فرآیند مولکولی (بخش اول)

تنظیم مولکولی می تواند همراه با تغییر در محتوای ژنتیکی سلول، کنترل بیان ژن و یا تنظیم مستقیم فعالیت مولکول های عمل کننده صورت گیرد.

در مطالب قبل دانستید که، وقتی mRNA تولید می شود، اطلاعات موجود در توالی نوکلئوتیدی این مولکول جهت ساختن پروتئین استفاده می شود. در اینجا نیز توضیحاتی درباره تنظیم فرآیند مولکولی خواهیم داد.

موجود زنده یک سیستم پیچیده است و فعالیت های آن در سطوح مختلف کنترل می شوند. یکی از جنبه های مهم هومئوستازی جانداران، برقراری یک حالت پایا یا توازن بین (تولید) و (حذف) می باشد که در همه سطوح (از جمله در سطح مولکول ها و سلول ها) دیده می شود. عدم توازن می تواند به ناهنجاری هایی مانند بیماری بیانجامد.

تعداد اطلاعات موجود در یاخته‌های یوکاریوتی خیلی بیشتر از پروکاریوت ها می باشد. فرصت عمل در جایگاه‌های متفاوت از هسته سلول تا سیتوپلاسم برای تنظیم کننده‌ها نیز بیش از پروکاریوت ها است. اطلاعات ژنتیکی در یوکاریوت ها در ساختارهای کروموزومی که اغلب پیچیدگی زیادی دارند نهفته است و رونویسی و بروز ژن ها در آنها کاهش تراکم قبلی این ساختار را ایجاب می‌کند.

در یک سلول، برهمکنش های تنظیمی شبکه ای پیچیده و درهم تنیده تشکیل داده اند. هر فرآیند مولکولی در سلول به روش های گوناگون کنترل می شود. توازن شدت اثر این روش ها، شدت نهایی فرآیند را تعیین می کنند. برای مثال، فرآیندی مانند الحاق یک وزیکول ترشحی به غشای پلاسمایی می تواند با وضعیت متابولیک سلول، زمان (موقعیت سلول در چرخه سلولی)، شرایط بستره بیرون سلولی، شرایط محیط (از جمله غلظت یون ها و بود یا نبود مولکول های نشان در محیط)، موقعیت سلول در بافت و در میان سلول های مجاور، وضعیت بیان ژن های مختلف رمز کننده طیف وسیعی از پروتئین ها (که ممکن است هر یک نقشی مستقیم یا غیر مستقیم در این فرآیند داشته باشند)، وضعیت و ترکیب غشا و ... تنظیم شود. می توان گفت هر فرآیندی در سلول، توسط تمام فرآیندهای دیگر تنظیم می گردد.

استراتژی های عمده ای برای تنظیم مولکولی شناخته شده اند. این استراتژی ها طی تاریخ تکاملی زندگی به شکل امروزی خود تکامل یافته اند و همچنان در حال تکامل می باشند.

* برای نمونه، یک استراتژی تنظیمی، وجود شکل های مختلف یک پروتئین (موسوم به ایزومرها) یا وجود اعضای مختلف یک خانواده پروتئینی در سلول است. این اجازه را می دهد که هر یک از این پروتئین ها بتواند در مکان و در زمان مناسب خود بیان شود و فعالیت کنند. به این ترتیب، یکی از روش های تنظیم، تغییر محتوای ژنتیکی می باشد که با جهش، نوآرایی و مکانیزم های دیگر رخ می دهد. مکانیزم های متعددی نیز برای حفظ تمامیت ژنتیکی سلول وجود دارد که در عین حال اجازه می دهند ماده ژنتیک جهش پیدا کند. سایر روش های تنظیمی به نحوی از محتوای ژنتیکی منشا می گیرند.

* یکی از محورهای مهم تنظیم مولکولی، تنظیم بیان ژن در سطوح مختلف آن (مانند رونویسی) می باشد. بیشتر سلول های بدن یک جاندار پر سلولی محتوای ژنتیکی یکسانی دارند، ولی مجموعه متفاوتی از ژن ها  با شدت های متفاوت در آنها بیان می شود و بنابراین فعالیت های متفاوتی نیز در آنها انجام می گیرد، بنابراین بیان ژن هم به طبیعت سلول (محتوای ژنتیکی و پیشینه سلول) و هم به محیط پیرامون آن بستگی دارد. برای مثال، هر سلول مجموعه ای از ویژگی های اپی ژنتیک مانند وضعیت متیلاسیون DNA و یا هیستون ها را دارد که بیان ژن های آن را کنترل می کند، از طرفی مولکول های نشان (مانند هورمون ها) می توانند برخی ژن ها را روشن و برخی را خاموش کنند.

منبع: http://daneshnameh.roshd.ir

تنظیم کننده: محبوبه همت