books hierarchy

الهيكل الأولي

إن الطفرة الغير المترادفة التي تحدث على مستوى الجينوم أو النسخ هي تلك التي تؤدي إلى تغيير في تسلسل الحمض الأميني في منتج البروتين. يشير التركيب الأساسي للبروتين إلى تسلسل الحمض الأميني. إن استبدال حمض أميني آخر بآخر يمكن أن يضعف وظيفة البروتين والبنية الثلاثية، ولكن قد تكون آثاره ضئيلة أو محتملة اعتمادًا على مدى ارتباط خواص الأحماض الأمينية المشاركة في التبادل. يمكن أن يؤدي الإدخال السابق لأوانه لـ كودون التوقف (وهي طفرة لا قيمة لها) إلى تغيير البنية الأساسية للبروتين. في هذه الحالة، يتم إنتاج بروتين مبتور. تعتمد وظيفة البروتين وطيّها على الموضع الذي تم فيه إدخال كودون الإيقاف وفقدان كمية وتكوين التسلسل.

على العكس، فإن الطفرات الصامتة هي طفرات لا يتم فيها تغيير تسلسل الحمض الأميني. و تؤدي هذه الطفرات إلى تغيير واحد من الأحرف في الشفرة الثلاثية التي تمثل الكودون، ولكن على الرغم من تغيير القاعدة الواحدة، فإن الأحماض الأمينية المشفرة تبقى دون تغيير أو مشابهة في الخواص الكيميائية الحيوية. هذا هو المسموح به من قبل الانحطاط من الشفرة الوراثية.

تاريخيا، كان يعتقد أن الطفرات الصامتة ذات أهمية ضئيلة. ومع ذلك، تشير الأبحاث الحديثة إلى أن مثل هذه التعديلات في الشفرة الثلاثية تؤثر في كفاءة ترجمة البروتين وطي البروتين وظائفه.

علاوة على ذلك، يعد التغيير في البنية الأولية أمرًا مهمّا بشكل كبير لأن البنية الثلاثية الأساسية الكاملة للبروتين تعتمد على البنية الأولية. تم إجراء هذا الاكتشاف من خلال سلسلة من التجارب في الستينات من القرن العشرين اكتشفت أن ريبونوكولاز (انزيم لتفكيك الحمض النووي) مخفضة ومشوهه في شكلها الغير مكتمل ويمكن أن تكون في شكلها الثالث الأصلي. البنية الثلاثية للبروتين هي سلسلة بوليببتيد مطوية بالكامل مع جميع مجموعات الطاردة للماء المطوية.

الهيكل الثانوي

تقوم الطفرات الصامتة بتغير الهيكل الثانوي من الحمض النووي الريبوي المرسال mRNA.

تتكون البنية الثانوية للبروتينات من التفاعلات بين ذرات العمود الفقري لسلسلة الببتيد، باستثناء المجموعات R. أحد الأنواع الشائعة من التراكيب الثانوية هو حلزون ألفا، وهو عبارة عن حلزون يميني ينتج من روابط هيدروجينية بين مخلوط الحمض الأميني nth وبقايا الأحماض الأمينيةn+4th. النوع الاخر الشائع في التركيب الثانوي هو صفائح بيتا، وهي يظهر بالتواء يميني يمكن ان يكون متوازيا أو غير متوازيا اعتمادا على اتجاه الببتيدات المرتبطة، ويتكون من روابط هيدروجينية بين الكاربونيل والمجموعات الامينية من العمود الفقري لسلالتين من البوليببتيد.

يحتوي الحمض النووي الريبوي المرسال mRNA. على بنية ثانوية ليست بالضرورة خطية مثل بنية الحمض النووي، وبالتالي فإن الشكل الذي يصاحب الترابط التكميلي في البنية يمكن أن يكون له تأثيرات كبيرة. على سبيل المثال، إذا كان جزيء الحمض النووي الريبوي المرسال mRNA غير مستقر نسبياً، فإنه يمكن أن يتحلل سريعاً بواسطة الإنزيمات في السيتوبلازم. إذا كان جزيء الحمض النووي الريبي ثابتًا إلى حد كبير، وكانت الروابط التكميلية قوية ومقاومة للتفريغ قبل الترجمة، فقد يكون الجين تحت التعبير. يؤثر استخدام الكودون على استقرار الحمض النووي الريبوي المرسال mRNA.

علاوة على ذلك، بما أن جميع الكائنات تحتوي على شفرة جينية مختلفة اختلافًا طفيفًا، فإن هياكل الحمض الريبي النووي المرسال mRNA تختلف بشكل طفيف أيضًا، ومع ذلك، أجريت دراسات متعددة تبين أن جميع تراكيب الحمض النووي الريبوي المرسال mRNA المطوية بشكل صحيح تعتمد على التسلسل الأساسي لسلسلة الببتيد. وأن البنية يتم الاحتفاظ بها من قبل النوكليوتيد النسبية في منشأ الخلية. كما تم اكتشاف أن بنية الثانوية للحمض النووي الريبوي المرسال mRNA مهمة لعمليات الخلية مثل الاستقرار والترجمة. الفكرة العامة هي أن المجالات الوظيفية للحمض النووي الريبوي المرسال mRNA تطوى على بعضها البعض. في حين أن بدء وانتهاء الكودون في بعض المناطق تكون أكثر استرخاء، والتي يمكن أن تساعد في الإشارة إلى البدء والإنهاء في الترجمة.

إذا توقف الريبوسوم الوشيك بسبب عقدة في الحمض النووي الريبي RNA، فمن المحتمل أن يكون لبوليببتيد وقتًا كافيًا للدخول في بنية غير أصلية قبل أن يضيف جزيء الحمض النووي الريبي الناقل [tRNA] حمضًا أمينيًا آخر. وقد تؤثر الطفرات الصامتة أيضًا على التضفير أو التحكم في النسخ.

الهيكل الثلاثي

تؤثر الطفرات الصامتة على طي البروتين ووظيفته. عادة يمكن إعادة تكديس البروتين بمساعدة من الوصيفات الجزيئية. وعادة ينتج الحمض النووي الريبوي RNA بروتينين مشدودين شائعين عن طريق الالتصاق ببعضهما البعض ويصبحان عالقين في مواصفات مختلفة، ولديه صعوبة في التفرُّد على بنية ثالثة بسبب الهياكل المنافسة الأخرى. بروتينات الحمض النووي الريبوي RNA يمكن ان تساعد في حل مشاكل طيّ الحمض النووي الريبوي RNA ومع ذلك، عندما تحدث طفرة صامتة في سلسلة الحمض النووي الريبوي المرسال mRNA، لا ترتبط هذه المرافقات بشكل مناسب بالجزيء ولا تستطيع إعادة توجيه الحمض النووي الريبوي المرسال mRNA إلى الطية الصحيحة.

تشير الأبحاث الحديثة إلى أن الطفرات الصامتة يمكن أن يكون لها تأثير على بنية البروتين وعلى النشاط اللاحق. ويمكن تغيير معدل وتوقيت طي البروتين، مما قد يؤدي إلى الضعف الوظيفي.