موضوع مقاله: پلی‌آدنیله شدن | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # پلی‌آدنیله شدن | مقدمه: دم پلی(A) شامل چندین آدنوزین مونوفسفات است؛ به بیان دیگر، یک توالی از آران‌ای است که تنها شامل بازهای آدنین می‌باشد. | ## بخش 1: پلی‌آدنیله شدن | در یوکاریوت‌ها، پلی‌آدنیله شدن، بخشی از فرایند تولید آران‌ای پیام‌رسان بالغ جهت ترجمه است. در بسیاری از باکتری‌ها، دم پلی(A)، تجزیهٔ آران‌ای پیام‌رسان را ترغیب می‌کند؛ بنابراین بخشی از فرایند بیان ژن را تشکیل می‌دهد. قطعه‌ای از پیش-mRNA تازه ساخته شده که در سمت '۳ قرار دارد، ابتدا توسط مجموعه‌ای از پروتئین‌ها جدا شده؛ سپس این پروتئین‌ها دم پلی(A) را در انتهای '۳ سنتز می‌کنند. در برخی از ژن‌ها، این پروتئین‌ها دم پلی(A) جدیدی را در یکی از چندین مکان ممکن می‌افزایند؛ بنابراین، پلی‌آدنیله شدن، توانایی تولید بیش از یک رونوشت را از یک ژن واحد داراست (پلی‌آدنیله شدن جایگزین)، که مشابه پیرایش جایگزین است. دم طی زمان کوتاه شده، و هنگامی که به میزان کافی کوتاه شود، آران‌ای پیام‌رسان با استفاده از آنزیم‌ها تجزیه می‌گردد. با این حال، در برخی از انواع سلول‌ها، آران‌ای‌های پیام‌رسانی با دم‌های کوتاه پلی(A) برای فعال‌سازی‌های بعدی به کمک باز-پلی‌آدنیله شدن در سیتوزول، ذخیره می‌گردند. در مقایسه، هنگامی که در باکتری‌ها پلی‌آدنیله شدگی رخ دهد، تجزیهٔ آران‌ای را ترغیب می‌کند. مولکول‌های آران‌ای پیام‌رسان در هردو دستهٔ پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها، دارای انتهای '۳ پلی‌آدنیله‌اند، به گونه‌ای که دم‌های پلی(A) پروکاریوتی عمدتاً کوتاه‌تر بوده و مولکول‌های آران‌ای پیام‌رسان پلی‌آدنیله‌شدهٔ کمتری دارند. مروری بر آران‌ای آران‌ای‌ها نوعی از مولکول‌های زیستی بزرگی هستند که از بلوک‌های منحصر به فردی به‌نام نوکلئوتید (آدنین، سیتوزین، گوانین و یوراسیل) ساخته شده‌اند. طبق قرارداد، دنبالهٔ آران‌ای از انتهای ۵'به سمت انتهای ۳' نوشته می‌شود؛ بنابراین، انتهای ۵' زودتر از انتهای ۳' رونویسی می‌شود. آران‌ای پیام‌رسان، نوعی آران‌ای دارای نواحی رمزشده‌ای است که برای تولید پروتئین (ترجمه)استفاده می‌شوند. دیگر قسمت‌های آران‌ای پیام‌رسان، نواحی ترجمه‌نشده‌ای هستند که میزان فعال بودن آران‌ای پیام‌رسان را تنظیم می‌کنند.Abaza, I. PMID 18212021 تعداد زیادی آران‌ای وجود دارد که ترجمه نشده‌اند و آران‌ای بی‌رمز نام دارند. در آران‌ای پیام‌رسان، دنبالهٔ آدنین مولکول در آران‌ای پیام‌رسان را از تجزیهٔ آنزیمی در سیتوپلاسم سلول محافظت می‌کند و در پایان رونویسی، به خروج آران‌ای پیام‌رسان از هسته و ترجمهٔ آن کمک می‌کند. PMID 17998288 این آران‌ای‌های پیام‌رسان تنها آران‌ای‌های پیام‌رسانی در یوکاریوت‌ها هستند که دنبالهٔ آدنین ندارند و به جای آن در یک ساختار ساقه-حلقه به دنبال یک توالی غنی از پورین که هیستون عنصر پایین‌دست نامیده می‌شوند و مشخص می‌کنند چه زمانی آران‌ای قطع شده‌است و در نتیجه انتهای ۳' هیستون آران‌ای پیام‌رسان شکل گرفته‌است، پایان می‌یابند.Marzluff, William F. PMID 12408966 بیشتر آران‌ای‌های بی‌رمز یوکاریوتی در انتهای رونویسی چندآدنینه می‌شوند. آران‌ای‌های کوچکی وجود دارند، مانند ریزآران‌ای، که دنبالهٔ آدنین فقط در شکل‌های میانی آن‌ها دیده می‌شوند نه در شکل کامل آن.Saini, H. PMID 18839252 مکانیزم سیستم پلی‌آدنیله‌سازی در هستهٔ یوکاریوت‌ها، روی محصولات آران‌ای پلی‌مراز II کار می‌کند، مانند آران‌ای‌های پیام‌رسان پیشرو. در این، جا یک مجموعه شامل چند پروتئین، بخش ۳' از آران‌ای جدید تولیدشده را می‌شکافند و انتهای ناحیهٔ شکافته‌شده را پلی‌آدنیله می‌کنند. PMID 17024186 سیگنال پلی‌آدنیله‌شدن –دنباله‌ای از الگوهای شناخته شده توسط مجموعه شکاف دهنده آران‌ای- بین گروه‌های یوکاریوتی متفاوت است. PMID 12097343 وقتی آران‌ای شکافته شد، فرایند چندآدنینی شروع شده و توسط پلیمراز چندآدنینی کاتالیز می‌شود. پلیمراز چندآدنینی، دنبالهٔ آدنین را با اضافه کردن ادنوزین منو فسفات از ادنوزین تری فسفات (با شکافتن پیروفسفات) می‌سازد. | ## بخش 2: پلی‌آدنیله شدن | وقتی طول دنبالهٔ آدنین به حدود ۲۵۰ نوکلئوتید رسید، آنزیم دیگر نمی‌تواند CPSF را متصل نگه دارد و فرایند پلی‌آدنیله‌شدن متوقف می‌شود و به این ترتیب طول دنبالهٔ آدنین مشخص می‌شود. doi:10.1038/nsmb1253 مکانیزم چندآدنینی‌شدن همچنین به‌طور فیزیکی با پیرایش که مجموعه‌ای که اینترون‌ها را از آران‌ای حذف می‌کنند، ارتباط دارد. اثرهای پایین‌دست دنبالهٔ آدنین به‌عنوان ناحیهٔ ضروری برای پروتئین‌های ضروری آن عمل می‌کند. این پروتئین‌ها اجازه خروج آران‌ای پیام‌رسان از هسته سلول و ترجمه آن را می‌دهند و از تجزیه آن جلوگیری می‌کنند.Coller, J. doi:10.1101/gad.12.20.3226 این پروتئین‌ها قبل از خروج آران‌ای پیام‌رسان از هسته به آن متصل می‌شوند و در مخمرها، همچنین هستهٔ دنباله به کار گرفته می‌شود تا با استفاده از آن دنبالهٔ آدنین کوتاه شده و اجازه خروج آران‌ای پیام‌رسان داده شود. این پروتئین‌ها همراه با آران‌ای به سیتوپلاسم صادر می‌شوند و آران‌ای پیام‌رسانی که صادر نشده باشد توسط اگزوزوم تجزیه می‌شود.Siddiqui, N. PMID 15145353 همچنین، این پروتئین‌ها می‌توانند به پروتئین‌های دیگری که روی ترجمه اثر می‌گذارند متصل شوند و از آن‌ها استفاده کنند. یکی از این پروتئین‌ها فاکتور شروع-4G است که به نوبه خود باعث شروع به کار واحد کوچک ریبوزوم(40S) می‌شود.Gray, N. PMID 15231747 این فرایند حذف و تجزیه می‌تواند توسط میکروآران‌ای‌های مکمل ناحیهٔ ترجمه نشده ۳’ تسریع شود.Wu, L. doi:10.1073/pnas.0510928103 در سلول‌های تخم نابالغ، آران‌ای‌های پیام‌رسانی که طول دنباله آدننین کوتاه دارند تجزیه نمی‌شوند، بلکه بدون ترجمه شدن ذخیره می‌شوند. سپس در دوران فعالیت تخم و بعد از لقاح توسط پلی‌آدنیله‌شدن سیتوپلاسمی فعال می‌شوند.Cui, J. PMID 18430932 در حیوانات، پلی آدنین ریبونوکلئاز (PARN) می‌تواند به کلاه ۵’ متصل شده و نوکلئوتیدهای دنبالهٔ آدنین را حذف کند. سطح دسترسی به کلاه ۵’ و دنبالهٔ آدنین در کنترل اینکه چه مدت دیگر آران‌ای پیام‌رسانی باید تجزیه شود تأثیر دارد. PARN پروتئین کمتری را حذف می‌کند اگر آران‌ای توسط فاکتورهای شروع 4E در کلاه ۵’ و 4Gدر دنباله آدنین محدود شده باشد که در نتیجه عمل ترجمه باعث کاهش حذف پروتئین می‌شود. وقتی که دنبالهٔ آدنین حذف شد، مجموعه پروتئین‌های حذف‌کنندهٔ کلاه، کلاه ۵’ را حذف می‌کنند و در نتیجه آران‌ای تجزیه می‌شود. PMID 11283721 چندآدنینه‌شدن جایگزین بیشتر ژن‌های کدکننده پروتئین بیشتر از یک محل برای چندآدنینه شدن دارند و در نتیجه برای یک ژن چندین نسخه متفاوت آران‌ای‌های پیام‌رسانی که در انتهای ۳’شان متفاوتند وجود دارد.Tian, B. PMID 18256699 چون چندآدنینه شدن جایگزین طول ناحیه ترجمه نشده ۳’ را تغییر می‌دهد، می‌تواند باعث تغییر مکان‌هایی که برای اتصال میکرو آران‌ای در ناحیه‌های ترجمه نشده ۳’ است، شوند.Sandberg, R. PMID 17210931 اما این اتفاق نسبت به اینکه فقط ناحیه ترجمه نشده ۳’ کوتاه شود، کمتر رایج است. PMID 21292162 برای مثال، بیان CstF-64، یک زیرواحد از فاکتور تحریک‌کننده شکاف (CstF)، در ماکروفاژهای پاسخ به لیپوپلی‌ساکارید (یک گروه از ترکیبات باکتریایی که باعث یک پاسخ ایمنی می‌شوند) افزایش می‌یابد. این اتفاق نتیجهٔ انتخاب محل‌های پلی ادنین ضعیف است و در نتیجه رونوشت کوتاه‌تر می‌شود. این عناصر تنظیم‌کننده در ناحیه ترجمه نشده۳’ از آران‌ای پیام‌رسان برای محصولات مرتبط با دفاع مثل لیزوزم و عامل نکروز توموری آلفا را حذف می‌کند. این آران‌ای‌های پیام‌رسان نیمه-عمر طولانی‌تری دارند و تعداد بیشتری از این پروتئین‌ها را تولید می‌کنند. | ## بخش 3: پلی‌آدنیله شدن | doi:10.1101/gad.473408 چندآدنینه شدن سیتوپلاسمی چندآدنینه شدن در سیتوزول برخی از انواع سلول‌های حیوانی وجود دارد، یعنی در راستای نطفه، در رویان‌زایی و در محل‌های پسا-سیناپسی در یاخته عصبی. این پلی‌آدنیله شدن سیتوزولی سبب افزایش طول دنباله آدنین در آران‌ای‌های پیام‌رسان با دنباله ادنین کوتاه می‌شود بنابراین این آران‌ای‌های پیام‌رسان ترجمه خواهند شد.Jung, M. PMID 16705177 طول‌های کوتاه حدوداً ۲۰ نوکلئوتید دارند و به حدود ۸۰–۱۵۰ نوکلئوتید افزایش پیدا خواهند کرد. PMID 18023855 درمغز، چندآدنینه شدن سیتوزولی در طول یادگیری فعال شده و می‌تواند نقش مهمی را در تقویت انتقال سیگنال از یک سلول عصبی به سلول دیگر و برای یادگیری و شکل‌گیری حافظه داشته باشد.Richter, J (2007). PMID 17872511 دنبالهٔ آدنین همچنین در بخش‌هایی از آران‌ای ریبوزومی انسان در هر دو شکل هموپلیمر (فقط شامل آدنین) و هتروپلیمر (بیشتر شامل آدنین) یافته شده‌است.Slomovic, S. PMID 16738135 در یوکاریوت‌ها و اندامک‌ها در بسیاری از باکتری‌ها هم آران‌ای‌های پیام‌رسان و هم آران‌ای‌های بی رمز می‌توانند چندآدنینه شوند. این دنبالهٔ آدنین، تجزیه توسط دیگرادوزوم که شامل دو آنزیم تجزیه‌کنندهٔ آران‌ای است (پلیمراز چندآدنینه و RNase E)را جلو می‌اندازد. پلیمراز چندآدنینه به انتهای ۳’ آران‌ای متصل شده و به این ترتیب پسوند۳’ تولید شده توسط دنبالهٔ آدنین اجازه پیدا می‌کند که به آران‌ای متصل شود و ساختار دوم برای آن ایجاد شده و انتهای ۳’ مسدود شود. دورهای بعدی چندآدنینه شدن و تجزیه انتهای ۳’ توسط پلیمراز چندآدنینه اجازه می‌دهند که دگرادوزوم بر این ساختارهای دوم غلبه کند. در حیوانات و مته‌تن‌سانان، میتوکندری شامل هر دو حالت دنبالهٔ آدنین پایدار و ناپایدار است. چندآدنینه شدن ناپایدار آران‌ای‌های پیام‌رسان و آران‌ای‌های بی رمز را هدف قرار می‌دهد. دنبالهٔ آدنین به‌طور متوسط ۴۳ نوکلئوتید طول دارد که در حالت پایدار از رمز پایان شروع می‌شوند و بدون آن‌ها رمز پایان (UAA) مانند ژنومی که فقط ناحیه U یا UA را کد می‌کند، کامل نیست. doi:10.1080/07352680500391337 بیشتر باکتری‌ها و میتوکندری علاوه بر پلیمراز چند، نوع دیگری از چندآدنینه شدن که توسط خود فسفریلاز پلی نکلئوتید اجرا می‌شود، را نیز دارند. PMID 17065466 این آنزیم می‌تواند پسوند ۳’ در محلی که بیشتر آدنین وجود دارد را سنتز کند. با این حال، توزیع گسترده از این تغییر و این که در حال حاضر در تمام سه دامنه موجودات زنده وجود دارد نشان دهنده این است که در جد مشترک فرض شده برای تمامی این موجودات نیز سیستم چندآدنینه شدن وجود داشته‌است. و اینکه در تعداد کمی از موجودات چندآدنینه شدن آران‌ای پیام‌رسان ندارند، نشان دهنده این است که در روند تکاملی این موجودات، این سیستم از بین رفته‌است. PMID 19053279 این آنزیم بخشی از هر عامل تجزیه باکتری و اگزوزوم ارکیا است، دو ترکیب نسبتاً نزدیک که آران‌ای را به نوکلئوتیدهای سازنده اش بازیافت می‌کند. این آنزیم ا آران‌ای را با حمله به پیوند بین نکلئوتیدهای انتهای ۳’ با فسفات‌ها و شکستن نکلئوتید فسفات، تجزیه می‌کند. doi:10.1101/gad.11.21.2755 اگرچه در بسیاری از سلول‌ها وجود این آنزیم مشخص شد اما تا سال ۱۹۷۱ که دنباله پلی آدنین در آران‌ای‌های پیام‌رسان شناخته شد، هیچ وظیفه‌ای برای این فعالیت تشخیص داده نشد.Edmonds, M (2002). doi:10.1073/pnas.68.6.1336 در ابتدا تصور می‌شد تنها وظیفهٔ این دنباله‌ها محافظت انتهای ۳’ آران‌ای از نوکلئوتید هاست اما بعداً نقش چندآدنینه شدن در خروج آران‌ای پیام‌رسان از هسته و ترجمهٔ آن شناخته شد. | ## جمع‌بندی | پلیمراز چندآدنینه شدن اولین بار در دههٔ ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ شناسایی شد اما پروتئین‌های جانبی آن که این فرایند را کنترل می‌کنند در ابتدای دههٔ ۱۹۹۰ کشف شد.