iştirak edən məhsulları kodlayan genlərin növdən asılı olmayaraq eyni hüceyrə tipində ardıcıl olaraq aktivləşdiyi aşkar edilmişdir. Məqalənin müvafiq müəllifi Michiel de Hoon'a görə, "Biz nüvə daxilində fəaliyyət göstərən genləri müəyyən etdik, onların istifadəsi 100 milyonlarla illik təkamül dövründə qorunub saxlanılmışdır. Digər tərəfdən, ilk növbədə hüceyrələr arasında ünsiyyətdə fəaliyyət göstərən genlər bir-birindən ayrılmış və bir-birindən ayrılmışdır. Fərqli növlərdə fərqli şəkildə istifadə olunurdu, bu da hər bir növün fərqli fenotipinin böyük dərəcədə bir orqanizmdəki hüceyrələrin bir-biri ilə ünsiyyət qurma tərzinə görə olduğunu göstərir.

Layihənin ən son nəşri olan FANTOM 6-nın bir hissəsi olan ikinci tədqiqat (Ramilowski J., Yip CW., et al.) məməlilərdə zülal kodlaşdıran genləri üstələyən, lakin funksiyası daha çox olan insan uzun kodlaşdırmayan RNT-lərinə baxdı. hələ də zəif başa düşülüb. Tədqiqatçılar avtomatlaşdırılmış robot sistemindən istifadə edərək insan fibroblast hüceyrələrində bastırmaq üçün 300-ə yaxın uzun kodlaşdırılmayan RNT-ni seçərək hədəf seçdilər və hüceyrələrin həm hüceyrə, həm də molekulyar səviyyədə necə reaksiya verdiyini müşahidə etmək üçün canlı hüceyrə təsvirini CAGE ilə birləşdirdilər. Bu tədqiqatın müvafiq müəlliflərindən biri olan Jay Shin vurğuladı ki, "təcrübə dizaynımızdakı qərəzləri azaltmaq üçün səylərimizi mümkün qədər avtomatlaşdırmaq və qalanları tez bir zamanda müəyyən etmək və düzəltmək çox vacibdir". Təhlillərə əsasən, uzun kodlaşdırmayan RNT-lərin yüzdə 25-dən çoxunun hüceyrə böyüməsinə və morfologiyasına, həmçinin xərçəngdə vacib olan hüceyrə miqrasiyasına təsir göstərdiyi aşkar edilmişdir. Təəccüblüdür ki, eyni uzun kodlaşdırılmayan RNT-nin müxtəlif izoformalarını (variantlarını) hədəfə almaq, dərindən fərqli hüceyrə və molekulyar fenotiplərə gətirib çıxardı ki, bu da hüceyrə tərəfindən istehsal olunan hər bir uzun kodlaşdırmayan RNT izoformunun özünəməxsus tənzimləmə funksiyasına malik ola biləcəyi ilə bağlı şirnikləndirici fərziyyəyə səbəb oldu. .

Tədqiqatın ilk müəlliflərindən biri olan Jordan Ramilowski'nin sözlərinə görə, "Hər bir uzun kodlaşdırmayan RNT-nin sıxışdırılmasından sonra hüceyrələrin molekulyar vəziyyətinin dərin CAGE profili bizə görünməmiş bir sürətlə uzun kodlaşdırmayan RNT-lərin funksional analizini aparmağa imkan verdi. səviyyədədir və RNT biologiyasının təfərrüatlı tədqiqi və anlaşılması və onun insan sağlamlığının yaxşılaşdırılması üçün potensial tətbiqi üçün dəyərli mənbə təmin edir."

Piero Carninci şərh etdi ki, "bu, hələ də pilot layihə olsa da, nəticələr lncRNA-ların geniş çeşidli hüceyrə proseslərində və funksiyalarında iştirak etdiyini göstərir ki, bu da bu tədqiqatların daha geniş sayda hüceyrə və lncRNA-ya genişlənməsinə şərait yaradır. Biz həyəcanlıyıq. Təxminən 15 il əvvəl kəşf edildikdə tez-tez 'zibil' hesab edilən bu RNT-lərin funksional olduqlarının tez-tez sübut olunduğunu görmək.Biz həmçinin hesab edirik ki, nomenklatura onların rolunu daha yaxşı əks etdirən terminologiyaya keçməlidir. "tənzimləyici RNT" və ya "struktur RNT".

Yulong Song et al. Sens-antisens miRNA cütləri mükəmməl qarşılıqlı tənzimləmə dövrəsini təşkil edir, Genom Tədqiqatı (2020). DOI: 10.1101/gr.257121.119


RNT alimləri neyronların inkişafında iştirak edən bir çox geni müəyyən edirlər

Neyronlar çox mürəkkəb və unikal hüceyrə bölünməsi seriyasından yaranır. Məsələn, meyvə milçəklərində proses ana hüceyrələrə (əcdad hüceyrələr) bölünən kök hüceyrələrlə başlayır, daha sonra neyronlara çevrilən prekursor hüceyrələrə bölünür.

Tibb fakültəsinin Biofizika (LS&A) və Hüceyrə və İnkişaf Biologiyası şöbələrində aspirant Naycel Miçki və köməkçi professor Dawen Cainin rəhbərlik etdiyi Miçiqan Universitetinin (UM) bir qrupu, bir çox genləri müəyyən etdi. meyvə milçəklərinin neyron inkişafı və bu kontekstdə əvvəllər heç vaxt təsvir edilməmişdi.

Meyvə milçəkləri (Drosophila), siçanlar və insanlar arasında bir çox genlər qorunduğundan, milçəklərdə öyrənilənlər digər növləri, o cümlədən insanları daha yaxşı başa düşmək üçün bir model ola bilər. "İndi biz milçəklərdə bu neyrogenez formasında hansı genlərin iştirak etdiyini bildiyimiz üçün onları digər növlərdə axtarıb onları sınaqdan keçirə bilərik. Biz UM-da çoxlu orqanizmlər üzərində işləyirik və orqanizmlər arasında sorğu-sual etmək potensialımız var. "Michki izah edir. "Məncə, gördüyümüz iş xəstəliklər haqqında məlumat verəcək digər işlərdən xəbərdar olan çoxlu sayda əsərlərdən biridir" dedi Michki. "Buna görə də biz bu kimi fundamental tədqiqatlar edirik."

Milçəklər, həmçinin neyron hüceyrələrinin inkişafında əlaqəli rolları ilə milçək genlərinin daha əhatəli siyahısına sahib olmaqdan faydalana biləcək bir çox müxtəlif tədqiqat növlərində istifadə olunur.

Kəşf

Neyronlar, neyronlara çevrilməzdən əvvəl kütləvi şəkildə çoxaldan kök hüceyrələrdən hazırlanır. İnsan beynində bu proses milyardlarla hüceyrəni əhatə edən son dərəcə mürəkkəbdir. Milçək beynində proses daha sadədir, bütün beyin üçün təxminən 200 kök hüceyrə var. Daha kiçik miqyas, başdan sona neyron hüceyrə bölünməsi prosesinin incə təhlilinə imkan verir.

Milçəklərdə, kök hüceyrə bölündükdə, başqa bir kök hüceyrə və bir əcdad hüceyrə verir. Bu sonuncu bölündükdə, yalnız bir dəfə bölünən və iki neyron meydana gətirən sözdə öncül hüceyrə yaradır. Genlər bu istehsal prosesini idarə edərək hüceyrələrə ya bölünməyi -- və hansı hüceyrə növünü istehsal etməyi -- ya da bölünməyi dayandırmağı əmr edir.

Bu günə qədər bu neyron inkişaf prosesini idarə edən genlərdən yalnız bir neçəsi müəyyən edilmişdir və bu nəşrdə Hüceyrə hesabatları, elm adamları iştirak edən daha çox genləri xarakterizə etdilər. Neyronun inkişafı prosesinin qrafiki boyunca UM komandası hansı genlərin iştirak etdiyini və nə qədər müddətə dəqiq qeyd edə bildi.

Xüsusilə, atalar mərhələsində elm adamları hər bir əcdadın bu xüsusi genləri hansı "növ neyron" edəcəyini təyin etmək üçün bu mərhələdə vacib olan üç geni müəyyən etdilər. Onlar həmçinin hüceyrə çoxalma prosesini tənzimləmək üçün bilinən əvvəllər məlum olan marker genlərini təsdiqlədilər.

Onlar öz analiz texnikasını neyron inkişafı prosesinin digər mərhələlərinə tətbiq etdikdə, əlavə genlərin ifadəsini də qeyd etdilər. Bununla belə, bu genlərin neyron inkişafı prosesinin müxtəlif mərhələlərində niyə ifadədə yüksəldiyi və bu fərqli addımlarda əslində hansı rol oynadığı hələ də məlum deyil. Cai deyir: "İndi bir çox namizəd gen müəyyən edilib, biz onların neyronların yetişməsi və taleyin müəyyən edilməsi prosesində oynadığı rolları araşdırırıq". "Biz həmçinin milçək beynindəki molekulyar mənzərənin dinamik dəyişikliklərini göstərmək üçün digər inkişaf zaman nöqtələrini araşdırmaqdan məmnunuq."

"Bu iş kök hüceyrə nəslini fərqli neyron tiplərinə necə proqramlaşdırmaq, eləcə də qeyri-neyron hüceyrə növlərini neyronlara necə transdiferensasiya etmək barədə zəngin məlumat təqdim edir. Bu tapıntılar normal beyin inkişafının başa düşülməsinə əhəmiyyətli təsir göstərəcək. Neyron regenerasiyası təbabətində" Cai Laboratoriyası ilə əməkdaşlıq edən UM Həyat Elmləri İnstitutunun professoru Cheng-Yu Lee əlavə edir.

Texnikalar

Bu tədqiqat əsasən yüksək məhsuldarlıqlı tək hüceyrəli RNT sıralama üsullarına əsaslanır. Alimlər meyvə milçəklərinin beyinlərindən tək hüceyrələr götürərək RNT-ni ardıcıllıqla sıraladılar və cəmi bir gündə yüzlərlə gigabayt məlumat əldə etdilər. RNT ardıcıllığından onlar hər bir neyronun inkişaf mərhələsini təyin edə bilirdilər. "Biz indi bu prosesin RNT səviyyəsində necə getdiyini çox yaxşı başa düşürük" deyir Michki.

Komanda həmçinin bu müxtəlif RNT-lərin beyində ifadə olunduğu yeri müəyyənləşdirmək üçün ənənəvi mikroskop müşahidələrindən istifadə edib. "Silico analiz və in situ kəşfiyyatda birləşmə bizim ardıcıllaşdırma nəticələrimizin keyfiyyətini təsdiqləmir, həm də tək hüceyrə dissosiasiya prosesində itirilən namizəd genlərin məkan və zaman əlaqəsini bərpa edir" dedi Cai.

Tədqiqatlarının əvvəlində alimlər açıq mənbəli proqram təminatı ilə böyük məlumat dəstini təhlil ediblər. Daha sonra onlar mövcud kompüter xidmətlərindən istifadəni asanlaşdıran və təkrarlanma qabiliyyətini sınamağa imkan verən portal (MiCV) hazırladılar. Bu portal müxtəlif orqanlardan hüceyrə və gen məlumatlarının təhlili üçün istifadə edilə bilər və kompüter proqramlaşdırma təcrübəsi tələb etmir. "MiCV kimi alətlər ilk dəfə bu tip tədqiqatlar aparan və məlumatlarından tez bir zamanda yeni fərziyyələr yaratmaq istəyən tədqiqatçılar üçün çox güclü ola bilər" dedi Michki. "Bu, məlumatların təhlili üçün çox vaxta, eləcə də məsləhətçi haqları ilə bağlı xərclərə qənaət edir. Yekun məqsəd alimlərə bəzən qorxulu məlumatların təhlili alətlərinə deyil, öz tədqiqatlarına daha çox diqqət ayırmağa imkan verməkdir." MiCV aləti hazırda kommersiyalaşdırılır.


RNT sintetik biologiyası

RNT molekulları digər nuklein turşuları, zülallar və kiçik molekullarla qarşılıqlı təsirinə görə hüceyrədə mühüm və müxtəlif tənzimləyici rol oynayır. Bu təbii çox yönlülükdən ilhamlanan tədqiqatçılar yeni bioloji funksiyaları olan RNT molekullarını tərtib etdilər. Son iki ildə sintetik biologiya sahəsində səylər gen ifadəsini tənzimləyə bilən yeni, sintetik RNT komponentləri istehsal etmişdir. in vivo əsasən bakteriya və mayada, miqyaslana bilən və proqramlaşdırıla bilən hüceyrə davranışı üçün zəmin yaradır. Bu inkişaf etməkdə olan sahə üçün təxirəsalınmaz problemlərə mühəndis RNT sistemlərinin mürəkkəbliyini artırmaq üçün hesablama və istiqamətləndirilmiş təkamül üsullarının necə tətbiq oluna biləcəyini, habelə bu cür sistemlərin məməli sistemlərə geniş şəkildə necə genişləndirilə biləcəyini müəyyən etmək daxildir. Əlavə problemlərə hüceyrədaxili və ətraf mühit stimullarının sensoru olmaq üçün RNT molekullarının layihələndirilməsi, bioloji şəbəkələrin davranışını araşdırmaq üçün zondlar və dizayn edilmiş hüceyrə idarəetmə sistemlərinin komponentləri daxildir.


Gen Tənzimləmə Şəbəkəsinin Modelləşdirilməsi və Mexanizm Təhlili MikroRNA-Xəstəliklə Əlaqədar Məlumatlar

Haihong Liu, Fang Yan, Sistem Tibbində, 2021

MicroRNA-Xəstəliyi ilə əlaqəli məlumatlar

MikroRNA-lar (miRNA-lar) kiçik kodlaşdırmayan RNT-lər ailəsidir.

22 nt), adətən post-transkripsiya səviyyələrində hədəf mRNT ifadəsinin mənfi tənzimləyiciləri kimi çıxış edir. Onlar əsas cütləşmə yolu ilə hədəf mRNT-nin 3′tərcümə edilməmiş bölgələrinə (UTRs) bağlanır, nəticədə hədəf mRNT-nin parçalanması və ya translyasiya inhibəsi baş verir (Ambros, 2004 Bartel, 2004 Meister və Tuschl, 2004). Bəzi xüsusi hallarda, miRNA-lar müsbət tənzimləyici kimi də fəaliyyət göstərə bilər (Jopling və b., 2005 Vasudevan və b., 2007). İnsan genomunda 1%-4% genlərin miRNA-lar olduğu və tək miRNA-nın 200-ə qədər mRNA-nı tənzimləyə biləcəyi və insan geninin təxminən üçdə birinin miRNA-lar tərəfindən hədəf alına biləcəyi təxmin edilir (Esquela-Kerscher və Slack, 2006 Bandyopadhyay). və b., 2010). Artan sübutlar göstərir ki, miRNA-ların bir çox əsas bioloji proseslərdə, o cümlədən hüceyrə böyüməsi, toxumaların differensasiyası, hüceyrə proliferasiyası və apoptoz, siqnal ötürülməsi, viral infeksiya və s. Buna görə miRNA-nın tənzimlənməsinin pozulması müxtəlif xəstəliklərin səbəbi ola bilər (Esquela-Kerscher və Slack, 2006).

Son illərdə bir çox tədqiqatçılar çox sayda miRNA-xəstəlik assosiasiyasının olduğunu nümayiş etdirdilər və xəstəliklərlə əlaqəli miRNA-ların mexanizmlərinin çox mürəkkəb olduğunu ortaya qoydular. MiRNA-ların mutasiyası aşağı axın hədəf genlərinin disfunksiyası ilə nəticələnir ki, bu da xərçəngin yaranmasına səbəb ola bilər (Xiao) və b., 2012). Buna görə də, bu miRNA-xəstəlik birliklərinin hərtərəfli modelləşdirilməsi və mexanizm təhlili, miRNA-xəstəlik birlikləri haqqında biliklərimiz mükəmməllikdən uzaq olsa da, miRNT və xəstəlik assosiasiyalarının yollarını parçalamaq üçün bizə aydın bir anlayış verəcəkdir. Bununla belə, eksperimental metoddan istifadə edərək xəstəlik-miRNA assosiasiyalarının öyrənilməsi təkcə bahalı, vaxt aparan və enerji sərfiyyatı deyil (Jiang) və b., 2010). Digər tərəfdən, miRNA-lar haqqında çoxlu miqdarda bioloji məlumat istehsal edilmişdir. Buna görə də, ağlabatan bir model yaratmaq və geniş miqyasda potensial xəstəliklərlə əlaqəli miRNA-ları proqnozlaşdırmaq üçün güclü hesablama metodlarını inkişaf etdirmək lazımdır (Çen və b., 2012). Məsələn, iki açıq və əl ilə idarə olunan verilənlər bazası Lu tərəfindən hazırlanmışdır və b. (2008) və Jiang və b. (2009) eksperimental olaraq təsdiqlənmiş miRNA-xəstəlik birliklərinin, yəni İnsan MikroRNT Xəstəlikləri Verilənlər Bazası (HMDD) və miR2Xəstəliyi üçün geniş resurs təmin etmək.


3.4D: RNT növləri - Biologiya

RNT sənədləri altı kateqoriyada nəzərdən keçirəcək: Hesabatlar, Məqalələr, Bioinformatika, Hipotezlər, Metodlar, və Redaktora məktublar. Müəlliflər əlyazmanı təqdim etdikdən sonra kateqoriya təyin etməlidirlər. Hesabatlar document significant new results that lend themselves to succinct presentation (i.e., combined Results and Discussion) and can contain no more than four display items. Reports are evaluated using the same criteria as Articles preliminary observations that require further experimentation to support the major conclusions will not be accepted. There are no explicit length limitations to Articles a "normal" paper will occupy 6-8 printed pages (20-30 double-spaced manuscript pages) however, length is not a criterion for evaluation. Bioinformatika describe computer-based analyses of sequence data or new computer-based tools of interest to RNA scientists. Hypotheses outline novel concepts or new ways of integrating existing data. Metodlar are brief accounts of methodological advances or improvements that are of potential utility to a broad range of RNA researchers. Letters to the Editor are intended as a forum for raising or clarifying issues of specific interest to the RNA community.

In addition to the categories above, RNT publishes Rəylər, Perspektivlər, Mini-Reviews, və Commentaries. Normally, these are by invitation, but presubmission inquiries to the Reviews Editor are welcome.

Submission of a paper implies that it has not been published previously and is not under consideration for publication elsewhere. Closely related papers that are in press elsewhere or that have been or will be submitted elsewhere must be included with the submitted manuscript. It is understood that researchers who submit papers to this journal are prepared to make available to qualified academic researchers materials needed to duplicate their research results (DNA, cell lines, antibodies, microbial strains, mouse lines, etc.). Authors should submit nucleic acid and protein sequences, NMR and X-ray crystallographic data to the appropriate database. Upon acceptance copyright must be assigned to the RNA Society.


The RNA Age: A Primer

Ruth Williams
May 11, 2017

Since nucleic acid research burst onto the scientific scene in the 1950s, DNA has been the star of the show. RNA&mdashwith the exception of forms such as ribosomal RNAs (rRNAs) and transfer RNAs (tRNAs)&mdashhas largely been considered the mere messenger between the all-important DNA and its protein products. Indeed, it was given that very name!

&ldquo[DNA] was thought of as the top of the information flow,&rdquo says biochemist Julia Salzman of Stanford University. &ldquoBut that view is starting to become more and more questioned in the community.&rdquo

In the last couple of decades, new areas of RNA research have been springing up left and right&mdasheach one offering surprising insights into this intriguing molecule. Along with booms in the fields of long noncoding RNAs (lncRNAs), microRNAs (miRNAs), and RNA interference (RNAi), researchers have discovered and explored CRISPR RNAs, enhancer RNAs, and, most recently&mdashSalzman&rsquos specialty&mdashcircular RNAs.


3.4D: Types of RNA - Biology

This brain cell database contains a survey of biological features derived from single cell data, from both human and mouse. It is part of a multi-year project to create a census of cells in the mammalian brain.

The database contains electrophysiological, morphological, and transcriptomic data measured from individual cells, as well as models simulating cell activity. Thus far, data generation has focused on select areas of cerebral cortex, and thalamic neurons.

Browse electrophysiological response data and reconstructed neuronal morphologies using the Cell Feature Search tool. Single cell gene expression data is described on the RNA-Seq Data page.

Use the Allen Software Development Kit (SDK) to programmatically access and analyze raw data, and to run models.

Data can be downloaded by selecting individual experiments in the Cell Feature Search tool, by accessing transcriptomic RNA-Seq files, or through the Allen SDK or API.

Single Cells from Human Brain

Cells are acquired from donated ex vivo brain tissue dissected from temporal or frontal lobes, based on anatomical annotations described in The Allen Human Brain Reference Atlas. For electrophysiological and morphological analyses in the cortex, cells are selected based on soma shape and laminar location.

For transcriptomic analysis, individual layers of cortex are dissected, and neuronal nuclei are isolated. Laminar sampling is guided by the relative number of neurons present in each layer.

Single Cells from Mouse Brain

Cells are acquired from selected brain areas in the adult mouse. Cells are identified for isolation using transgenic mouse lines harboring fluorescent reporters, with drivers that allow enrichment for cell classes based on marker genes. For electrophysiological and morphological analyses, excitatory cells with layer-enriched distribution and inhibitory cells expressing canonical markers were isolated. Brain areas selected for analysis include subregions from visual cortex, motor cortex and anterior lateral motor cortex (ALM), in the secondary motor area (MOs). Subregions from visual cortex (secondary visual areas) are also included.

For transcriptomic analysis, regional and laminar dissections were performed on specimens from pan-neuronal, pan-excitatory, and pan-inhibitory transgenic lines, to sample comprehensively. Data from the lateral geniculate nucleus (LGd) is also included.