קריאה שגויה

קריאה שגויה (באנגלית: Molecular misreading) היא תוצאה של טעות בשלב התרגום של קוד ה-mRNA על-ידי הריבוזום.

 רקע 
שרשרת התהליכים בייצור חלבון כוללת שלושה שלבים. השלב הראשון הוא תהליך השעתוק, שבו מועתק הקוד הגנטי הקבוע ב-DNA אל שרשרת ה-mRNA. בשלב השני, הריבוזום על שני חלקיו נקשר לשרשרת ה-RNA מחוץ לגרעין התא ובתהליך התרגום מתאים את קוד ה-tRNA המקודד לחומצה אמינית ספציפית. בשלב השלישי, החומצה האמינית החדשה נקשרת לשרשרת החלבון, הריבוזום מתקדם על ה-RNA והתהליך נמשך. דילוג על אות אחת בקוד שנטבע ב-RNA יגרום לייצור שרשרת חלבונים שונה.

 גורמים 
השגיאה נגרמת כתוצאה מהחלפת נוקליאוטיד אחד במשנהו (בדומה למוטציה נקודתית) או משיבוש הקוד של גן שלם על-ידי תזוזה של שרשת ה־mRNA כולה . אפשרות אחת היא על ידי קישור שגוי של tRNA הקשור לחומצה אמינית אחת באחרת. כתוצאה מכך מתקבל "מוטנט" שהוא אינו תוצאה של מוטציה גנטית, כלומר חלבון שגוי שלא ממלא את הפונקציה הנדרשת, כמו אנזים לא פעיל.

אפשרות אחרת היא פגיעה במנגנון התרגום והתנועה של הריבוזום עצמו באזור שבו מתחבר הריבוזום לשרשרת הקוד הגנטי המוטבע בסדר הנוקליאוטידים של ה-mRNA בתהליך התרגום. כתוצאה מכך מתקבלת תזוזה של הקוד כולו והחלבון הנוצר חסר כל תפקוד. האזור הפגוע בריבוזום הגורם לשגיאה זו נמצא בחלבונים L7 ו־L12 המתפקדים בחיבור שבין שני מרכיבי הריבוזום (בריבוזום פרוקריוטי). מכיוון שבדרך כלל הריבוזומים ערוכים במחרוזת על גבי ה־RNA (פוליזום) וכל ריבוזום יוצר בסדרה זו מולקולה אחת של פוליפפטיד. התוצאה עשויה לייצר מספר רב של מולקולות חלבון שגויות. התופעה נמצאה גם בתרביות של תאים אאוקריוטים בחולדות בגן הגורם לסוכרת, ובאדם בגנים הגורמים לאלצהיימר.

 הסיבות לשגיאה 
ישנם שני אזורים שונים בתהליך התרגום של ה־RNA לחלבון שטעות בהם עשויה לגרום לגרום לקריאה שגויה. הראשון הוא שלב טעינת ה-tRNA שעשויה לקרות בו טעות סטטיסטית מקרית, בדרך כלל בגלל פגיעה במבנה ה-tRNA עצמו. השני הוא פגיעה בחלבונים L7 ו-L12 המרכיבים את אזור החיבור שבין שני חלקי הריבוזום. פגיעה כזו נגרמת על-ידי תרופות אנטיביוטיות מקבוצת האמינוגליקוזידים המעכבות סינתזת חלבון בריכוזים נמוכים (למשל סטרפטומיצין וגנטמיצין), אך לא על-ידי מעכבי סינתזת חלבון העוצרים את הריבוזום ומפסיקים את ייצור החלבון דוגמת כלורמפניקול.

 שימוש בקריאה שגויה לתיקון מוטציה גנטית 
מוטציה גנטית מסוג frame-shift או מוטציה נקודתית הפוגעת באתר הפעיל של אנזים, גורמת בדרך כלל להפסקת הפעולה של האנזים. קריאה שגויה הנובעת מפגיעה בקישור הריבוזום ל־RNA שליח יכולה לגרום להזזה חזרה או לדילוג של קישור של יחידת tRNA אחת ושיחזור של השרשרת המקורית של הגן כולו ובכך להביא ל"תיקון" של חלבון שגוי שנוצר כתוצאה מהמוטציה הגנטית בשלב התרגום ולקבלת אנזים פעיל. הוכחה לתהליך זה נעשתה בשימוש בחיידקים מאירים  המצויים בים. שימוש במוטגנים שונים אפשר להפיק מוטנטים חשוכים, כלומר השתקת הפעילות של האנזים לוציפראז המאפשר ביולומינסנציה. בניסוי התברר שבחלק מהמוטנטים מסוג frame-shift, הוספה של סטרפטומיצין בריכוז סב-לתלי (שאיננו גורם לתמותה) גרמה ליצירת אור שניתן לקריאה בגשש המסוגל למדוד קרינת אור מזערית, כלומר נוצרו מספר מולקולות תקינות של האנזים שגרמו לחיידק להאיר. ניסויים דומים נעשו גם בחיידק E.coli ובשמרים.

 חשיבות התהליך 
 באנליטיקה של אנטיביוטיקה 
הצטברות של תרופות אנטיביוטיות במזון ובביוספרה גורמת לנזק רב-ממדי, על-ידי יצירת זנים עמידים, השמדת מיקרואורגניזמים מועילים והשפעה על המיקרוביוטיקה של חיידקי המעיים והמיקרוביוספרה כולה. השימוש במוטנטים "חשוכים" של חיידקים מאירים שמגיבים ביצירת אור כתוצאה מקריאה שגויה על נוכחות תרכובות אלה, יכול לזהות ריכוזים נמוכים במיוחד של אנטיביוטיקה ובכך ניתן לבצע ניטור אנטיביוטיקה במים, במזון ובאוויר בעזרת חיישנים אוטומטיים.

 ברפואה 
הקשר בין קריאה שגויה לאבחון, מחקר ואולי בעתיד ריפוי, נחקר בעיקר בהשפעת אנטיביוטיקה בריכוזים נמוכים ולאורך זמן. נמצא קשר בין קריאה שגויה לאלצהיימר, לסיסטיק פיברוזיס ולסוכרת בחיות ובאדם. שיעור התופעה ברקמות שונות יכול לשמש מדד לנזק מצטבר במעקב אחרי הזדקנות והתקדמות מחלות אלה כמו גם מחלות ניווניות ברקמות המעי ובעצבים. האפשרות להחזיר לפעילות אנזימים שאינם פעילים כתוצאה ממוטציה גנטית מסוג frame-shift, בעזרת מנגנון הקריאה השגויה תיתכן אך עדיין לא פורסמה במחקר סדיר.

 ביאורים 

 הערות שוליים 

קטגוריה:מוטציות גנטיות
קטגוריה:גנטיקה מולקולרית