على الرغم من أن السياق العام لعملية بدء الترجمة في بدائية النواة يشابه ذلك الذي يحدث في حقيقية النواة، إلا إن هنالك فروقاً مهمة لا بد من ملاحظتها.

لعل من أهم الفروق هو وجود تسلسل Shine Dalgarno في بدائية النواة وعدم وجود تسلسل مكافئ له في حقيقية النواة. إن العديد من mRNA بدائية النواة هو متعدد السسترون polycistronic، أي تشفر جزيئة الـ mRNA أكثر من سلسلة ببتيدية واحدة . يجب أن يحتوي الـ mRNA متعدد السسترون على عدة كودونات بداية.

وعلى أية حال، يجب أن يحتوي متعدد الببتيد على أكثر من حامض أميني من نوع methionine لا ترد في موقع البداية non-initiating methionine. وفي الشفرة الوراثية  المثالية، فان كودون مثيونين البدء initiating codon والمثيونين الذي لا يرد في البداية  non-initiating methionine  هو AUG .

وللتمييز بينهما تستخدم الكائنات بدائية النواة تسلسل متخصص يقع 5 إلى 10 زوج قاعدي قبل كودون البدء AUG ، في منطقة غير قابلة للترجمة un-translated region (UTR) تقع 5' من النقطة القابلة للترجمة لجزيئة الـ mRNA. يدعى هذا التسلسل المتخصص بتسلسل Shine-Dalgarno نسبة إلى مكتشفه .إن هذا التسلسل الغني بالبيورين يكمل التسلسل الصميمي UCCU للنهاية 3' لجزيئة 16S rRNA(التي تقع في وحدة 30 الثانوية الصغيرة 30S subunit للرايبوسوم).

تتأثر فعالية موقع الارتباط بالرايبوسوم (ribosome binding site (RBS والذي يمتلكه أحد جزئي هذا التسلسل بالطول وبالمحتوى النيوكليوتيدي للجزء الآخر، وهو الجزء الفاصل spacer الذي يفصل بين موقع الارتباط بالرايبوسومات وكودون البدء AUG.

يتضح من هذا بأن تسلسل Shine-Dalgarnos يعمل على اصطفاف جزيئة الـ mRNA على الرايبوسوم في بداية عملية الترجمة وذلك باستخدام الازدواج القاعدي base pairing مع التسلسل المكمل complementary sequence قرب النهاية 3' لجزيئة الـ rRNA (شكل 1). إن هذا التداخل عن طريق الازدواج القاعدي تمكن الرايبوسومات البكتيرية من بدء عملية تخليق البروتين قرب النهاية 5' لجزيئة الـ mRNA.

وبالتناقض من ذلك، ففي الكائنات حقيقية النواة، تميز الرايبوسومات الـ mRNA بواسطة الارتباط بقلنسوته ذات التركيب methylguanosine-7عند النهاية 5' لجزيئة الـ mRNA (شكل 1). ثم يبدأ الرايبوسوم بفحص دقيق للـ mRNA منطلقا من النهاية 5'، إلى أن يصل إلى التسلسل AUG والذي يمثل هنا كودون البدء initiation codon.

شكل (1)  كيفية تمييز كودون البدء في رايبوسومات الخلايا بدائية وحقيقية النواة (تصميم المؤلف)

إن الآلية المستخدمة من قبل الكائنات حقيقية النواة لتمييز كودون البداية AUG ليست واضحة بشكل كامل، ولكن تقترح البحوث بأن رايبوسومات الكائنات حقيقية النواة وببساطة تفحص جزيئة الـ mRNA المرتبطة بها فحصاً دقيقاً (scanning) من قلنسوتها ذات النهاية 5' وتشخص أول كودون من نوع AUG حال عثورها عليه وتعتبره كموقع لبدء عملية الترجمة .إن هذه الآلية توصف بالمعقولة، لأن كل جزيئات mRNA حقيقية النواة تقريباً هي أحادية السسترون (والتي تشفر لببتيد مفرد). يتم تسهيل تشخيص كودون البدء بواسطة وجود تسلسل متفق عليه ( يدعى بتسلسل كوزاك) والذي يحيط كودون البدء، ويتكون مما يقارب من 13 زوج قاعدي (GCCGCCACCAUGG) ، والذي يقع معظمه ضمن منطقة 5' الغير قابلة للترجمة ليقوم بالارتباط وابتداء عملية الترجمة.

يتمثل الفرق الهام الآخر باحتياجات عملية بدء الترجمة في حقيقية النواة إلى عوامل بدء أكثر .والتي هي الأقل عشرة عوامل مختلفة كل منها يؤدي دور متميز في تسهيل عملية بدء الترجمة مقارنة بعوامل البدء الثلاث فقط الموجودة في الخلايا البكتيرية. بينما يتعلق الفرق الثالث بإضافة مجموعة الفورميل إلى أول مثيونين. ففي معظم البكتريا تبدأ الترجمة بالحامض الأميني methionine المحور بالفورميل methionine formyl-modified، بينما في اللبائن (شكل2)، يستخدم الحامض الأميني الـ methionine بصورته الغير محوّرة (ما عدا المايتوكوندريا والكلوروبلاست والتي رايبوسوماتها تشبه تلك الموجودة في البكتريا). وفي الكائنات بدائية النواة، فان إضافة الفورميل إلى الـ methionine في جزيئة الـ tRNA يبدو انه يخدع موقع الببتيد P-site في الرايبوسوم وذلك لأن إضافة الفورميل إلى الـ methionine يجعله يبدو كأصرة ببتيدية، وبما أن الموقع الببتيدي يتقبل الأواصر الببتيدية، لذا، تستقر جزيئة formylmethionyl- tRNA N- في الموقع الببتيدي. تحدث هذه العملية طبعا لمرة واحدة فقط عند تصنيع البروتين.

شكل (2) مرحلة بدء عملية الترجمة في الخلايا حقيقية النواة (1) ارتباط وحدة الرايبوسوم الصغيرة بعوامل البدء، (2) ارتباط الـ mRNA (3) بسمح المسح "scanning" بتمييز كودون البدء عن طريق الارتباط بجزيئة الـ tRNA البادئة، (4) انفصال عوامل البدء وارتباط وحدة الرايبوسوم الثانوية الكبيرة بنظيرتها الصغيرة - يشير الحرف P الى الموقع الببتيدي ويشير الحرف A الى الموقع الأميني (5) ارتباط جزيئة الـ RNA المحملة بالحامض الأميني والذي يرمز له AA (6) تكوين أول أصرة ببتيدية (تصميم المؤلف).

تؤثر التسلسلات التي تحيط الكودون AUG على كفاءة هذا الكودون في هذا الموقع للتشفير عن المثيونين، ولهذا، وفي العديد من الحالات، يتم تجاهل أول كودون من نوع AUG في جزيئة الـ mRNA حيث يعتبر هنا هذا الكودون هو كودون يؤذن لمرحلة البداية فقط دون أن يعبر عن أي حامض أميني، بينما إذا وقع هذا الكودون في مكان آخر يقرأ كبقية الكودونات الـ 61 لذا يشفر عن الحامض الأميني methionine

مواضيع ذات صلة

أوبرون اللاكتوز lac operon

اكتشاف الأوبرون

مثبطات تخليق البروتين .... وسيلة للعلاج

تحوير سلاسل الأحماض الأمينية الجانبية للبروتين (Amino acids side chains modifications)

تحوير التركيب البروتيني ثلاثي الأبعاد (Three dimensional structure modifications)

Error and Damage Correction

فك رموز الشفرة الوراثية cracking the genetic code

In vitro DNA Replication

Detection and Basic Properties of DNA Polymerases

الرنا المراسل (Messenger RNA (mRNA

إنزيم الـ RNA polymerase

البروموتر the promoter