معلومة

هل يمكن تنظيم نفس الجين المستهدف بشكل مختلف بواسطة نفس عامل النسخ في ظل ظروف مختلفة؟

هل يمكن تنظيم نفس الجين المستهدف بشكل مختلف بواسطة نفس عامل النسخ في ظل ظروف مختلفة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا جديد جدًا في علم الأحياء وأقوم بالمزيد من التحليلات الحسابية. أنا في حيرة من أمري مع نوع التفاعلات بين عوامل النسخ (TF) والجينات المستهدفة.

هل من الممكن أن يتفاعل نفس عامل النسخ بشكل مختلف مع نفس الجين المستهدف في ظل ظروف مختلفة؟

على سبيل المثال ،TF1ينظمالجين 1تحتالشرط 1في حينTF1ينظم نفس الجينالجين 1تحتالشرط 2هل المثال أعلاه يحدث في النظم البيولوجية؟

لا يسعني إلا التفكير في مجمعات TF المختلفة التي تنظم الجينالجين 1تحت ظروف مختلفة مع تأثير مختلف. ومع ذلك ، سيكون من الرائع معرفة ما إذا كان ، في حالةTF1لا تشارك في أي مجمعات TF للتنظيمالجين 1في ظل ظروف معينة ، من الممكن إذن أن "TF1" تنظمالجين 1بشكل مختلف في ظل ظروف مختلفة؟


إجابة قصيرة - نعم ولكن نادرًا إلى حد ما.

لا تقتصر عوامل النسخ بالضرورة على كونها إما مثبطات أو منشطات. من الناحية العملية ، فإنهم في الغالب يفعلون أحدهما أكثر بكثير من الآخر - على سبيل المثال إذا كان لديهم مجال "تنشيط" ، فسيتم تنشيطهم في الغالب ، لكن لا يزال بإمكانهم القيام بالعكس ، بشكل مباشر أو غير مباشر.

غالبًا ما يتم تنظيم صندوق تمويل واحد مختلف الجينات في اتجاهات مختلفة. يمكن أن يكون هذا بسبب التأثيرات غير المباشرة - يقوم المنشط لدينا بتنشيط القامع الذي يقوم بعد ذلك بإيقاف تشغيل الجين. ومع ذلك ، يمكن أن يحدث ذلك أيضًا من خلال الوسائل المباشرة - على سبيل المثال ، قد يؤدي عامل ما إلى تقييد أو تنشيط المجال في مواقع مختلفة ، أو إزاحة عوامل مختلفة.

من المحتمل أن يكون معظم هذا الاختلاف خاصًا بالجين المستهدف ، لذلك من المحتمل أن تكون العوامل أكثر تحديدًا في تأثيرها على جين معين. ومع ذلك ، نظرًا لأن عملنا يعتمد على جينات أخرى ، وستكون الجينات المختلفة نشطة في ظروف مختلفة ، فلا يوجد سبب لعدم تمكن العامل من القيام بأشياء مختلفة في ظل ظروف مختلفة أثناء تواجده في نفس الموقع - ربما تنشط حالة واحدة مثبطًا يرتبط بـ أو منشط أقوى ينافسه.

إنها مسألة بحث مستمر ، لكنني أتوقع أن يكون هذا النوع من الأشياء هو الاستثناء وليس القاعدة. بشكل عام ، تبدو التفاعلات المعقدة بين TFs في موقع معين أكثر ندرة من التأثيرات المضافة أكثر أو أقل.


عوامل النسخ NF-kB

تتكون بروتينات Rel أو NF-kappaB (NF-kB) من عائلة من عوامل النسخ حقيقية النواة ذات الصلة بنيويًا والتي تشارك في التحكم في عدد كبير من العمليات الخلوية والكائنات العضوية الطبيعية ، مثل الاستجابات المناعية والالتهابية والعمليات التنموية والنمو الخلوي ، وموت الخلايا المبرمج. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عوامل النسخ هذه نشطة باستمرار في عدد من الحالات المرضية ، بما في ذلك السرطان والتهاب المفاصل والالتهاب المزمن والربو والأمراض التنكسية العصبية وأمراض القلب (انظر ارتباط الأمراض).

تتضمن عوامل النسخ Rel / NF-kB مجموعة من البروتينات ، مع وظائف محفوظة من ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة سوداء البطن بالنسبة إلى البشر مؤخرًا ، تم العثور أيضًا على متماثلات Rel / NF-kB حتى في الكائنات الحية البسيطة مثل الكائنات المجوفة (على سبيل المثال ، شقائق النعمان البحرية والشعاب المرجانية) ، بوريفيرا (الإسفنج) وحقيقية النواة أحادية الخلية كابسسبورا owczarzaki، من بين الكائنات الحية النموذجية التي تمت دراستها بشكل شائع ، فإن عوامل النسخ هذه غائبة بشكل ملحوظ في الخميرة والديدان الخيطية أنواع معينة انيقة (يبدو أن الأخير قد فقد المسار أثناء التطور) جزئيًا ، فقد يكون غياب مسار NF-kB في الخميرة لأن أحد الأدوار الأساسية لهذه العوامل هو التحكم في مجموعة متنوعة من الجوانب الفسيولوجية للاستجابات المناعية والالتهابية.

ترتبط بروتينات Rel / NF-kB من خلال مجال مرتبط بالحمض النووي / ثنائي الأبعاد محفوظ للغاية يسمى مجال تناسق Rel (RH). ومع ذلك ، يمكن تقسيم بروتينات Rel / NF-kB إلى فئتين بناءً على التسلسلات C- الطرفية إلى مجال RH (الشكل 1). يمتلك أعضاء فئة واحدة (بروتينات NF-kB p105 و p100 و Drosophila Relish) نطاقات C-terminal طويلة تحتوي على نسخ متعددة من تكرارات ankyrin ، والتي تعمل على تثبيط هذه الجزيئات. يصبح أعضاء فئة NF-kB نشطًا ، وبروتينات مرتبطة بالحمض النووي أقصر (من p105 إلى p50 ، ومن p100 إلى p52) إما عن طريق تحليل البروتين المحدود أو الترجمة الموقوفة. على هذا النحو ، فإن أعضاء هذه الفئة الأولى ليسوا عمومًا منشطين للنسخ ، إلا عندما يشكلون ثنائيات مع أعضاء من الفئة الثانية من عوامل النسخ Rel / NF-kB. تشتمل الفئة الثانية (بروتينات Rel) على c-Rel (ومثيله الفيروسي المتماثل v-Rel) ، و RelB ، و RelA (ص 65) ، و ذبابة الفاكهة البروتينات الظهرية والفرعية. تحتوي هذه الفئة الثانية من بروتينات Rel على مجالات تنشيط النسخ C- الطرفية ، والتي غالبًا لا يتم حفظها على مستوى التسلسل عبر الأنواع ، على الرغم من أنها يمكن أن تنشط النسخ في مجموعة متنوعة من الأنواع. يمكن الوصول إلى تسلسل البروتين cDNA والمتوقع لعوامل النسخ Rel / NF-kB بسرعة عبر هذا الموقع (انظر رابط SEQUENCES).

ترتبط عوامل النسخ Rel / NF-kB بـ 9-10 مواقع DNA زوج قاعدية (تسمى مواقع kB) على شكل ثنائيات. يمكن لجميع بروتينات Rel الفقارية أن تشكل متجانسات أو مقاييس متجانسة ، باستثناء RelB ، والتي يمكن أن تشكل فقط مقاييس متغايرة. يساهم هذا التنوع التوافقي في تنظيم مجموعات متميزة ، ولكن متداخلة ، من الجينات ، من حيث أن الثنائيات الفردية لها خصائص موقع ربط DNA مميزة لمجموعة من مواقع kB ذات الصلة. يشير المصطلح NF-kappaB عمومًا بشكل خاص إلى p50-RelA heterodimer ، وهو أحد أكثر الثنائيات التي يتم تشكيلها بشدة وهو مركب Rel / NF-kB الرئيسي في معظم الخلايا. تم الآن حل الهياكل البلورية للأشعة السينية للعديد من ثنائيات Rel / NF-kB على الحمض النووي (بما في ذلك p50-p50 و p65-p65 و p50-p65 و c-Rel-c-Rel و p50-p65-IkB) ، و يمكن الوصول إلى هذه الهياكل من هذا الموقع (انظر رابط الهياكل)

يتم تنظيم نشاط NF-kB بشكل أساسي من خلال التفاعل مع بروتينات IkB المثبطة. كما هو الحال مع بروتينات Rel / NF-kB ، هناك العديد من بروتينات IkB ، التي لها ارتباطات مختلفة لمجمعات Rel / NF-kB الفردية ، ويتم تنظيمها بشكل مختلف قليلاً ، ويتم التعبير عنها بطريقة خاصة بالأنسجة. تشمل بروتينات IkB ، على الأقل ، p105 و p100 و IkBa و IkBb و IkBg و IkBe و IkBz و Bcl-3 و ذبابة الفاكهة بروتين الصبار. يمكن الحصول على (كدنا) وتسلسلات البروتين المتوقعة لهذه IkBs من خلال هذا الموقع (انظر رابط SEQUENCES).

أفضل تفاعل تمت دراسته هو تفاعل IkBa مع ثنائي NF-kB p50-RelA. يحجب هذا التفاعل قدرة NF-kB على الارتباط بالحمض النووي ويؤدي إلى وجود مركب NF-kB في السيتوبلازم بشكل أساسي بسبب إشارة تصدير نووية قوية في IkBa. أي أن مركب NF-kB-IkBa يتنقل باستمرار بين النواة والسيتوبلازم ، لكن معدل تصديره النووي يتجاوز معدل استيراده ، وبالتالي يكون المركب حشويًا بشكل عام. من الدراسات البيوكيميائية والتحديدات الهيكلية المباشرة (انظر الروابط في هذا الموقع) ، من الواضح أن IkBa تجري اتصالات متعددة مع NF-kB. تغطي هذه التفاعلات تسلسلات NF-kB المهمة لربط الحمض النووي. في المقابل ، عندما يتفاعل IkBb مع مركب NF-kB ، يتم الاحتفاظ بالمركب في السيتوبلازم (أي لا يخضع للنقل المكوكي النووي السيتوبلازمي). وبالتالي ، ليست كل تفاعلات NF-kB-IkB هي نفسها.

في معظم الخلايا ، يوجد NF-kB كمركب كامن غير نشط مرتبط بـ IkB في السيتوبلازم. عندما تتلقى خلية أيًا من العديد من الإشارات خارج الخلية (انظر ارتباط INDUCERS) ، يدخل NF-kB بسرعة إلى النواة وينشط التعبير الجيني (انظر ارتباط الجينات المستهدفة). لذلك ، فإن الخطوة الرئيسية للتحكم في نشاط NF-kB هي تنظيم تفاعل IkB-NF-kB. يتم الآن فهم العديد من التفاصيل الجزيئية لعنصر التحكم هذا (الشكل 2). تتلاقى جميع الإشارات تقريبًا التي تؤدي إلى تنشيط NF-kB عند تنشيط مركب عالي الوزن الجزيئي يحتوي على إنزيم IkB kinase الخاص بسيرين (IKK). IKK هو كيناز غير عادي في أنه في معظم الخلايا يحتوي IKK (على الأقل) على ثلاث وحدات فرعية مميزة: IKKalpha و IKKbeta و IKKgamma. IKKa و IKKb هما وحدتان فرعيتان محفزتان للكيناز ، و IKKg (المعروف أيضًا باسم NEMO) هو وحدة فرعية تنظيمية تعمل بمثابة سقالة استشعار ومتكامل لإشارات المنبع لتنشيط الوحدات الفرعية التحفيزية. في المسار الكلاسيكي أو الكنسي ، يؤدي تنشيط مجمع IKK إلى الفسفرة بواسطة IKKb لاثنين من السيرينات المحددة بالقرب من الطرف N لـ IkBa ، والتي تستهدف IkBa من أجل الانتشار (بشكل عام بواسطة مجمع يسمى beta-TrCP) والتدهور بواسطة البروتيازوم 26S. في المسار غير المتعارف عليه (أو البديل) ، يتم تنشيط مجمع p100-RelB عن طريق الفسفرة في المنطقة الطرفية C من p100 بواسطة جهاز homodimer IKKa (يفتقر إلى IKKgamma) ، مما يؤدي إلى انتشار متبوعًا بتدهور p100 IkB-like تسلسلات C- المحطة لتوليد p52-RelB. في أي من المسارين ، يمكن لمركب NF-kB غير المقنع أن يدخل النواة لتنشيط التعبير الجيني المستهدف. في المسار الكلاسيكي ، أحد الجينات المستهدفة التي ينشطها NF-kB هو ذلك الذي يشفر IkBa. يمكن لـ IkBa المُصنَّع حديثًا الدخول إلى النواة ، وإزالة NF-kB من الحمض النووي ، وتصدير المركب مرة أخرى إلى السيتوبلازم لاستعادة الحالة الكامنة الأصلية. وبالتالي ، فإن تنشيط مسار NF-kB هو بشكل عام عملية عابرة ، تستمر من 30-60 دقيقة في معظم الخلايا.

ومع ذلك ، تشير مجموعة متنوعة من الأدلة الحديثة إلى أن التحكم في مسار NF-kB أكثر تعقيدًا من مجرد التنظيم بوساطة IKK للتفاعل IkB-NF-kB. على سبيل المثال ، يتم تنظيم RelA و p50 عن طريق التواجد في كل مكان ، والأستلة ، والميثلة ، والفسفرة ، والأكسدة / الاختزال ، وأزمرة البرويل. علاوة على ذلك ، نتيجة لتحريض نشاط NF-kB (على الأقل بواسطة عامل نخر الورم) يتم حث IKKa أيضًا على الدخول إلى النواة حيث يرتبط مع معززات / معززات موقع kB إلى فسفوريلات هيستون H3 مما يعزز نسخ موقع kB- الجينات المعتمدة. أخيرًا ، تشارك البروتينات في مسار إشارات NF-kB في عدد من تفاعلات البروتين البروتين مع البروتينات غير NF-kB (انظر ارتباط تفاعلات البروتين والبروتين).

في بعض الخلايا الطبيعية ، مثل الخلايا البائية وبعض الخلايا التائية وخلايا سيرتولي وبعض الخلايا العصبية ، يقع NF-kB بشكل أساسي في النواة. بالإضافة إلى ذلك ، في العديد من الخلايا السرطانية (بما في ذلك سرطان الثدي وسرطان القولون وسرطان البروستاتا والسرطانات اللمفاوية ، وربما يرى العديد من الآخرين ارتباط الأمراض) NF-kB نشط بشكل أساسي ويقع في النواة. في بعض السرطانات ، يكون هذا بسبب التحفيز المزمن لمسار IKK ، بينما في حالات أخرى (مثل بعض Hodgkin & # 8217s وخلايا سرطان الغدد الليمفاوية B-cell الكبيرة المنتشرة) ، يمكن أن يتحول الجين الذي يرمز IkB إلى طفرة وعيوب. علاوة على ذلك ، فإن العديد من الخلايا السرطانية اللمفاوية البشرية لها طفرات أو تضخمات في الجينات التي تشفر عوامل نسخ Rel / NF-kB (esp REL في ورم الغدد الليمفاوية B البشرية) والعديد من الأورام النقوية المتعددة لها طفرات في الجينات التي ترميز NF-kB للإشارة إلى البروتينات التنظيمية التي تؤدي إلى تكوين تفعيل NF- كيلو بايت. يُعتقد أن نشاط Rel / NF-kB النووي المستمر يحمي الخلايا السرطانية من موت الخلايا المبرمج وفي بعض الحالات يحفز نموها. لذلك ، تسعى العديد من العلاجات الحالية المضادة للأورام إلى منع نشاط NF-kB كوسيلة لتثبيط نمو الورم أو لتوعية خلايا الورم بالعلاجات الأكثر تقليدية ، مثل العلاج الكيميائي.

يمكن القول إن عائلة Rel / NF-kB هي المجموعة الأكثر دراسة لعوامل النسخ حقيقية النواة. للحصول على مجموعة من المراجعات حول عوامل النسخ هذه ، يتم توجيه القارئ إلى إصدارات 22 نوفمبر 1999 و 30 أكتوبر 2006 من الأورام، والتي تحتوي على سلسلة من المراجعات حول Rel / NF-kB.

إن معرفتنا الواسعة بإشارات Rel / NF-kB تكشف أيضًا عن مدى جهلنا. لا يزال لدينا القليل جدًا من الفهم للديناميكيات المعقدة في الجسم الحي لهذا المسار. على سبيل المثال ، في معظم أنواع الخلايا وظروف الإشارة ، لا يزال من غير المعروف ما هي مساهمات مجمعات Rel / NF-kB المحددة (p50-RelA مقابل p52-c-Rel مقابل c-Rel-c-Rel) معظم الاستجابات الفسيولوجية. من شبه المؤكد أن دراسات الإفراط في التعبير في زراعة الأنسجة لا تعكس بدقة أحداث الإشارات الفسيولوجية. وبالمثل ، فإن ما يتحكم في التوازن بين مستويات مختلف المجمعات غير المتجانسة في الجسم الحي غير معروف. دراسات في ذبابة الفاكهة أظهروا بأناقة أن الاختلافات الصغيرة جدًا في التركيزات النووية لهذه العوامل ، في قرابة مواقع الحمض النووي المستهدفة ، وفي التعاون أو التنافس بين بروتينات Rel وعوامل النسخ الأخرى يمكن أن يكون لها عواقب فسيولوجية عميقة في الكائنات الحية. أخيرًا ، في العديد من المواقف ، لا يُعرف كيف أو أي من الجينات العديدة المستحثة بواسطة عوامل Rel / NF-kB في استجابة معينة تساهم في تلك الاستجابة. لقد ساعد تطوير طرق لتحليل التغييرات على مستوى الجينوم في التعبير الجيني (على سبيل المثال ، المصفوفات الدقيقة (كدنا)) ، والتي بدأت بالفعل في الكشف عن الجينات المستجيبة لـ Rel / NF-kB ، في توضيح الجينات المستهدفة Rel / NF-kB التي تم تنشيطها في إجابة معينة.

كما هو موضح أعلاه ، فإن هياكل العديد من ثنائيات Rel / NF-kB على الحمض النووي أو المرتبطة بـ IkB معروفة. في جميع الحالات ، تم اشتقاق هذه الهياكل من جزيئات تحتوي على بقايا حصرية تقريبًا من مجال RH. على هذا النحو ، تقدم هذه الدراسات لمحات ثابتة إلى حد ما عن هذه العوامل في العمل. تشير العديد من الدراسات الجزيئية والكيميائية الحيوية إلى أن الثنائيات العكسية تفترض تطابقًا متميزًا عند ارتباطها بالحمض النووي مقابل الثنائيات الحرة أو المرتبطة بـ IkB أو عند الارتباط بمواقع كيلوبايت مختلفة. علاوة على ذلك ، أشارت هذه الدراسات أيضًا إلى أن الوحدات البنائية للطرف C تؤثر على التسلسلات داخل مجال RH. علاوة على ذلك ، هناك القليل من المعلومات المدهشة حول كيفية تنشيط أي من مجمعات Rel / NF-kB فعليًا النسخ عند ارتباطها بالحمض النووي: أي ، ما هي المنشطات المشتركة أو العوامل الأساسية التي تتفاعل معها لتفعيل النسخ؟ لذلك ، لا يمكننا محاكاة الطبيعة الديناميكية للمجمع بدقة لأنه ينطلق من IkB ، ويدخل النواة ، ويرتبط بالحمض النووي ، ويعزز التعبير الجيني ، ومع ذلك ، فإن النمذجة الرياضية والحاسوبية لمسار NF-kB بدأت في معالجة ديناميكيات مسار استجابة لإشارات مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، تشير الدراسات الحديثة إلى أن مجمعات NF-kB ترتبط بمروجين معينين بطريقة ديناميكية على الإيقاف ، مع شغل تسلسل مروج محدد بواسطة ثنائي NF-kB فردي يستمر في غضون ثوانٍ.

على الرغم من أن اكتشاف وتوصيف مركب IkB kinase كان خطوة هائلة في فهمنا لتنظيم هذا المسار ، إلا أنه أثار العديد من الأسئلة التي أجابت عنها. على سبيل المثال ، تظل المشكلات التالية غامضة: 1) تحديد ما هي البروتينات الموجودة في مجمع IKK في جميع أنواع الخلايا 2) الحجم الدقيق للمركب في جميع أنواع الخلايا 3) ما هي الأهمية الفسيولوجية للفسفرة بواسطة مجمع IKK للركائز بخلاف IkB 4) كيف تتلاقى مسارات التنشيط المختلفة NF-kB وغير NF-kB على IKK (على سبيل المثال ، ما وعدد kinases المنبع التي يمكنها تنشيط IKK) 5) كيف يتم تنشيط IKK من خلال ما يبدو أنه مستحث عن التكتل 6 ) كيف تتحكم وحدة فرعية واحدة من هذا المركب (IKKa) في عملية تنموية محددة ، أي تمايز الخلايا الكيراتينية 7) جميع مسارات الإشارات الأخرى التي تتداخل عبر أو إلى IKK 8) كيف تعمل الحركتان التحفيزات داخل مجمع IKK على بروتينات الركيزة و 9) كيف تؤثر أنواع الأكسجين التفاعلية وبقايا السيستين التفاعلية على نشاط IKK. قد تساعد المعلومات الهيكلية البلورية للأشعة السينية الحديثة على بروتين IKK ومكونات مجمع IKK في الإجابة على بعض هذه الأسئلة.

أظهرت دراسة v-Rel بشكل لا لبس فيه أن عوامل النسخ Rel / NF-kB يمكن أن تكون سرطانية ، ويود المرء أن يعرف كيف أن الطفرات النشطة في v-Rel قد غيرت هيكلها مقارنة بـ c-Rel. ومع ذلك ، تراكمت v-Rel العديد من الطفرات النشطة التي قد لا تكون نموذجًا دقيقًا لدور عوامل النسخ هذه في السرطانات البشرية ، حيث حدثت طفرة واحدة (أو حدث تضخيم جيني). وبالتالي ، في بعض الحالات ، من غير المعروف ما إذا كانت عمليات إعادة الترتيب والطفرات والتضخيم في جينات Rel / NF-kB / IkB التي تم تحديدها مرارًا وتكرارًا في العديد من السرطانات البشرية وإشارات NF-kB التكوينية التي تظهر في بعض أنواع السرطان البشرية أو المستحثة. عن طريق الفيروسات البشرية المسرطنة (على سبيل المثال ، EBV و HTLV-1) تساهم في الانتشار وإلغاء كبت النمو والتأثير على السيطرة على موت الخلايا المبرمج أو التأثير على كل هذه العمليات.

إن التورط المكثف لعوامل النسخ Rel / NF-kB في الالتهابات والأمراض البشرية يجعلها أهدافًا للعلاجات. في الواقع ، تستهدف العديد من العلاجات الاصطناعية الشائعة (مثل الأسبرين) والتقليدية (مثل الشاي الأخضر والكركمين) ، على الأقل جزئيًا ، مسار إشارات Rel / NF-kB. ومع ذلك ، هناك أكثر من 800 مركب ثبت أنها تمنع إشارات NF-kB (انظر المثبطات في هذا الموقع) ، وبالتالي ، فإن المنفعة الفسيولوجية أو الدوائية لاستخدام أي مركب واحد لتثبيط نشاط NF-kB مشوشة قليلاً. ومع ذلك ، فإن معرفتنا بالتفاصيل الجزيئية لهذا المسار تمكّن من تطوير مثبطات أكثر تحديدًا وفعالية لإشارات NF-kB ، وفي الواقع ، تدخل بعض مثبطات إشارات NF-kB في التجارب السريرية.

من بين العديد من المنشورات حول هذا الموضوع ، هناك تناقضات في تسمية الجينات والبروتينات في مسار Rel / NF-kB. على الرغم من أن نظام التسميات لعوامل النسخ Rel / NF-kB وبروتينات IkB قد تم إنشاؤه سابقًا (Nabel and Verma ، 1993) ، فإننا نستخدم ونقترح تسمية معدلة قليلاً (الجدول 1). تعكس التسمية المنقحة الأعضاء الجدد في هذا المسار ، والاستخدام الشائع على مدى السنوات العديدة الماضية ، وفي بعض الأحيان تقديري الخاص. في معظم الحالات ، كان الاختيار بسيطًا للغاية ، على الرغم من أن قرار p65 مقابل RelA لا يزال قرارًا شائكًا.

تم دعم البحث في مختبر جيلمور من قبل المعهد الوطني للسرطان التابع للمعاهد الوطنية للصحة ، والمؤسسة الوطنية للعلوم ، وجمعية السرطان الأمريكية ، ومؤسسة علاج سرطان الغدد الليمفاوية ، ومؤسسة أبحاث اللوكيميا ، ومجلس أبحاث التبغ ، وجامعة بوسطن . لمزيد من المعلومات حول معمل جيلمور ، انتقل إلى رابط المعمل.

Beyaert R (محرر) (2004). العامل النووي كاباب: التنظيم والدور في المرض. كلوير للنشر الأكاديمي ، دوردريخت ، هولندا. 426 صفحة

جيلمور TD (محرر) (2006). NF-kB: من البحوث الأساسية إلى الأمراض التي تصيب الإنسان. الأورام (التعليقات) 51: 6679-6899

Nabel GJ and Verma IM. (1993). الجينات و أمبير التنمية 7: 2063

Perkins ND (2007) دمج مسارات إشارات الخلايا مع وظيفة NF-kB و IKK. مراجعات الطبيعة بيولوجيا الخلية الجزيئية 8: 40-62

شكل 1 هياكل عوامل نسخ عائلة Rel. تظهر الهياكل المعممة لفئتي عوامل النسخ ذات الصلة. تحتوي جميعها على مجال مرتبط بالـ DNA / dimerization محفوظ يسمى مجال Rel homology (RH) ، والذي يحتوي أيضًا على متواليات مهمة للتوطين النووي (N) وربط مثبط IkB. تحتوي بروتينات الفئة الأولى على تسلسلات مدرجة إضافية في مجال RH. يحتوي النصفان الطرفيان C من بروتينات الصنف الأول على مجالات مثبطة تحتوي على تكرار ankyrin ، والتي يمكن إزالتها عن طريق التحلل البروتيني بوساطة البروتيزوم (PROTEASE). تحتوي النصفين الطرفيتين C لبروتينات الدرجة الثانية Rel على مجالات تنشيط نسخية.

الشكل 2 تحويل إشارة Rel / NF-kB. في المسار الكلاسيكي ، تتقارب الإشارات المختلفة عند تنشيط مجمع IkB kinase (IKK). يقوم IKK بعد ذلك بفوسفوريلات IkB في 2 N-terminal سيرين ، مما يشير إلى وجوده في كل مكان وتحلل البروتين. يدخل Freed NF-kB (p50-RelA ، في هذه الحالة) النواة وينشط التعبير الجيني. أحد الجينات المستهدفة NF-kB يشفر IkB. يمكن لـ IkB المُصنَّع حديثًا أن يدخل النواة ، ويسحب NF-kB من الحمض النووي ، ويصدر NF-kB مرة أخرى إلى حالة الراحة في السيتوبلازم. تشير الخطوط السميكة إلى مسار التنشيط ، حيث تشير الخطوط الرفيعة إلى مسار التعطيل.


خلفية

منذ أن اقترح منذ أكثر من نصف قرن أن التغييرات في تنظيم النسخ تكمن وراء الاختلافات المظهرية بين الأنواع [1 ، 2] ، أصبح من الواضح أن التغيرات في التعبير الجيني موروثة وغالبًا ما تلعب دورًا في تطور الأنماط الظاهرية [3 ، 4 ]. تعتبر التغييرات في العناصر التنظيمية غير المشفرة - بما في ذلك المحفزات والمعززات - ذات أهمية خاصة في قيادة تطور التعبير الجيني [5 ، 6]. هناك آليتان أساسيتان مسؤولتان عن تطور التعبير الجيني: رابطة الدول المستقلة تأثيرات و عبر تأثيرات. رابطة الدول المستقلة تعود التأثيرات إلى المتغيرات الجينية الموجودة على نفس جزيء الحمض النووي مثل الجين المستهدف ، على سبيل المثال ، المتغيرات الجينية الموجودة في محفزات الجينات أو المعززات التي تؤثر على مواقع ارتباط عامل النسخ (TF). بالمقابل عبر تكون التأثيرات مدفوعة بعناصر قابلة للانتشار (مثل TFs) وبالتالي يمكن أن تحدث في أي مكان في الجينوم. يمكن أن يخضع أي جين معين رابطة الدول المستقلة تأثيرات، عبر أو كلاهما [7]. يظل توصيف الآليات المسؤولة عن التغيرات التطورية في مستويات التعبير الجيني هدفًا رئيسيًا لعلم الأحياء التطوري.

تم تقييم مساهمة الكثير من العمل رابطة الدول المستقلة و عبر التأثيرات على تطور التعبير الجيني. كان أحد الأساليب الأكثر شيوعًا هو إجراء تسلسل الحمض النووي الريبي الخاص بالأليل لسلالتين من الأبوين ونسلهما الهجين F1 المقابل ، والذي يمكن أن يفصل نسبة اختلاف التعبير المنسوب إلى المتغيرات في رابطة الدول المستقلة (التي تظهر تأثيرات خاصة بالأليل في الهجين) من اختلاف التعبير المنسوب إلى المتغيرات في عبر (التي تؤثر على كلا الأليلات المختلطة) [8]. قيمت هذه الدراسات التباين داخل الأنواع وفيما بينها في التعبير الجيني عبر مجموعة متنوعة من الأصناف ، بما في ذلك الخميرة [9 ، 10] ، الحشرات [11 ، 12] ، النباتات [13] ، والفئران [14]. تم استخدام مثل هذه الأساليب الهجينة لتقييم الاختلاف في التعبير الجيني بين البشر والفئران [15] ، على الرغم من أن مثل هذا النهج في الأنواع ذات الصلة البعيدة يقتصر على فحص كروموسوم واحد مُدخل صناعيًا. بشكل عام ، أظهرت هذه الدراسات الهجينة غلبة لـ رابطة الدول المستقلة التأثيرات بين الأنواع [8 ، 9 ، 11 ، 13 ، 15] ، مع عبر تلعب التأثيرات دورًا أكبر داخل الأنواع [10 ، 11 ، 16 ، 17]. وعلاوة على ذلك، رابطة الدول المستقلة و عبر تم العثور على تأثيرات تحدث في كثير من الأحيان في وقت واحد وتؤثر على التعبير الجيني المستهدف في اتجاهين متعاكسين [14 ، 16 ، 17 ، 18]. هذا التعويض يسمى بين رابطة الدول المستقلة و عبر يُعتقد أن التأثيرات ناتجة عن تثبيت الانتقاء على التعبير الجيني عبر الزمن التطوري [14 ، 16 ، 17]. ومع ذلك ، فإن أحد القيود الرئيسية لهذه الدراسات هو أنه بينما يمكنهم التخصيص رابطة الدول المستقلة و عبر على الجينات المستهدفة ، فلا يمكنها فصل التأثيرات في العناصر التنظيمية الفردية. لقد وجدت الدراسات حول تطور العنصر التنظيمي أن عدد العناصر التنظيمية - وخاصة المعززات - التي تستهدف الجين يؤثر على وتيرة وطريقة تطور التعبير الجيني [5 ، 6]. ومع ذلك ، حتى الآن ، فقط الدراسات الصغيرة هي التي درست كيفية حدوث ذلك رابطة الدول المستقلة و عبر تؤدي التأثيرات إلى الاختلافات في أنشطة العناصر التنظيمية عبر الأنواع [19 ، 20].

لقد أحدث تطوير اختبارات المراسل المتوازية (MPRAs) ثورة في قدرتنا على تشريح كود العنصر التنظيمي [21 ، 22]. في الواقع ، تم استخدام MPRAs لقياس نشاط العنصر التنظيمي لآلاف التسلسلات عبر الأنسجة [23] ، والأنواع [20] ، والمتغيرات الأليلية [23 ، 24 ، 25]. في هذا العمل ، نستخدم MPRAs للتحقيق الكمي رابطة الدول المستقلة و عبر التأثيرات على المخرجات النصية عبر آلاف العناصر التنظيمية الفردية بما في ذلك المحسّنات المنسوخة ، ومروّجات جينات ترميز البروتين ، ومروّجات جينات RNA الطويلة غير المشفرة (lncRNA). نقوم بإجراء MPRAs في بيئات خلوية مماثلة من نوعين من الثدييات - الخلايا الجذعية الجنينية (ESCs) من الإنسان والفأر - لإجراء تحليل منهجي لـ رابطة الدول المستقلة و عبر التأثيرات على إنتاج الحمض النووي الريبي في آلاف العناصر التنظيمية الفردية في وقت واحد.


Abe H ، Urao T ، Ito T ، Seki M ، Shinozaki K ، Yamaguchi-Shinozaki K (2003) أرابيدوبسيس يعمل AtMYC2 (bHLH) و AtMYB2 (MYB) كمنشطات نسخية في إشارات حمض الأبسيسيك. الخلية النباتية 15: 63-78

Agarwal M et al (2006) يشارك عامل النسخ MYB من النوع R2R3 في التنظيم البارد لجينات CBF وفي تحمل التجميد المكتسب. جي بيول كيم 281: 37636–37645

Akagi T، Ikegami A، Yonemori K (2010) DkMyb2 عامل النسخ الناجم عن الجرح من البرسيمون (ديوسبيروس كاكي Thunb.) ، يساهم في تنظيم proanthocyanidin. بلانتا 232: 1045-1059

Baumann K، Rodriguez MP، Bradley D، Venail J، Bailey P، Jin H، Koes R، Roberts K، Martin C (2007) التحكم في تشكل الخلايا والبتلات بواسطة عوامل النسخ R2R3 MYB. التنمية 134: 1691-1701

Borg M، Brownfield L، Khatab H، Sidorova، Lingaya M، Twell D (2011) ينشط عامل النسخ R2R3 MYB DUO1 نظامًا خاصًا بالسلالة الجرثومية للذكور ضروريًا لتمايز خلايا الحيوانات المنوية في أرابيدوبسيس. الخلية النباتية 23: 2534-2549. دوى: 10.1105 / tpc.110.081059

Bray EA (1997) استجابات النبات لعجز المياه. Trends Plant Sci 2: 48–54

Brownfield L et al (2009) مُتكامل خاص بالخط الجرثومي لمواصفات الحيوانات المنوية وتطور دورة الخلية. بلوس جينيت 5: e1000430

Century K، Reuber TL، Ratcliffe OJ (2008) تنظيم المنظمين: الآفاق المستقبلية لمنتجات التكنولوجيا الحيوية الزراعية القائمة على عامل النسخ. النبات Physiol 147: 20-29

Chen S ، Peng S ، Huang G ، Wu K ، Fu X ، Chen Z (2003) رابطة التعبير المنخفض عن عامل النسخ Myb مع متلازمة TPD (تجفيف لوحة التنصت) في هيفيا براسيلينسيس. مصنع مول بيول 51: 51-58

Chen B-J، Wang Y، Hu YL، Wu Q، Lin ZP (2005a) استنساخ وتوصيف جين MYB المحرض للجفاف من بويا كراسيفوليا. علم النبات 168: 493-500

Chen R، Ni Z، Nie X، Qin Y، Dong G، Sun Q (2005b) عزل وتوصيف الجينات التي تشفر عامل النسخ Myb في القمح (Triticum aestivum L.). علم النبات 169: 1146-1154

Cheng H et al (2009) يعمل Gibberellin من خلال jasmonate للتحكم في التعبير عن MYB21 و MYB24 و MYB57 لتعزيز نمو خيوط السداة في أرابيدوبسيس. بلوس جينيت 5: e1000440

Cheong YH و Chang HS و Gupta R و Wang X و Zhu T و Luan S (2002) يكشف التنميط النسخي عن تفاعلات جديدة بين الجرح ومسببات الأمراض والإجهاد اللاأحيائي والاستجابات الهرمونية في أرابيدوبسيس. النبات Physiol 129: 661-677

Chuan YH ، Johnie N ، Jenkins A ، Sukumar SH ، Din PM (2005) التنظيم النسخي لجين بروتين نقل الدهون LTP3 في ألياف القطن بواسطة بروتين MYB جديد. علم النبات 168: 167–181

Cominelli E et al (2005) عامل النسخ MYB الخاص بخلايا الحراسة ينظم حركات الفم وتحمل جفاف النبات. كور بيول 15: 1196-1200

Cone KC، Burr FA، Burr B (1986) التحليل الجزيئي للموضع التنظيمي لأنثوسيانين الذرة C1. Proc Natl Acad Sci U S A 83: 9631-9635

Cone KC، Cocciolone SM، Burr FA، Burr B (1993) الجين التنظيمي لأنثوسيانين الذرة هو نسخة مكررة c1 تعمل في النبات. الخلية النباتية 5: 1795-1805

Dai X ، Xu Y ، Ma Q ، Xu W ، Wang T ، Xue Y ، Chong K (2007) زيادة التعبير عن جين R1R2R3 MYB OsMYB3R-2 ، يزيد من تحمل التجمد ، الجفاف ، إجهاد الملح في الجينات المعدلة أرابيدوبسيس. النبات Physiol 143: 739–1751

Dai X ، Wang Y ، Yang A ، Zhang WH (2012) OsMYB2P-1 ، عامل نسخ R2R3 MYB ، يشارك في تنظيم استجابات تجويع الفوسفات وبنية الجذر في الأرز. النبات Physiol 159: 169–183

De Vos M et al (2006) نبات الأرابيدوبسيس thaliana يعمل عامل النسخ AtMYB102 في الدفاع ضد الحشرات العاشبة بيريس راباي. سلوك إشارة النبات 1: 305-311

Denekamp M، Smeekens SC (2003) يحدد تكامل الجرح وإشارات الإجهاد التناضحي التعبير عن جين عامل النسخ AtMYB102. النبات Physiol 132: 1415-1423

Devaiah BN و Madhuvanthi R و Athikkattuvalasu R و Karthikeyan S و Raghothama KG (2009) يتم تنظيم استجابات تجويع الفوسفات والتخليق الحيوي لحمض الجبريليك بواسطة عامل النسخ MYB62 في أرابيدوبسيس. مصنع مول 2: 43-58

Du H ، Zhang L ، Liu L ، Tang XF ، Yang WJ ، Wu YM ، Huang YB ، Tang YX (2009) التوصيف الكيميائي الحيوي والجزيئي لعائلة عامل النسخ MYB للنبات. الكيمياء الحيوية 74: 1-11

Du H، Feng BR، Yang SS، Huang YB، Tang YX (2012a) عائلة جين عامل النسخ R2R3-MYB في الذرة. بلوس واحد 7 (6): e37463. دوى: 10.1371 / journal.pone.0037463

Du H ، Yang SS ، Liang Z ، Feng BR ، Liu L ، Huang YB ، Tang YX (2012b) التحليل على مستوى الجينوم لعامل النسخ MYB في فول الصويا. مصنع بيول BMC 12: 106

Dubos C، Gourrierec JL، Baudry A، Huep G، Lanet E، Debeaujon I، Routaboul JM، Alboresi A، Weisshaar B، Lepiniec L (2008) MYBL2 هو منظم جديد للتخليق الحيوي للفلافونويد في نبات الأرابيدوبسيس thaliana. مصنع J 55: 940-953

Dubos C، Stracke R، Grotewold E، Weisshaar B، Martin C، Lepiniec L (2010) عوامل النسخ MYB في أرابيدوبسيس. Trends Plant Sci 15: 573-581

El-kereamy A و Bi Y-M و Ranathunge K و Beatty PH و Good AG et al (2012) يشارك عامل نسخ الأرز R2R3-MYB OsMYB55 في تحمل درجات الحرارة المرتفعة وينظم استقلاب الأحماض الأمينية. بلوس واحد 7 (12): e52030. دوى: 10.1371 / journal.pone.0052030

Feldbrugge M ، Sprenger M ، Hahlbrock K ، Weisshaar B (1997) PcMYB1 بروتين نباتي جديد يحتوي على مجال ربط DNA مع تكرار Myb واحد ، يتفاعل في الجسم الحي مع وحدة محفز تنظيمي للضوء. مصنع J 11: 1079-1093

Feng C ، Andressson E ، Maslak A ، Mock HP ، Mattsson O ، Mundy L (2004) أرابيدوبسيس MYB68 في التنمية والاستجابة للمنبهات البيئية. علم النبات 167: 1099-1107

Fornale S et al (2010) يقوم ZmMYB31 بقمع جينات الذرة اللجنين مباشرة ويعيد توجيه التدفق الأيضي للفينيل بروبانويد. مصنع J 64 (4): 633-644

Gigolashvili T et al (2007) ينظم عامل النسخ HIG1 / MYB51 التخليق الحيوي للجلوكوزينولات في نبات الأرابيدوبسيس thaliana. مصنع J 50: 886-901

يمارس Gigolashvili T et al (2008) HAG2 / MYB76 و HAG3 / MYB29 تحكمًا محددًا ومنسقًا على تنظيم التخليق الحيوي للجلوكوزينولات الأليفاتية في نبات الأرابيدوبسيس thaliana. فيتول جديد 177: 627-642

Gocal GFW ، Sheldon CC ، Gubler F (2001) الجين الشبيه بـ GAMyb ، والإزهار والجيبريلينات التي تشير في أرابيدوبسيس. النبات Physiol 127: 682–1691

Gonzalez A، Zhao M، Leavitt JM، Lloyd AM (2008) تنظيم مسار الأنثوسيانين الحيوي بواسطة مجمع النسخ TTG1 / bHLH / Myb في أرابيدوبسيس الشتلات. مصنع J 53: 814-827

Gonzalez A et al (2009) TTG1 المركب MYBs و MYB5 و TT2 ، يتحكمون في تمايز طبقة البذور الخارجية. ديف بيول 325: 412-421

Grotewold E ، Drummond BJ ، Bowen B ، Peterson T (1994) يتحكم الجين P المتماثل myb في تصبغ الفلوبافين في الأعضاء الزهرية للذرة عن طريق التنشيط المباشر لمجموعة فرعية من الجينات الحيوية للفلافونويد. الخلية 76: 543-553

Gubler F ، Kalla R ، Roberts JK ، Jacobsen JV (1995) ، نظم جيبريلين التعبير المنظم لجين myb في خلايا aleurone الشعير: دليل على معاملة Myb لمروج جيني α amylase عالي المستوى. الخلية النباتية 7: 1879 - 1891

Gubler F ، Watts RJ ، Kalla R ، Matthews P ، Keys M ، Jacobsen JV (1997) استنساخ الأرز (كدنا) الذي يشفر عامل نسخ متماثل مع الشعير GAMyb. فيسيول الخلية النباتية 38: 362–365

Hichri I ، Barrieu F ، Bogs J ، Kappel C ، Delrot S ، Lauvergeat V (2011) التطورات الحديثة في تنظيم النسخ لمسار التخليق الحيوي للفلافونويد. J Exp Bot 62 (8): 2465-2483

Higginson T، Li SF، Parish RW (2003) اتي بي 103 ينظم تطور tapetum و trichome في نبات الأرابيدوبسيس thaliana. مصنع J 35: 177–192

Hirai MY ، و Sugiyama K ، و Sawada Y et al (2007) أرابيدوبسيس عوامل النسخ Myb التي تنظم التخليق الحيوي للجلوكوزينولات الأليفاتية. بروك ناتل أكاد Sci U S A 104: 6478–6483

Hoeren FU ، Dolferus R ، Wu Y ، Peacock WJ ، Dennis ES (1998) دليل على دور AtMYB2 في تحريض أرابيدوبسيس جين نازعة هيدروجين الكحول (ADH1) بواسطة أكسجين منخفض. علم الوراثة 149: 479-490

Huang W ، Sun W ، Lv H ، Xiao G ، Zeng S ، Wang Y (2013) العزلة والتوصيف الجزيئي لثلاثة عشر عامل نسخ R2R3-MYB من Epimedium sagittatum. Int J Mol Sci 14: 594-610. دوى: 10.3390 / ijms14010594

Ishida T، Hattori S، Sano R، Inoue K، Shirano Y، Hayashi H، Shibata D، Sato S، Kato T، Tabata S، Okada K، Wada T (2007) أرابيدوبسيس يتم تنظيم TRANSPARENT TESTA GLABRA2 مباشرة بواسطة عوامل النسخ R2R3 MYB وتشارك في تنظيم نسخ GLABRA2 في تمايز البشرة. الخلية النباتية 19: 2531-2543

Ito M ، Araki S ، Matsunaga S ، Itoh T ، Nishihama R ، Machida Y ، Doonan JH ، Watanabe A (2001) G2 / M- النسخ المحدد خلال دورة الخلية النباتية يتم توسطه بواسطة عوامل النسخ التي تشبه c-Myb. الخلية النباتية 13: 1891–1906

Iturriaga G، Leyns L، Villeges A، Gharaibeh R، Salamini F، Bartels D (1996) عائلة من الجينات الجديدة المرتبطة بـ myb من نبات القيامة Craterostigma plantagineum يتم التعبير عنها على وجه التحديد في الكالس والجذور استجابةً لـ ABA أو التجفيف. مصنع مول بيول 32: 707-716

Jackson D، Culianez-Macia F، Prescott AG، Roberts K، Martin C (1991) أنماط التعبير عن جينات myb من زهور Antirrhinum. الخلية النباتية 3: 115 - 125

Jiang C et al (2004a) مرتب الأصل لجينات Myb النموذجية ثنائية وثلاثة متكررة. جين 326: 13-22

Jiang C و Gu X و Peterson T (2004b) تحديد الهياكل الجينية المحفوظة والزخارف الكربوكسية الطرفية في عائلة الجينات Myb في أرابيدوبسيس و أرز أسيوي L. ssp. إنديكا. جينوم بيول 5: R46

Jin H ، Martin C (1999) تعددية الوظائف والتنوع داخل عائلة مورثة النبات MYB. مصنع مول بيول 41 (5): 577-585

Jin H، Cominelli E، Bailey P، Parr A، Mehrtens F، Jones J، Tonelli C، Weisshaar B، Martin C (2000) يتحكم القمع النسخي بواسطة AtMYB4 في إنتاج واقيات الشمس الواقية من الأشعة فوق البنفسجية في أرابيدوبسيس. EMBO J 19: 6150 - 6161

Johnson ET ، Dowd PF (2004) تعزيز مقاومة الحشرات بشكل تفاضلي ، بتكلفة ، في نبات الأرابيدوبسيس thaliana التعبير عن عامل نسخ من المستقلبات الدفاعية. J أغريك فود تشيم 52: 5135-5138

Jung C et al (2008) يعزز التعبير الزائد عن AtMYB44 إغلاق الفم لمنح تحمل الإجهاد اللاأحيائي في الجينات المعدلة وراثيا. أرابيدوبسيس. النبات Physiol 146: 623-635

Kang YH، Kirik V، Hulskamp M، Nam KH، Hagely K، Lee MM، Schiefelbein J (2009) يوفر الجين MYB23 حلقة ردود فعل إيجابية لمواصفات مصير الخلية في أرابيدوبسيس بشرة الجذر. الخلية النباتية 21: 1080-1094

Kazan K (2006) التنظيم السلبي لجينات الدفاع والضغط بواسطة مثبطات تحتوي على عزر EAR. Trends Plant Sci 11: 109-112

Kizis D ، Lumbreras V ، Pages M (2001) دور عوامل النسخ AP2 / EREBP في تنظيم الجينات أثناء الإجهاد اللاأحيائي. FEBS Lett 498: 187 - 189

Kranz HD و Denekamp M و Greco R و Jin HL و Leyva A و Meissner R و Petroni K و Urzainqui A و Bevan M و Martin C و Smeekens S و Tonelli C و Paz-Ares J و Weisshaar B (1998) نحو التوصيف الوظيفي لـ أعضاء عائلة الجينات R2R3-MYB من نبات الأرابيدوبسيس thaliana. مصنع J 16: 263-276

Lee MM ، Schiefelbein J (1999) WEREWOLF ، بروتين مرتبط بـ MYB في أرابيدوبسيس، هو منظم يعتمد على الموضع لنمط خلايا البشرة. الخلية 99: 473-483

Lee MW ، Qi M ، Yang Y (2001) أرز مستحدث بحمض الياسمين MYB يرتبط الجين بالعدوى الفطرية وموت الخلايا المضيفة. تفاعل جرثومة نبات مول 14: 527-535

Lee DK et al (2009) وظيفة اندماج الأعضاء الجانبي 1 واندماج الأعضاء الجانبي 2 في فصل الأعضاء الجانبي وتكوين نسيج إبطي في أرابيدوبسيس. التطوير 136: 2423 - 2432

Lepiniec L ، Debeaujon I ، Routaboul JM ، Baudry A ، Pourcel L ، Nesi N ، Caboche M (2006) علم الوراثة والكيمياء الحيوية لفلافونيدات البذور. Annu Rev Plant Biol 57: 405-430

Jigang L et al (2006) تخضع مجموعة فرعية من جينات عامل النسخ MYB لعملية التضفير البديلة المحفوظة للغاية في أرابيدوبسيس والأرز. J Exp Bot 57: 1263-1273

لي إل وآخرون (2009) أرابيدوبسيس MYB30 هو هدف مباشر لـ BES1 ويتعاون مع BES1 لتنظيم التعبير الجيني المستحث بالبراسينوستيرويد. مصنع J 58: 275-286

Liang YK et al (2005) AtMYB61 ، عامل نسخ R2R3-MYB يتحكم في فتحة الفم في نبات الأرابيدوبسيس thaliana. كور بيول 15: 1201-1206

تضفي جينات Liao Y و Zou HF و Wang HW و Zhang WK ​​و Ma B و Zhang JS (2008) فول الصويا GmMYB76 و GmMYB92 و GmMYB177 تحمل الإجهاد في الجينات المعدلة وراثيا أرابيدوبسيس النباتات. دقة الخلية 18: 1047-1060

Lin-Wang K ، Bolitho K ، Grafton K ، Kortstee A ، Karunairetnam S ، McGhie TK ، Espley RV ، Hellens RP ، Allan AC (2010) عامل النسخ R2R3 MYB المرتبط بتنظيم مسار الأنثوسيانين الحيوي في الوردية. BMC Plant Biol 10:50–66

Lippold F ، Sanchez DH ، Musialak M ، Schlereth A ، Scheible WR ، Hincha DK ، Udvardi MK (2009) ينظم AtMyb41 الاستجابات النسخية والتمثيل الغذائي للإجهاد التناضحي في أرابيدوبسيس. النبات Physiol 149: 1761–1772

Lipsick JS (1996) مليار سنة من Myb. الجين الورمي 13: 223-235

Liu L، Du H، Tang XF، Wu YM، Huang YB، Tang YX (2008) أدوار عوامل النسخ MYB في استجابات دفاع النبات وآليته الجزيئية. Hereditas 30: 1265–1271

Liu R، Lü B، Wang X، Zhang C، Zhang S، Qian J، Chen L، Shi H، Dong H (2010) سبعة وثلاثون جينًا عامل نسخ يستجيب بشكل مختلف لبروتين دبوس الشعر ويؤثر على مقاومة من الخوخ الأخضر في أرابيدوبسيس. J Biosci 35: 435-450. دوى: 10.1007 / s12038-010-0049-8

Lu SX ، Knowles SM ، Andronis C ، Ong MS ، Tobin EM (2009) المرتبطة بالساعة اليومية ووظيفة hypocotyl المتأخرة بالتآزر في الساعة اليومية من أرابيدوبسيس. النبات Physiol 150: 834-843

Ma Q et al (2009) تعزيز التسامح مع الإجهاد البارد في OsMYB3R-2 يتم التوسط في الأرز المعدل وراثيًا عن طريق التغيير في دورة الخلية والتعبير خارج الرحم عن جينات الإجهاد. النبات Physiol 150: 244-256

Maeda K ، Kimura S ، Demura T ، Takeda J ، Ozeki Y (2005) يعمل DcMYB1 كمنشط نسخي لجين الأمونيا-لياز فينيل ألانين (DcPAL1) استجابةً لعلاج اليكيتور ، وتشعيع UV-B وتأثير التخفيف. مصنع مول بيول 59: 739-752

Mandaokar A ، Browse J (2009) يعمل MYB108 مع MYB24 لتنظيم نضج السداة بوساطة jasmonate في أرابيدوبسيس. النبات Physiol 149: 851-862

Mandaokar A et al (2006) المنظمون النسخي لتطوير السداة في أرابيدوبسيس التي تم تحديدها من خلال التنميط النسخي. مصنع J 46: 984-1008

Martin C ، Paz-Ares J (1997) عوامل النسخ MYB في النباتات. اتجاهات جينيه 13: 67-73

Mengiste T، Chen X، Salmeron J، Dietrich R (2003) يشفر جين BOTRYTIS SUSCEPTIBLE1 بروتين عامل نسخ R2R3MYB المطلوب لاستجابات الإجهاد الحيوية وغير الحيوية في أرابيدوبسيس. الخلية النباتية 15: 2551-2565

Meshi T ، Iwabuchi M (1995) عوامل النسخ النباتية. فيسيول الخلية النباتية 36: 1405-1420

ميلار إيه إيه ، جوبلر إف (2005) أرابيدوبسيس الجينات الشبيهة بـ GAMYB ، MYB33 و MYB65 ، هي جينات خاضعة للتنظيم من قبل microRNA والتي تسهل بشكل متكرر تطور العضو الآخر. الخلية النباتية 17: 705-721

Morita Y و Saitoh M و Hoshino A و Nitasaka E و Iida S (2006) عزل cDNAs لمنظم النسخ R2R3-MYB و bHLH و WDR وتحديد الطفرات c و ca التي تمنح الزهور البيضاء في Japanese Morning Glory. فيسيول الخلية النباتية 47: 457-470

Moyano E ، Martinez-Garcia JF ، Martin C (1996) يوفر التكرار الواضح في وظيفة الجين myb التجهيز للتحكم في التخليق الحيوي للفلافونويد في زهور Antirrhinum. الخلية النباتية 8: 1519-1532

Mu RL et al (2009) ينظم جين عامل النسخ من نوع R2R3 AtMYB59 نمو الجذر وتطور دورة الخلية في أرابيدوبسيس. دقة الخلية ١٩: ١٢٩١-١٣٠٤

Murray F ، Kalla R ، Jacobsen J ، Gubler F (2003) دور HvGMYB في تطوير العضو الآخر. مصنع J 33: 481-491

Narasuka Y، Nakashima K، Shinwari ZK، Sakuma Y، Furihata T، Abe H، Narusaka M، Shinozaki K، Yamaguchi-Shinozaki K (2003) التفاعل بين عنصرين يعملان في رابطة الدول المستقلة ، ABRE و DRE ، في تعبير يعتمد على ABA عن أرابيدوبسيس الجين rd29A استجابةً لضغوط الجفاف والملوحة العالية. مصنع J 34: 137-148

Nesi N ، Jond C ، Debeaujon I ، Caboche M (2001) أرابيدوبسيس يقوم جين TT2 بتشفير بروتين مجال R2R3 MYB الذي يعمل كمحدد رئيسي لتراكم البروانثوسيانيدين في تطوير البذور. الخلية النباتية 13: 2311-2322

Newman LJ et al (2004) مشاركة R2R3-MYB ، AtMYB61 ، في اللجنين خارج الرحم والمكونات الداكنة للضوء من النمط الظاهري متحولة det3. مصنع J 37: 239-250

Noda KI، Glover BJ، Linstead P، Martin C (1994) تعتمد كثافة لون الزهرة على شكل خلية متخصص يتحكم فيه عامل النسخ المرتبط بـ Myb. طبيعة 369: 661 - 664

Ogata K et al (1996) تم حجز التجويف الموجود في النواة الكارهة للماء لمجال ربط Myb DNA من أجل التعرف على الحمض النووي والتنشيط العابر. نات ستراكت بيول 3: 178-818

أوبنهايمر دي جي ، هيرتمان بل ، سيفاكوماران إس ، إيش جي (1991) جين myb مطلوب لتمايز أوراق trichome في أرابيدوبسيس يتم التعبير عنها في الشروط. الخلية 67: 483-493

Park JS et al (2008) أرابيدوبسيس يعمل عامل النسخ R2R3-MYB AtMYB60 كمثبط نسخي للتخليق الحيوي للأنثوسيانين في الخس (لاكتوكا ساتيفا). ممثل الخلايا النباتية 27: 985-994

Pasquali G et al (2008) OsMYB4 يحسن التعبير الاستجابات التكيفية للجفاف والضغط البارد في التفاح المعدل وراثيا. ممثل الخلية النباتية 27: 1677–1686

Paz-Ares J، Ghosal D، Wienand U، Peterson PA، Saedler H (1987) موقع c1 التنظيمي لـ زيا ميس يشفر بروتينًا مع تجانس لمنتجات myb proto-ncogene ومع أوجه تشابه بنيوية مع المنشطات النسخية. EMBO J 6: 3553–3558

Penfield S et al (2001) مطلوب MYB61 لترسيب الصمغ والبثق في أرابيدوبسيس غلاف البذرة. الخلية النباتية 13: 2777-2791

Pesch M ، Hulskamp M (2009) واحد ، اثنان ، ثلاثة نماذج لنمط trichome في أرابيدوبسيس. نبات العملة بالعملة بيول 12: 587-592

Prabu G ، Prasad DT (2012) التوصيف الوظيفي لمحفز جين عامل النسخ MYB لقصب السكر (PScMYBAS1) استجابة للضغوط غير الحيوية والهرمونات. ممثل الخلية النباتية 4: 661 - 669. دوى: 10.1007 / s00299-011-1183-y

Prabu GR ، Theertha PD (2011) هيكل بروتين عامل نسخ Myb المرتبط بالحمض النووي (SCMYBAS1-3) من خيوط قصب السكر ونمذجة AB initio. J فيتول 3: 77-82

Punwani JA et al (2008) تشتمل الدائرة الفرعية MYB98 الخاصة بشبكة تنظيم الجينات التآزرية على جينات منظمة بشكل مباشر وغير مباشر بواسطة MYB98. مصنع J 55: 406-414

Quaedvlieg N ، Dockx J ، Keultjes G ، Kock P ، Wilmering J ، Weisbeek P ، Smeekens S (1996) أرابيدوبسيس جمع جين عامل النسخ. مصنع مول بيول 32: 987-993

Quattrocchio F ، Wing JF ، Leppen HTC ، Mol JNM ، Koes RE (1993) يتم حفظ الجينات التنظيمية التي تتحكم في تصبغ الأنثوسيانين بين الأنواع النباتية ولها مجموعة مميزة من الجينات المستهدفة. الخلية النباتية 5: 1497-1512

Rabinowicz PD، Braun EL، Wolfe AD، Bowen B، Grotewold I (1999) جينات Maize R2R3 Myb: تحليل التسلسل يكشف عن التضخيم في النباتات العليا. علم الوراثة 153: 427-444

Raffaele S ، Rivas S ، Roby D (2006) دور أساسي لحمض الساليسيليك في التحكم بوساطة AtMYB30 في برنامج موت الخلايا شديدة الحساسية في أرابيدوبسيس. FEBS Lett 580: 3498–3504

Raffaele S et al (2008) ينظم عامل النسخ MYB التخليق الحيوي للأحماض الدهنية طويلة السلسلة جدًا لتفعيل استجابة موت الخلايا شديدة الحساسية في أرابيدوبسيس. الخلية النباتية 20: 752-767

Reyes JL ، Chua NH (2007) يتحكم تحريض ABA لـ miR159 في مستويات نص عاملين في MYB أثناء أرابيدوبسيس إنبات البذرة. مصنع J 49: 592-606

Riechmann JL، Heard J، Martin G، Reuber L، Jiang CZ، Keddie J، Adam L، Pineda O، Ratcliffe OJ، Samara RR، Creelman R، Pilgrim M، Broun P، Zhang JZ، Chandahari D، Sherman BK، Yu CL (2000) أرابيدوبسيس عوامل النسخ: تحليل مقارن على مستوى الجينوم بين حقيقيات النوى. Science 290: 2105 - 2110

Rosinski JA ، Atchley WR (1998) التطور الجزيئي لعائلة Myb لعوامل النسخ: دليل على أصل متعدد الحركات. جيه مول إيفول 46: 74-83

Rouached H ، Secco D ، Arpat B ، Poirier Y (2011) يلعب عامل النسخ PHR1 دورًا رئيسيًا في تنظيم تدفق الكبريتات إلى الجذر عند تجويع الفوسفات في أرابيدوبسيس. مصنع بيول BMC 11:19. دوى: 10.1186 / 1471-2229-11-19

Rubio V ، Linhares F ، Solano R ، Martín AC ، Iglesias J ، Leyva A ، Paz-Ares J (2001) عامل نسخ محفوظ MYB متورط في تجويع الفوسفات الذي يشير إلى كل من النباتات الوعائية والطحالب أحادية الخلية. جينات ديف 15: 2122-2133

Schaffer R ، Ramsay N ، Samach A ، Corden S ، Putterill J ، Carre IA ، Coupland G (1998) طفرة hypocotyl المتأخرة أرابيدوبسيس يعطل إيقاعات الساعة البيولوجية والتحكم الضوئي في الإزهار. الخلية 93: 1219-1229

Schaffer R ، Landgraf J ، Accerbi M ، Simon V ، Larson M ، Wisman E (2001) تحليل ميكروأري للجينات اليومية والجينات المنظمة في أرابيدوبسيس. الخلية النباتية 13: 113 - 123

Scoville AG ، Barnett LL ، Roels SB ، Kelly JK ، Hileman LC (2011) يرتبط التنظيم التفاضلي لعامل النسخ MYB بالوراثة اللاجينية عبر الأجيال لكثافة trichome في ميمولوس جوتاتوس. نيو فيتول 191 (1): 251-263

Segarra G ، Van der Ent S ، Trillas I ، Pieterse CMJ (2009) MYB72 ، عقدة تقارب في المقاومة الجهازية المستحثة الناتجة عن ميكروب مفيد للفطريات والبكتيريا. مصنع بيول 11: 90-96

Seo PJ، Park CM (2009) استتباب Auxin أثناء تطور الجذر الجانبي تحت ظروف الجفاف. سلوك إشارة النبات 4: 1002-1004

Seo PJ، Park CM (2010) إشارات حمض الأبسيسيك بوساطة MYB96 تحفز استجابة مقاومة مسببات الأمراض من خلال تعزيز التخليق الحيوي لحمض الساليسيليك في أرابيدوبسيس. فيتول جديد 186: 471-483

Seo PJ et al (2009) يتوسط عامل النسخ MYB96 في إشارات حمض الأبسيسيك أثناء الاستجابة لإجهاد الجفاف في أرابيدوبسيس. النبات Physiol 151: 275-289

Seo PJ، Lee SB، Suh MC، Park MJ، Go YS، Park CM (2011) ينظم عامل النسخ MYB96 التركيب الحيوي للشمع الجلدي تحت ظروف الجفاف في أرابيدوبسيس. الخلية النباتية 23: 1138-1152

Sharma P و Kumar H و Supriya و Kumar S و Yadav NR و Pradeep و Yadav RC و Singh D (2010) التعبير الجيني المقارن myb في أنواع Brassica تحت ضغط الجفاف من خلال RT-PCR شبه الكمي. Cruciferae Newslett 29: 23-25

Shin B، Choi G، Yi H، Yang S، Cho I، Kim J، Lee S، Paek NC، Kim JH، Song PS، Choi G (2002) يتم تنظيم AtMYB21 ، وهو جين يشفر عامل نسخ خاص بالزهرة ، بواسطة COP1. مصنع J 30: 23-32

شين آر وآخرون (2007) أرابيدوبسيس عامل النسخ MYB77 يعدل تحويل إشارة auxin. الخلية النباتية 19: 2440 - 2453

Shinozaki K، Yamaguchi-Shinozaki K (2000) الاستجابات الجزيئية للجفاف ودرجة الحرارة المنخفضة: الاختلافات والتحدث المتبادل بين مسارين لإشارات الإجهاد. نبات العملة بالعملة بيول 3: 217-223

Shinozaki K ، Yamaguchi-Shinozaki K ، Urao OT ، Koizumi M (1992) تسلسل النيوكليوتيدات لجين من نبات الأرابيدوبسيس thaliana ترميز متماثل myb. مصنع مول بيول 19: 493-499

Solano R ، Nieto C ، Avila J ، Canas L ، Diaz I ، Paz-Ares J (1995) خصوصية ربط الحمض النووي المزدوج لعامل النسخ MYB الخاص ببشرة البتلة (MYBPh3) من هجين البطونية. EMBO J 14: 1773-1784

Song S و Qi T و Huang H و Ren Q و Wu D و Chang C و Peng W و Liu Y و Peng J و Xie D (2011) تتفاعل بروتينات مجال Jasmonate-ZIM مع عوامل النسخ R2R3-MYB MYB21 و MYB24 إلى تؤثر على تطور السداة التي ينظمها جاسمونيت في أرابيدوبسيس. الخلية النباتية 23: 1000-1013

Steiner-Lange S، Unte US، Eckstein L، Yang C، Wilson ZA، Schmelzer E، Dekker K، Saedler H (2003) Disrupt of أرابيدوبسيس ثاليانا MYB26 يؤدي إلى عقم الذكور بسبب أنثر غير مشوه. مصنع J 34: 519-528

Stracke R ، Werber M ، Weisshaar B (2001) عائلة الجينات R2R3 – MYB في نبات الأرابيدوبسيس thaliana. نبات العملة بالعملة بيول 4: 447-456

Stracke R ، Ishihara H ، Huep G ، Barsch A ، Mehrtens F ، Niehaus K ، Weisshaar B (2007) يتحكم التنظيم التفاضلي لعوامل النسخ R2R3-MYB وثيقة الصلة في تراكم الفلافونول في أجزاء مختلفة من نبات الأرابيدوبسيس thaliana الشتلات. مصنع J 50: 660-677

Stracke R ، Favory JJ ، Gruber H ، Bartelniewoehner L ، Bartels S ، Binkert M ، Funk M ، Weisshaar B ، Ulm R (2010) أرابيدوبسيس ينظم عامل نسخ bZIP HY5 التعبير عن جين PFG1 / MYB12 استجابةً للضوء والأشعة فوق البنفسجية- B. بيئة الخلايا النباتية 33: 88-103

Su CF et al (2010) يمنح المسار الجديد المعتمد على MYBS3 التسامح البارد في الأرز. نبات فيزيول 153: 145-158

Suo J، Liang X، Pu L، Zhang Y، Xue Y (2003) تحديد GhMYB109 الذي يشفر عامل نسخ R2R3MYB والذي يتم التعبير عنه على وجه التحديد بالأحرف الأولى من الألياف والألياف المطولة من القطن (جوسيبيوم هيرسوتوم L.). Biochem Biophys Acta 1630: 25–34

Supriya YNR ، Yadav RC ، Singh D (2006) عزل الحمض النووي الريبي النشط بيولوجيًا لتوليد cDNAs لعامل النسخ myb في أنواع Brassica. براسيكا 8: 95-98

تاكاهاشي آر ، ياماغيشي إن ، يوشيكا إن (2013) يتحكم عامل النسخ في MYB في لون الزهرة في فول الصويا. جيهريد 104 (1): 149-153

Tamagnone L ، Merida A ، Parr A ، Mackay S ، Culianez-Macia FA ، Roberts K ، Martin C (1998) عوامل النسخ AmMYB308 و AmMYB330 من Antirrhinum تنظم التخليق الحيوي للفينيل بروبانويد واللجنين في التبغ المعدّل وراثيًا. الخلية النباتية 10: 135-154

Urao T، Yamaguchi-Shinozaki K، Urao S، Shinozaki K (1993) An أرابيدوبسيس يتم تحفيز متماثل myb عن طريق إجهاد الجفاف ويرتبط منتجه الجيني بتسلسل التعرف على MYB المحفوظ. الخلية النباتية 5: 1529-1539

Van der Ent S et al (2008) مطلوب MYB72 في خطوات الإشارة المبكرة للمقاومة النظامية التي تسببها البكتيريا الجذرية في أرابيدوبسيس. النبات Physiol 146: 1293-1304

Vannini C، Locatelli F، Bracale M، Magnani E، Marsoni M، Osnato M، Mattana M، Baldoni E، Coraggio I (2004) overexpression of the Rice OsMYB4 الجين يزيد من التسامح مع التبريد والتجميد نبات الأرابيدوبسيس thaliana النباتات. مصنع J 37: 115-127

Verdier J et al (2012) يعمل عامل النسخ MtPAR MYB كمفتاح تشغيل للتخليق الحيوي للبروانثوسيانيدين في ميديكاغو truncatula. PNAS 109 (5): 1766-1771

Wang X et al (2008) التعبير الزائد عن PGA37 / MYB118 و MYB115 يعزز الانتقال الخضري إلى الجنيني في أرابيدوبسيس. دقة الخلية ١٩: ٢٢٤ - ٢٣٥

Wang S ، Barron C ، Schiefelbein J ، Chen JG (2010) العلاقات المميزة بين GLABRA2 وعوامل النسخ R3 MYB أحادية التكرار في تنظيم تصفيف الشعر والجذور في أرابيدوبسيس. فيتول جديد 185: 387-400

Wilkins O ، Nahal H ، Foong J ، Provart NJ ، Campbell MM (2009) توسيع وتنويع حور R2R3 – MYB عائلة عوامل النسخ. النبات Physiol 149: 981-993

Woodger FJ ، Gubler F ، Pogson BJ ، Jacobsen JV (2003) A-like MAK kinase هو مثبط لـ GAMYB في aleurone الشعير. مصنع J 33: 707-717

Xie Z ، Lee EK ، Lucas JR ، Morohashi K ، Li D ، Murray JAH ، Sack FD ، Grotewold E (2010) خلية النبات 22: 2306-2321

Xiong C و Zhonghe M و Eric L (1997) خصائص ربط الحمض النووي والتنظيم الجيني ونمط التعبير لـ TGA6 ، وهو عضو جديد في عائلة TGA لعوامل نسخ bZIP في نبات الأرابيدوبسيس thaliana. مصنع مول بيول 34: 403-415

Yang Y، Klessig DF (1996) عزل وتوصيف متجانسة الجينات السرطانية الفطرية المحفزة لفيروسات التبغ من التبغ. Proc Natl Acad Sci 93: 14972–14977

Yang S ، Sweetman JP ، Amirsadeghi S ، Barghchi M ، Huttly AK ، Chung WI ، Twell D (2001) جينات عصبية جديدة خاصة بآخر من التبغ كمنظمين مفترضين لتعبير الأمونيا- لياز فينيل ألانين. النبات Physiol 126: 1738–1753

Yang C et al (2007) أرابيدوبسيس ينظم MYB26 / MALE STERILE35 السماكة الثانوية في endothecium وهو ضروري لتفريغ العضو الذكري. الخلية النباتية 19: 534-548

Yang A ، Xiaoyan Dai X ، Zhang WH (2012) A R2R3-type MYB gene ، OsMYB2، يشارك في تحمل الملح والبرد والجفاف في الأرز. J Exp Bot 63 (7): 2541-2556

Yanhui C et al (2006) إن العائلة الفائقة للنسخ MYB من أرابيدوبسيس: تحليل التعبير ومقارنة النشوء والتطور مع عائلة الأرز MYB. مصنع Mol Biol 60: 107-124

Yi J ، Derynck MR ، Li X ، Telmer P ، Marsolais F ، Dhaubhadel S (2010) عامل نسخ MYB أحادي التكرار ، GmMYB176 ، ينظم التعبير الجيني CHS8 ويؤثر على التخليق الحيوي للأيسوفلافونويد في فول الصويا. مصنع J 62: 1019-1034

Yu EY و Kim SE و Kim JH و Ko JH و Cho MH و Chung IK (2000) التعرف على الحمض النووي الخاص بالتسلسل من خلال المجال الشبيه بـ Myb لبروتين التيلومير النباتي RTBP1. J Biol Chem 275: 24208–24214

Zhang Y et al (2009) توصيف أرابيدوبسيس جين عامل النسخ MYB AtMYB17 وتنظيمه المحتمل بواسطة LEAFY و AGL15. J Genet Genomics 36: 99-107

Zhang X و Ju HW و Chung MS و Huang P و Ahn SJ و Kim CS (2011) يشارك عامل النسخ الشبيه بـ MYB من النوع R-R ، AtMYBL ، في تعزيز شيخوخة الأوراق وتعديل استجابة الإجهاد اللاأحيائية في أرابيدوبسيس. فيسيول الخلية النباتية 52: 138-148

Zhong R et al (2007) يعد عامل النسخ MYB46 هدفًا مباشرًا لـ SND1 وينظم التركيب الحيوي للجدار الثانوي في أرابيدوبسيس. الخلية النباتية 19: 2776-2792

Zhong R et al (2008) مجموعة من عوامل النسخ المشاركة في تنظيم التركيب الحيوي لجدار الخلية الثانوي في أرابيدوبسيس. الخلية النباتية 20: 2763-2782

Zhou J et al (2009) MYB58 و MYB63 عبارة عن منشطات نسخية لمسار التخليق الحيوي للجنين أثناء تكوين جدار الخلية الثانوي في أرابيدوبسيس. الخلية النباتية 21: 248-266


شكر وتقدير

تم دعم هذا العمل بمنحة GM077596 (إلى H.Z.) من المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة (NIH). تم جمع بعض البيانات في معهد Carl R. Woese لبيولوجيا الجينوم الأساسية على NMR 600 ميجاهرتز بتمويل من منحة NIH رقم S10-RR028833 ، LC-MS في مركز MCB Metabolomics ، و HRMS في مختبر SCS لقياس الطيف الكتلي. بي دبليو. و F.G. أهدي هذا المقال لذكرى Keqian Yang ، الذي قدم مساهمات مهمة لفهمهم لـ ستربتوميسيس التنظيم الجيني لعملية التمثيل الغذائي الثانوية.


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


توافر البيانات

تتوفر بيانات التسلسل الخام لدخن الثعلب والدخن بروسو والدخن اللؤلؤي وعشب التبديل الناتج في هذه الدراسة في NCBI (انضمام BioProject رقم PRJNA650146) (67). تم إيداع بيانات التسلسل الخام للذرة والذرة الرفيعة المستخدمة في التدريب النموذجي سابقًا في NCBI تحت الإدخال رقم. PRJNA344653 (68).تم الحصول على بيانات التعبير الجيني لشتلات الذرة المزروعة في مينيسوتا تحت السيطرة وظروف الإجهاد البارد من NCBI مع رقم المدخل. PRJNA657262 (69). تم الحصول على بيانات عن التعبير الجيني في أوراق شتلات الذرة المزروعة في قانسو ، الصين ، تحت ظروف تحكم وإجهاد بارد من NCBI مع إدخال رقم. PRJNA645274 (70). الرموز المستخدمة لحساب الميزات الجينية لكل جين ، وعلامات الجينات والميزات المرتبطة بها ، ونصوص التعلم الآلي ، والنماذج المدربة متاحة في مستودع Bitbucket (https://bitbucket.org/shanwai1234/coldgenepredict/src/master/).


دور الكروماتين

على الرغم من أن مثبطات النسخ غالبًا ما تشارك في تنظيم الجينات ، يجب أن يوضع في الاعتبار أن طبيعة الحمض النووي في الخلايا حقيقية النواة تميل إلى إبقاء الجينات في حالة المكبوت. يتم لف الحمض النووي حقيقيات النوى حول معقدات بروتينية تسمى أوكتاميرات هيستون ، والتي لها تأثير تغليف الحمض النووي في شكل مضغوط بحيث يتلاءم مع النواة. ومع ذلك ، فإن هذا يحد أيضًا من وصول العوامل التنظيمية إلى المواقع المستهدفة. مع الكشف عن آليات المنشطات النسخية ، تم العثور على المزيد والمزيد من العمل من خلال تخفيف القمع الناجم عن الكروماتين. مثال على ذلك هو مركب البروتين Swi / Snf ، الذي تم تحديده لأول مرة في الخميرة. أدت الطفرات في مكونات المعقد إلى انخفاض نشاط بعض الجينات المستهدفة. وجد لاحقًا أن الطفرات في جينات الهيستون أعادت النشاط الطبيعي لتلك الجينات المستهدفة بعبارة أخرى ، الطفرات في جينات الهيستون عوّضت بطريقة ما عن الطفرات في Swi / Snf. كان هذا مؤشرًا على أن الهستونات و Swi / Snf يتفاعلان بطريقة ما ويقترح أن Swi / Snf قد يعمل عن طريق تعطيل ارتباط الهيستون بالحمض النووي. أظهرت التجارب البيوكيميائية التي أجريت لاحقًا أن هذا هو الحال بالفعل. على الرغم من أن Swi / Snf لا يفعل ذلك تمامًا ينفصل الهيستونات من الحمض النووي ، فإنها تفككها ، وهو ما يكفي للسماح للعديد من المنشطات بالارتباط. يشارك Swi / Snf فقط في تنشيط مجموعة فرعية من الجينات ، والسؤال عن سبب عمله عند بعض المروجين وليس الآخرين هو موضوع بحث مكثف.

الآلية الثانية التي يتم بها تخفيف القمع الناجم عن الكروماتين هي الهيستون أستلة . الهيستونات عبارة عن بروتينات موجبة الشحنة وبالتالي تتفاعل بإحكام مع الحمض النووي المشحون سالبًا. يقلل أستيل الهيستونات من شحنتها الإيجابية الصافية ، مما يخفف من تفاعلها مع الحمض النووي ويزيد من ارتباط عامل النسخ. تم العثور الآن على العديد من عوامل النسخ في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية لتكون أسيتيل ترانسفيرازات ، ويمكنها أسيتيل الهستونات.

بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على بعض مثبطات النسخ في الخميرة والثدييات لتكون هيستون ديستيلاز. في الواقع ، وجد أن البروتين MeCP2 ، الذي يرتبط بالحمض النووي الميثيل ، يعمل في مركب يحتوي على هيستون ديستيلاز. هكذا، مثيلة من شأنه أن يؤدي إلى ارتباط هذا المركب ، مما يتسبب في نزع استيل الهستونات وبنية كروماتين أكثر تكثيفًا. من المعروف منذ فترة طويلة أن الحمض النووي الميثيل مرتبط بجينات غير نشطة نسبيًا ، وقد قدمت الغزوات في دراسة أستيل هيستون أخيرًا تفسيرًا لذلك.


خلفية

تعتبر ملوحة التربة عاملاً غير حيوي مهم يحد من نمو النبات وتطوره. للتخفيف من الإجهاد الأسموزي الناجم عن الملح وسمية الأيونات والأضرار التأكسدية ، طورت النباتات سلسلة من آليات الاستجابة الفسيولوجية والجزيئية [1،2،3]. برمودا شائع (سينودون داكتيلون (L.) Pers.) من أنواع العشب الشائعة والمستخدمة على نطاق واسع والتي يمكن أن تنتشر عن طريق stolons والجذور والبذور [4 ، 5]. على الرغم من وجود مستوى جيد لتحمل الملح ، إلا أن هناك تباينًا واسعًا بين الأنواع. وبالتالي ، فإن نمو وتطور الأصناف الحساسة نسبيًا يمكن أن يعيق بشكل خطير إجهاد الملوحة ، مما يحد بشكل كبير من تعزيز وتطبيق البرمودا في التربة المالحة [6 ، 7]. لذلك ، فإن التحليل المتعمق لآلية تحمل الملح وتعدين الجينات والمسارات الرئيسية للاستجابة سيساهم في تطبيقه في البيئات المالحة.

في النباتات ، يؤدي الإجهاد الملحي إلى إعادة برمجة نصية على مستوى الجينوم للاستجابة لهذه المحفزات البيئية. نتيجة لذلك ، يتم تنظيم مجموعات الجينات المرتبطة بالعديد من السمات الفسيولوجية ومسارات الاستجابة للملح للتخفيف من الآثار الضارة ، مما يجعل الاستجابة للملح سمة كمية معقدة [1 ، 8]. مباشرة بعد أن تدرك النباتات إشارة الإجهاد الملحي من البيئة ، يمكن تنشيط مسارات متعددة لتوصيل الإشارات بسرعة [9 ، 10] ويكون الارتفاع في تركيز أيون الكالسيوم (Ca 2+) من بين الاستجابة الأولى للمحفزات الخارجية [11]. للتغلب على الإجهاد ، عمل المحفزات Ca 2+ مستشعرات (على سبيل المثال ، CBLs: بروتينات شبيهة بالكالسينورين B CIPKs: Ca 2+ - كينازات بروتين مستقلة CDPKs: Ca 2+ - بروتينات مستقلة كينازات CMLs: بروتينات شبيهة بالكالودولين) [ 11] يسبق سلسلة من التفاعلات مثل SOS (الملح شديد الحساسية) ومسارات MAPK (بروتين كيناز المنشط بالميتوجين) [12 ، 13 ، 14]. على طول إشارات Ca 2+ ، تم أيضًا مشاركة رسل ثانٍ آخر مثل ROS (أنواع الأكسجين التفاعلية) [3]. على الرغم من أن أنواع الأكسجين التفاعلية يمكن أن تعمل كجزيئات إشارات استجابة للإشارات البيئية [2 ، 15] ، إلا أن تراكمها المفرط يمكن أن يؤدي إلى تلف الخلايا المؤكسدة [16]. للحد من الأضرار التأكسدية التي يسببها ROS ، طورت النباتات نظامًا معقدًا للكسح يتكون من إنزيم مضادات الأكسدة (مثل ديسموتاز الفائق ، وبيروكسيداز SOD ، وكاتاليز POD ، و CAT) والمطهرات غير الأنزيمية (على سبيل المثال توكوفيرولز كاروتينويد الفينولات) التي تم تطويرها لتنظيف الإفراط في الإنتاج ROS وتحمي نفسها من الإجهاد التأكسدي الناجم عن الملح [17 ، 18]. أيضًا ، تلعب مسارات الإشارات التي تتوسطها الهرمونات النباتية (مثل حمض الأبسيسيك ، حمض ABA ، JA cytokinin ، CTK gibberellin ، GA ethylene ، ETH) أيضًا أدوارًا رئيسية في النمو التكيفي للنباتات بعد التحفيز البيئي [19].

لمزيد من الحماية للنباتات من التلف ، يمكن للتسلسلات المنشطة مثل Ca 2+ و ROS وشلالات إشارات الهرمونات أن تزيد من تنشيط المنظمات الأخرى مثل عوامل النسخ (TFs) (على سبيل المثال بروتين ربط العناصر المتجاوب مع ABA / عامل ربط ABA ، ABRE / ABF ) [20] لتنظيم جينات الاستجابة للملح الأخرى في المصب. على سبيل المثال ، تم الإبلاغ عن أن الجينات التي تنظم مستويات المواد الواقية للتضخم هي أول نسخ محفزة للإجهاد أثناء الاستجابة الأولية للإجهاد التناضحي الأولي. يتم رفع تركيزات الأسمولية داخل الخلايا مثل البرولين والسكر القابل للذوبان والديهيدرينات لتحسين الضغط التناضحي الخلوي [2 ، 21]. بعد التعرض لفترات طويلة لإجهاد الملح ، تم تبني استراتيجيات أخرى للتخفيف من سمية Na + (24 ساعة أو أكثر) ، على سبيل المثال ، ناقلات الأيونات مثل HKT (ناقل K + عالي التقارب) و NHX (Na + / H + antiporters) يمكن تنظيم عائلات الجينات لمزيد من عزل الصوديوم الزائد أو تجزئته في الفجوة باستخدام K + / Na + عالي العصارة الخلوية ومقاومة إجهاد الملح في الخلايا السكرية [22 ، 23]. في فول الصويا ، بعد المعالجة لمدة 24 ساعة أو أكثر ، دخلت الشتلات في حالة فسيولوجية جديدة مع انخفاض معدلات التمثيل الضوئي والتوصيل الثغري ، يليها تراكم الصوديوم في الورقة الذي يمكن أن يكون ضارًا بالنباتات. لذلك ، قد تكون 24 ساعة نقطة تحول حيث يمكن أن تبدأ استراتيجية الاستجابة للملح في التغيير في العديد من النباتات [24].

تحت التعرض المفرط للملح ، تكون الجذور هي أول الأعضاء التي تكتشف الإجهاد ومن المحتمل أن تتعرض لمزيد من الضرر بسبب قربها من البراعم [25 ، 26]. نتيجة لذلك ، تدرك الجذور إجهادًا تناضحيًا مبكرًا وتستجيب. بعد ذلك ، يمكن أن تنتقل هذه التفاعلات الأولية إلى النبات بأكمله [2]. وهذا يجعل الجذور مثالية لتوفير هدف حساس لدراسة الآليات الجزيئية الكامنة وراء تحمل ملح النبات والتكيف معه [27]. في الأنواع الأخرى ، تم إجراء العديد من الدراسات النسخية المستجيبة للملح في الجذور حتى الآن [24 ، 28 ، 29]. في جذور برموداغراس ، باستخدام صنفين بمستوى متناقض من تحمل الملح ، تم إجراء تحليل الترنسكريبتوم بعد 7 أيام من إجهاد الملح [30]. ومع ذلك ، لم يتم استكشاف دراسات النسخ في جذور البرموداغراس التي تنطوي على استجابة مبكرة للملح بين نقاط متعددة الأوقات. يمكن أن يوفر أخذ هذه التغييرات الديناميكية الزمنية في الاعتبار عند تقييم استجابة النبات لعامل الإجهاد تحليلًا أكثر منهجية في ملفات تعريف التعبير [25 ، 28 ، 29]. في هذه الدراسة ، قمنا بفحص ومقارنة إعادة برمجة التعبير الجيني تحت ضغط الملح قصير المدى للتحقيق في أنماط الاستجابة المشتركة والحصرية ووصلات التعبير لجينات استجابة الملح في جذور برموداغراس. تم تحديد بعض المسارات التنظيمية الرئيسية وعائلات الجينات والجينات المحورية المستحثة خلال المراحل المبكرة من فرض الإجهاد الملحي. يمكن أن تعطي هذه النتائج نظرة عامة على خريطة النسخ المبكر لاستجابة الملح وتوفر معلومات أكثر فائدة لمزيد من الدراسة لاستجابة الملح لعشب برمودا.


الملخص

تشير التقديرات إلى أن الجينوم البشري يحتوي على مئات الآلاف من المعززات ، لذا فإن فهم هذه العناصر المنظمة للجينات يعد هدفًا حاسمًا. يجب معالجة العديد من الأسئلة الأساسية حول المحسّنات ، مثل كيف يمكننا تحديدها جميعًا ، وكيف تعمل ، وكيف تساهم في المرض والتطور؟ يبحث خمسة باحثين بارزين في هذا المجال في مدى معرفتنا بالفعل وما يجب القيام به للإجابة على هذه الأسئلة.

س ما هي التحديات في تحديد جميع المعززات ووظائفها؟

لين أ. بيناتشيو. يتم تعريف المعززات بشكل كلاسيكي على أنها رابطة الدول المستقلة- عمل تسلسلات الحمض النووي التي يمكن أن تزيد من نسخ الجينات. تعمل بشكل عام بشكل مستقل عن التوجيه وعلى مسافات مختلفة من المروج المستهدف (أو المروجين). تاريخياً ، ثبت أن تحديد المعززات يمثل تحديًا لعدة أسباب 1. أولاً ، تنتشر المعززات عبر 98٪ من الجينوم البشري الذي لا يشفر البروتينات ، مما ينتج عنه مساحة بحث كبيرة (مليارات الأزواج الأساسية من الحمض النووي). ثانيًا ، في حين أنه من المعروف أنها تنظم الجينات في رابطة الدول المستقلة، فإن موقعها بالنسبة إلى الجين المستهدف (أو الجينات) متغير بدرجة كبيرة: أي يمكن العثور على المعززات في أعلى أو أسفل الجينات ولكن أيضًا داخل الإنترونات. علاوة على ذلك ، فهي لا تعمل بالضرورة على المحفز الأقرب ولكن يمكنها تجاوز الجينات المجاورة لتنظيم الجينات الموجودة على مسافة أبعد على طول الكروموسوم. وفي بعض الحالات ، تم العثور على معززات فردية لتنظيم جينات متعددة 2 ، مما يضيف مزيدًا من التعقيد إلى شرحها الوظيفي. ثالثًا ، على النقيض من رمز التسلسل المحدد جيدًا للجينات المشفرة للبروتين ، فإن رمز التسلسل العام للمُعزِّزات ، إن وجد على الإطلاق ، غير مفهوم جيدًا. وبالتالي ، لا يمكن تحديد المعززات حسابيًا من تسلسل الحمض النووي وحده بثقة عالية. أخيرًا ، يمكن أن يقتصر نشاط المعززات على نوع معين من الأنسجة أو الخلايا ، أو نقطة زمنية في الحياة ، أو ظروف فسيولوجية أو مرضية أو بيئية محددة. في حين أن هذه الطبيعة الديناميكية للمُعزِّزات تمكن وظيفتها الجينومية من تحديد متى وأين وعلى أي مستوى يتم التعبير عن كل جيناتنا بدقة ، فإنها تزيد من تعقيد الاكتشاف والتعليق التوضيحي الوظيفي للمُعزِّزات في الجينوم.

على الرغم من هذه التحديات ، فقد تم إجراء جر في العقد الماضي لتحديد المعززات على مقياس الجينوم. في البداية ، تم تسهيل ذلك من خلال علم الجينوم المقارن ، حيث تم العثور على التسلسلات غير المشفرة المحفوظة بشكل كبير بين أنواع مختلفة من الفقاريات والثدييات لإثراء المعززات ، خاصة تلك النشطة في التطور المبكر 3،4. من اللافت للنظر ، أن الاختبار المنهجي لمئات من تسلسل الحمض النووي البشري غير المشفر بدرجة عالية في فحوصات مراسل الفأر المعدلة وراثيًا كشف أن حوالي نصفها كانت معززات 4،5. هذا التخصيب في المحسنات مثير للدهشة ، لأن هذه الدراسات قيمت نقطة زمنية واحدة فقط لتطور الفأر (أي اليوم الجنيني 11.5) ، ومن حيث المبدأ توجد العديد من الوظائف الأخرى في الحمض النووي غير المشفر الذي يمكن أن يتسبب في حفظ التسلسلات. تشير هذه النتائج إلى أن المعززات هي فئة رئيسية وربما تكون حتى النوع السائد للعنصر الوظيفي في الجزء غير المشفر من الجينوم.

حتى مع نجاح علم الجينوم المقارن في تحديد المعززات ، فإن الحفظ وحده له حدود. على سبيل المثال ، هناك المئات من التسلسلات الجينومية المحفوظة للغاية والتي لا يمكن إثبات وظيفة مُحسِّن لها في المقايسات المعدلة وراثيًا. قد يكون هذا بسبب قيود المقايسات المتاحة حاليًا لنقاط زمنية محددة للتطوير ، ولكن من الممكن أيضًا أن يتم حفظ هذه التسلسلات بسبب وظائف مهمة بخلاف كونها معززات. علاوة على ذلك ، حقيقة أن التسلسل محفوظ وبالتالي قد يكون معززًا لا يوفر أي أدلة حول متى وأين يمكن أن تحدث هذه الوظيفة داخل البشر. كتحدي إضافي ، تدعم الدراسات الحديثة أن جزءًا كبيرًا من المُحسِّنات يعرض حفظًا متواضعًا أو معدومًا عبر الأنواع ، مما يحد من هذا النهج القائم على التطور.

يمكن معالجة بعض هذه التحديات باستخدام طريقة تحديد مُحسِّن أكثر حداثة تستغل التطورات في التسلسل عالي الإنتاجية لتعديلات هيستون والعلامات اللاجينومية الأخرى مباشرة من خطوط الخلايا أو الأنسجة الأولية. هذا ما يسمى بنهج & # x02018ChIP & # x02013seq & # x02019 (للترسيب المناعي للكروماتين متبوعًا بتسلسل عالي الإنتاجية) يثبت أنه قوي لأنه مستقل عن حفظ الحمض النووي ويحدد كتالوجات المحسنات مباشرة من الخلايا أو الأنسجة التي تم دراستها. العلامات المستخدمة بشكل شائع لتحديد المعززات المفترضة تشمل p300 (المرجع 8) ، هيستون H3 أسيتيل في ليسين 27 (H3K27ac) 9 و H3 أحادي الميثيل عند K4 (H3K4me1) 10. يمثل تعيين مواقع DNase I شديدة الحساسية طريقة أخرى مفيدة 11. أثبتت كل هذه العلامات أنها مفيدة في أنواع مختلفة من الثدييات ، مع وجود أجسام مضادة لعلامات هيستون بالإضافة إلى فرط حساسية DNase I التي لها تطبيقات واسعة عبر العديد من أشكال الحياة حقيقية النواة. تم إثبات أن هذه الأدوات الجزيئية مفيدة إلى حد كبير لتحديد المُحسِّن من خلال التحقق التجريبي من صحتها باستخدام متجهات مراسل المُحسِّن إما في المختبر 10 أو في الجسم الحي 8 .

إن النتيجة الرائعة من المسوحات التي أجريت على الأنسجة وخطوط الخلايا المتنوعة هي الدليل المتزايد على العدد الهائل من المعززات في جينومنا. تشير التقديرات إلى وجود مئات الآلاف من المعززات في الجينوم البشري 12 ، 13 ، 14 ، وهو عدد يفوق عددنا بشكل كبير.

20 ألف جين مشفر للبروتين. تستمر هذه الملاحظة في الإشارة إلى أهمية تنظيم التعبير الجيني كمستوى أولي للتحكم في الجينوم ووظيفة الكائن الحي في النهاية.

النتيجة الثانية من هذه الأساليب اللاجينومية هي مدى سوء حفظ المُحسِنات في نسيج معين. يتضمن ذلك أمثلة على معززات تم تحديدها في أنسجة الكبد عبر لوحة من الفقاريات 6 ، بالإضافة إلى معززات مكتشفة في أنسجة القلب من كل من الفئران 7 والبشر 15. تسلط هذه النتائج المبكرة الضوء على أهمية دراسة أنسجة معينة مباشرة من الأنواع قيد البحث (أي البشر) مقابل محاولة استخدام نماذج حيوانية قياسية لاشتقاق هويتها (أي الفئران). من المتوقع أن تستمر الدراسات الكبيرة التي تهدف إلى تحديد المعزز ، مثل ENCODE 14 ، في تحويل تركيزها من النماذج الحيوانية وخطوط الخلايا البشرية إلى الأنسجة البشرية الأولية على أساس هذه النتائج.

على الرغم من القيمة الكبيرة لهذا الجيل الجديد من الأدوات التجريبية للكشف عن المعززات على مقياس الجينوم ، إلا أن هناك أيضًا بعض القيود. على سبيل المثال ، لا يوجد حاليًا & # x02018enhancer mark & ​​# x02019 يمكن استخدامها لتحديد جميع المناطق الجينومية التي تعتبر معززات والتي تتنبأ على وجه اليقين بما إذا كان مُحسِّن معين نشطًا أو غير نشط في نوع خلية أو نسيج معين. جميع طرق التنبؤ بالمُحسِّن الموصوفة حتى الآن ، سواء أكانت قائمة على الحفظ أو الوراثة اللاجينومية ، أقل من الكمال ، مقارنة بسلسلة التحقق التجريبية تُظهر أن بعض مناطق المُحسِّن مفقودة (السلبيات الخاطئة) ، والتسلسلات الأخرى التي يُتوقع أن تكون معززات نشطة لا يمكن أن تكون تم التحقق من صحتها بالطرق التكميلية (الإيجابيات الخاطئة). وبالتالي ، عند استخدام مثل هذه المعلومات للمتابعة المرتكزة على الجينات ، يجب توخي الحذر لتأكيد صحة هذه التنبؤات قبل الشروع في تحقيقات أكبر. على الرغم من التقدم الذي تم إحرازه ، فإن التعليق التوضيحي الكامل لجميع المعززات في الجينوم من خلال المناهج اللاجينومية تظل مهمة شاقة نظرًا للعدد اللامتناهي تقريبًا من أنواع الخلايا والظروف التي يحتاج المرء إلى استكشافها. هناك حاجة إلى مزيد من التقدم لملء هذا الفراغ في استراتيجيات تحديد مُحسِّن ذات إنتاجية أعلى وأقل تكلفة ، وكذلك التطورات في القدرة على العزل والعمل مع كميات أصغر من مدخلات الأنسجة (بما في ذلك الخلايا المفردة) بالإضافة إلى التطوير الموازي لمزيد من الفعالية التنبؤات الحسابية للمعززات. في الواقع ، لا يزال هناك الكثير من العمل لتحديد المعززات على الصعيد العالمي وفي نهاية المطاف لربط وظيفتها بالبيولوجيا البشرية والمرض.

س كيف تتفاعل المعززات مع أهدافها في البيئة المعقدة ثلاثية الأبعاد للجينوم؟

ويندي بيكمور. أعتقد أننا يجب أن نقسم هذا السؤال إلى قسمين. الأول هو & # x02018do تتفاعل المعززات جسديًا مع أهدافها؟ & # x02019 وإذا كان الأمر كذلك ، فيمكننا أن نسأل & # x02018 كيف؟ & # x02019

نشأت فكرة أن العناصر التنظيمية البعيدة (المعززات) قد تمارس وظيفتها عن طريق حلقات DNA نشأت من دراسات للمنظمات البكتيرية مثل الإشريكية القولونية المشغل أو العامل. بينما تعمل هذه العناصر على أجزاء قصيرة نسبيًا (& # x0003c100 bp) من الحمض النووي وعلى قالب غير نووي ، فقد تم استقراء هذا المفهوم إلى معززات الثدييات ، والتي يمكن أن تقع بقدر مليون زوج أساسي بعيدًا عن الجينات المستهدفة و تعمل على قالب كروماتين معقد.

يأتي الدليل على تكوين الحلقات بين المعززات والمروجين بعيدة المدى بشكل أساسي من شريطين من الأدلة. الأول هو الارتباط المتبادل ، عن طريق الفورمالديهايد ، والربط اللاحق معًا لتسلسل الحمض النووي المحسن والمحفز كما تم اكتشافه في طرق التقاط التشكل الصبغي (3C). والثاني هو التصور ، عن طريق التألق فى الموقع التهجين (FISH) ، للقرب المكاني لمناطق المحسن والمحفز في نواة الخلية. في بعض الحالات ، يدعم كلا الاختبارين بالفعل آليات التكرار التي تبعد مسافة رابطة الدول المستقلة- عناصر تنظيمية قريبة جدًا (& # x0003c200 نانومتر) من جيناتها المستهدفة بطريقة مقيدة بالأنسجة.

ومع ذلك ، في بعض الحالات الأخرى التي يمكن فيها التقاط العناصر التنظيمية الحسنة النية عن طريق الارتباط المتبادل بمحفز الجينات المناسب ، لا تكتشف المقايسات المرئية تواترًا كبيرًا للتوطين المكاني المشترك بين المُحسِّن والمُروج 16. قد يكون هذا بسبب أن حلقات الكروماتين عابرة جدًا بحيث يتعذر اكتشافها بواسطة FISH أو لأن منتجات ربط 3C يتم إنشاؤها من خلال الربط غير المباشر للمُحسِّنات والمروجين إلى بنى أساسية نووية كبيرة نسبيًا (300 & # x02013400 نانومتر) أو مجمعات فوق الجزيئية. في الحالة الأخيرة ، أود أن أقول إنه لا توجد حلقة DNA على هذا النحو يتم تشكيلها بين المُحسِّن والمُروِّج.

في الحالات التي يحدث فيها التكرار ، كيف تتشكل الحلقات؟ بشكل عام ، الافتراض هو أن المُحسِّن & # x02013 حلقة المروج تعمل على توصيل عوامل (على سبيل المثال ، بوليميريز RNA ، والمعاملات وعوامل النسخ) إلى المروج في الأنسجة الصحيحة وفي الوقت المناسب. نظرًا لأن الكروماتين عبارة عن بوليمر مرن كبير جدًا ، والتشكيل الافتراضي له ليس سلسلة من الحلقات المنظمة ، يجب أن تكون هناك آليات محددة لتشكيل حلقة مستقرة. يتطلب التكوين الموجه للحلقات الكبيرة عن طريق الانحناء النشط للكروماتين مدخلات طاقة كبيرة ، ولا نعرف الآليات النشطة التي تعمل في الطور البيني والتي يمكنها القيام بذلك على مسافات كبيرة. ومع ذلك ، يخضع الكروماتين للحركة باستمرار عن طريق الانتشار المقيد 17. إن نصف قطر هذا القيد كبير بما يكفي بحيث أن أي تسلسلين ضمن ما يقرب من 1 ميغا بايت من بعضهما البعض يمكن أن يقابل بعضهما البعض بشكل عشوائي في النواة. إذا كانت هناك مجمعات بروتينية مرتبطة بالمحفز والمحسن والتي لها صلة ببعضها البعض ، فيمكن بعد ذلك تثبيت حلقة الكروماتين من خلال هذه الآلية السلبية. تشمل البروتينات التي قد تكون قادرة على القيام بذلك تلك التي تحتوي على نطاقات dimerization أو oligomerization والتي توجد في كل من المروج والمحسن. يأتي العرض التجريبي الأكثر لفتًا لهذا ، وقدرة الحلقات على تنشيط النسخ ، من ربط LDB1 في موضع & # x003b2-globin في خلايا الكريات الحمر 18.

سيؤدي تشكيل الحلقة ، التي تقارن التسلسلات المرتبطة بالنسخ المتعدد ، وتعديل الكروماتين وعوامل إعادة تشكيل الكروماتين ، إلى زيادة التركيز المحلي لهذه العوامل وبالتالي تعزيز تكوين المزيد من البروتينات & # x02013 البروتين والبروتين & # x02013 مجمعات DNA. في الواقع ، تبين أن زيادة تركيز البروتين المحلي هي الآلية الرئيسية التي من خلالها تؤثر الحلقات على القمع بواسطة لاك القامع 19.

إذن ماذا عن المواقف التي لا يمكن فيها تصور حلقات الحمض النووي بين المعززات والأهداف الجينية بشكل مباشر في النواة؟ في بعض هذه الحالات ، يبدو أن الكروماتين المتداخل في حالة مضغوطة بحيث يظل المُحسِّن والمُروِّج قريبين نسبيًا من بعضهما البعض (200 & # x02013400 نانومتر) 16. يمكن للتركيزات العالية لعوامل النسخ ومجمعات البروتين المنواة بواسطة ارتباط المحسن أن تنتشر ببساطة من خلال هذا الحجم النووي المقيد لإيجاد وتفعيل النسخ من المروج المستهدف. يمكن أيضًا تسهيل الانتشار من خلال الارتباط غير المحدد بالكروماتين المتداخل ، وقد لوحظ بالفعل هذا النوع من المسح الضوئي لاك كاظمة في الجسم الحي 20. تم أيضًا الإبلاغ عن أمثلة على البروتينات التي تمسح الكروماتين بين المعززات والمروجين في حقيقيات النوى 21. على غرار نموذج المسح ، يقترح نموذج الربط أن مجمعات الكروماتين المُجمَّعة في المُحسِّنات تعيد تنظيم الكروماتين بشكل نشط بين المُحسِّنات والمُعزِّزات ويدعمها دليل على انتشار تعديلات الهيستون عبر الكروماتين المتداخل 21 ومن خلال نشاط تسلسل منع المُحسِّن 22.

من الصعب تخيل آليات المسح والربط التي تعمل في المعززات الموجودة بمئات الآلاف من الأزواج الأساسية بعيدًا عن المحفز المستهدف ، غالبًا مع الجينات المتداخلة التي لا تستجيب للمُحسِّن. ولا يوجد أي سبب للاعتقاد بأن جميع المعززات تعمل من خلال نفس الآلية. في الواقع ، تمت ملاحظة مكونات الانتشار أحادي البعد وثلاثي الأبعاد لـ لاك القامع في المعيشة بكتريا قولونية الخلايا 20.

س كيف تؤدي المعززات إلى التعبير الجيني؟

آن دين. المعززات هي عناصر تنظيمية للحمض النووي تنشط نسخ الجين أو الجينات إلى مستويات أعلى مما سيكون عليه الحال في غيابها. تعمل هذه العناصر على مسافة من خلال تشكيل حلقات كروماتين لتقريب المحسن والجين المستهدف 23. يُعتقد أن عوامل النسخ المرتبطة بالحمض النووي المرتبطة بالنسب والمرتبطة بالمروجين والمعززات إما تتفاعل مع بعضها البعض أو توظف & # x02018looping & # x02019 العوامل التي تتوسط في الاتصالات طويلة المدى التي يتم اكتشافها عن طريق التقاط التشكل الكروموسومي (3C) أو المقايسات ذات الصلة . تشير البيانات الحديثة أيضًا إلى أن بروتينات ربط العازل CTCF و cohesin قد تسهل تفاعلات المحسن & # x02013.

كيف تؤثر المعززات على النسخ؟ كشف التنميط الجينومي أن عوامل النسخ العامة (GTFs) و RNA polymerase II (Pol II) يتم تجنيدهما في المعززات 24. وهكذا ، يبدو أن المعززات تعمل كمراكز لتجميع مجمع ما قبل البدء (PIC). قد يؤدي تكوين الحلقة إلى زيادة التركيز المحلي لمكونات آلات النسخ بالقرب من الجين المستهدف ، أو قد يعمل المُحسِّن على & # x02018deliver & # x02019 PIC إلى المروج. قد تكون المُحسّنات مهمة لنقل النووي للمُحسِّن & # x02013 زوج المحفز إلى حي مناسب للنسخ. هناك أدلة على كل من هذه النماذج ، ولكن تظل هناك أسئلة مهمة حول التفاصيل الآلية وكيف يمكن أن ترتبط النماذج ببعضها البعض.

أثناء تكوين PIC ، يقوم مجمع المنشط المشترك Mediator بجسر المنشطات الأولية و Pol II. هل يستطيع الوسيط التواصل مع المنشطات المرتبطة بالمعززات لمسافات طويلة؟ في الواقع ، في الخلايا الجذعية الجنينية (ESCs) ، يتم توطين الوحدات الفرعية الوسيطة (MED1 و MED12) مع cohesin في المعززات والمروجين ، ويكون cohesin ضروريًا لتشكيل الحلقة بينهما. أظهرت دراسات أخرى أن MED1 يتفاعل مع GATA1 (المرجع 26) ، وهو عامل نسخ محمر رئيسي مطلوب لمنطقة التحكم في الموضع (LCR) التي تدور إلى جين & # x003b2-globin 27 ، ويشارك الاثنان في LCR 28. وبالتالي ، قد ينسق الوسيط إشارات المُحسِّن إلى آلية النسخ من خلال التفاعل مع عوامل النسخ المرتبطة بالمُحسِّن و Pol II ويعمل كمحور لتنظيم النسخ بواسطة المُحسِّنات البعيدة. يتفاعل مكون وسيط آخر ، وهو العامل 3 المرتبط بـ TBP (TAF3) ، مباشرة مع CTCF ويتم تجنيده في المواقع البعيدة التي يتم مشاركتها بواسطة CTCF والتماسك في ESCs 29. على الرغم من أنه ليس من الواضح ما إذا كانت هذه المواقع معززات حسنة النية ، في مثال واحد على الأقل ، فإن الموقع البعيد يتحول إلى مروج بطريقة تعتمد على TAF3 ، وتقلل ضربة قاضية لـ TAF3 أو CTCF من التعبير عن الجين ، مما يشير إلى أن الحلقة هي وظيفي.

يبدو أيضًا أن حلقات المحسن لها دور في استطالة Pol II. هناك حاجة إلى LCR و & # x003b2-globin looping factor 1 (LDB1) للإفراج الصحيح عن Pol II من التوقف داخل الجين & # x003b2-globin 30،31. في الآونة الأخيرة ، وجد أن عامل الاستطالة ELL3 يشغل المعززات في ESCs 32. كان ارتباط ELL3 مع المعززات مطلوبًا من أجل شغل Pol II المناسب في الجينات المنظمة تنمويًا. تم العثور على كل من cohesin و Mediator مرتبطين بالعديد من معززات ELL3 المشغولة والتفاعلات طويلة المدى بوساطة cohesin لمُحسِّن مشغول ELL3 في مجموعة homeobox A (HOXA) المكان. تُظهر هذه الدراسات معًا أن المعززات يمكن أن تؤثر على كل من بدء Pol II والاستطالة من خلال المشاركة المباشرة لمكونات آلات النسخ في الحلقات.

هناك وسيلة أخرى يمكن من خلالها أن تؤثر المعززات على نسخ الجينات المستهدفة من خلال النسخ الخاص بها. لقد كان معروفًا منذ سنوات عديدة أن النصوص المحسوسة والمضادة للمعنى تنشأ من بعض المعززات ، على الرغم من أن وظيفة النصوص كانت غير واضحة. هل الحمض النووي الريبي أو النسخ في حد ذاته مهم ، أم أن النسخ مجرد عرضي لنسخ الجين الحلقي؟ الآن ، كشفت الدراسات التي أجريت على نطاق الجينوم أن المُحسِنات يتم نسخها بشكل متكرر إلى RNAs غير مشفر بأطوال مختلفة ، وحالة تعدد الأدينيل وخصوصية الخيط 33 ، 24 ، 34. علاوة على ذلك ، تم استخدام RNAs المحسن (eRNAs) لتحديد المعززات النشطة ، مما يشير إلى أن نسخ المحسن هو جزء من عملية تنشيط المحسن 35. نسخ eRNAs المرتبط بتوليف mRNA في الجينات القريبة ، مما يشير إلى تورط في تنظيم النسخ 33،34. يبدو من غير المحتمل أن يكون النسخ نتاجًا ثانويًا لتنشيط الجين المستهدف ، نظرًا لأن الضربة القاضية لمجموعة فرعية من eRNAs أدت إلى انخفاض النسخ الجيني 34. يشير هذا إلى أن الحمض النووي الريبي نفسه مطلوب لتأثير المُحسِّن ، وليس مجرد نسخ جين الحمض النووي الريبي غير المشفر (ncRNA). الاحتمال المثير للاهتمام هو أن eRNAs قد يكون لها دور هيكلي في إنشاء أو تثبيت مُحسِّن & # x02013 حلقات المحفز. في الواقع ، تدعم البيانات الجديدة هذه الفكرة 36. ومع ذلك ، في هذه المرحلة ، تتطلب وظيفة ncRNAs المحسن مزيدًا من الدراسة والتحقق من الصحة.

توثق الدراسات الحديثة التفاعلات الحلقية بين المعززات والمروجين على نطاق الجينوم. اقترح رسم خرائط شامل للتفاعلات طويلة المدى المرتبطة بـ RNA Pol II في أنواع مختلفة من الخلايا إطارًا هيكليًا لمجمعات متعددة الجينات تتضمن تفاعلات محسِّن قريبة & # x02013 محفز لإنجاز وظائف خاصة بالخلية 37. وثقت دراسات أخرى تداخلًا كبيرًا في إشغال CTCF مع المعززات 38،39 ، وهو ما يتوافق مع اكتشاف أن مواقع CTCF الخاصة بالأنسجة قد تم توطينها بشكل كبير مع المعززات (50 ٪) في ESCs 12. تم ربط هذه الدراسات حول حلقات المحسن على مستوى الجينوم مع eRNAs في تقرير يشير إلى وجود ارتباط كبير بين التعبير الجيني والمحفز & # x02013encer looping ونسخ المعززات 39. الصورة التي تظهر هي مجموعة من تفاعلات المحسن & # x02013gene التي تحدد نسخة خلوية معينة.

كيف يتم تنظيم هذه المجمعات متعددة الجينات؟ يتناسب التقريب الوثيق بين المحسن النشط & # x02013 أزواج الجينات والجينات المنظمة بشكل مشابه مع مفهوم مصانع النسخ التي تمثل تركيزات محورية لـ RNA Pol II. من المعروف بالفعل أن الجينات المنظمة بشكل متناسق & # x003b1- و & # x003b2-globin تشغل نفس المصنع بشكل متكرر أكثر من جينات مختلفة 40. يبدو الآن أن هذه ظاهرة قابلة للتعميم. هل يمكن الربط بين مسكن مصنع النسخ والحلقات بين المعززات والمروجين؟ قد تعمل حلقات المحسن على توصيل الجين المنشط إلى مصنع النسخ. في حالة عدم وجود LCR أو بعد تقليل عامل التكرار LDB1 ، تفشل & # x003b2-globin loci في الانتقال إلى المصانع ، مما يشير إلى تكوين حلقة المحسن كشرط أساسي 41،31. ومع ذلك ، يمكن تصور سيناريوهات أخرى ، ويظل هذا السؤال بحاجة إلى معالجة صارمة.

قد يوسع العمل المستقبلي المنظور ، ولكن حتى الآن ، تستدعي الرؤى الآلية حول كيفية إحداث المعززات للتعبير الجيني التكرار. في بعض الحالات ، يمكن أن تتضمن الحلقات بشكل مباشر مكونات آلية النسخ. علاوة على ذلك ، قد تتأثر الحلقات بنسخ المحسن. أخيرًا ، قد تؤدي حلقات المحسن على نطاق واسع من الجينوم إلى تنظيم مناطق نشطة من الجينوم وقد تحدد مصير جينات معينة لمصانع النسخ. هل حلقات المحسن كافية لتنشيط الجينات؟ كان فرض مُحسِّن & # x02013gene loop في غياب منظمات النسخ العادية في موضع & # x003b2-globin كافيًا لتنشيط النسخ جزئيًا على الأقل ، مما يدعم فكرة أن حلقة المحسن سببيًا تكمن وراء التغيير النسخي 18. ما مدى ارتباط التكرار بمحل إقامة مصنع النسخ هو سؤال مثير للاهتمام. إن تقنية الخلية الواحدة لتحديد تردد التفاعل بين المواقع في الكروماتين ، والتي يمكن مقارنتها بالقرار الذي تم الحصول عليه باستخدام FISH ، ستكون بمثابة تقدم كبير. تتمثل الاحتياجات الملحة الأخرى للمستقبل في التحديد بطريقة غير منحازة للبروتينات الكامنة وراء المحسن النووي وتنظيم حلقة المحفز # x02013 والكشف عن كيفية قيام الحركة في النواة بترتيب المشهد للتعبير الجيني.

س كيف تؤثر الطفرات والمتغيرات في المعززات على المرض الذي يصيب الإنسان؟

مارسيلو أ.نوريجا. حوالي 85٪ من الحمض النووي البشري الخاضع لقيود تطورية يتوافق مع التسلسلات غير المشفرة للبروتين 42 ، ويشكل جزء كبير منها رابطة الدول المستقلة- العناصر التنظيمية. ليس من المستغرب ، بالتالي ، أن التباين الجيني ضمن هذه التسلسلات التنظيمية لديه القدرة على أن يؤدي إلى اختلاف في النمط الظاهري ويؤسس المسببات المرضية للأمراض البشرية. ظهرت الأمثلة المبكرة للتنظيم الجيني المتغير كآلية للأمراض البشرية منذ أكثر من ثلاثة عقود ، مع إثبات أن عمليات النقل في مجموعة الجينات & # x003b2-globin تؤدي إلى الإصابة بمرض الثلاسيميا. في حالة عدم وجود طفرات في جينات الغلوبين ، ظهر المرض كنتيجة لاضطراب العلاقة الخطية بين جينات الغلوبين وجيناتها البعيدة. رابطة الدول المستقلة-عناصر تنظيمية 43.

على مدى العقد الماضي ، أكدت جهود التسلسل الجينومي هذه التنبؤات ووفرت فهمًا أفضل لانتشار الطفرات في أماكن بعيدة. رابطة الدول المستقلة-العناصر التنظيمية & # x02014 الغالبية العظمى منها معززات & # x02014 الأمراض البشرية الكامنة 44. الصورة التي ظهرت تدريجيًا من هذه الدراسات هي أن الطفرات التنظيمية تؤدي إلى سمات مرض مندلية ومعقدة على حد سواء ، وأن أطياف التردد الخاصة بها تتراوح من نادرة إلى شائعة وأن تأثيراتها المظهرية تتراوح من الصغيرة إلى الكبيرة. ومع ذلك ، فإن التوصيف الوظيفي للطفرات التنظيمية المفترضة المسببة للأمراض لا يزال يمثل تحديًا مهمًا ، وتلجأ معظم العروض الآلية إلى استراتيجيات تجريبية تنطوي على كميات كبيرة من العمالة والتكلفة والوقت.

تم ربط التباين الجيني في المعززات البعيدة بالعديد من الاضطرابات البشرية المندلية. في عرض مبكر لهذا ، طفرات في محسن يتحكم في تعبير القنفذ الصوتي (SHH) من قاعدة ميغا بعيدة يؤدي إلى تعدد الأصابع قبل المحوري في العائلات. يتم مشاركة هذا النمط الظاهري مع المرضى الذين يحملون إزاحة الكروموسومات التي تزيل هذا المحسن من المنطقة العامة المجاورة SHH 45. ومع ذلك ، فإن التأثير الظاهري للطفرات في المعززات قد يختلف اختلافًا كبيرًا عن تأثير طفرات ترميز البروتين ، حتى لو كان كلاهما مرتبطين بنفس الجين. تقتصر الطفرات في المعززات إلى حد كبير على رابطة الدول المستقلة التأثيرات على النسخ ، في حين أن تلك الموجودة في تسلسل ترميز البروتين قد تغير جوانب أوسع من التعبير الجيني ، مثل معالجة الحمض النووي الريبي واستقراره ، وطي البروتين ، وما إلى ذلك.

هناك تمييز مركزي آخر بين تأثير الطفرات المشفرة وغير المشفرة يتعلق بنمطية المعززات البعيدة: كل معزز للجين مسؤول عن مجموعة فرعية من التعبير الكمي والزماني والمكاني لهذا الجين المقابل. كمثال ، طفرات الترميز في تى بى اكس 5 & # x02014 جين مشارك في تطور القلب والأطراف الأمامية & # x02014 ينتج عنه متلازمة هولت & # x02013 أورام ، التي تتميز بتشوهات القلب والأطراف الأمامية. سميمو وآخرون. 47 أظهر أن المعززات التي تنظم التعبير القلبي تى بى اكس 5 لا تنظم نمو الأطراف وأن الطفرات في هذه المعززات تؤدي إلى تشوهات قلبية وليس تشوهات في الأطراف ، مما يؤدي إلى فصل القلب بشكل فعال & # x02013limb النمط الظاهري المرتبط عادةً تى بى اكس 5 طفرات الترميز.

في حين أن معظم الطفرات التنظيمية المؤدية إلى المرض التي تم وصفها حتى الآن تعطل المعززات الموجودة مسبقًا ، فمن المرجح أيضًا أن تشارك طفرات اكتساب الوظيفة في عمليات المرض. دي جوبي وآخرون. أظهر كيف أن المتغير غير المشفر الذي يفصل في الميلانيزيين في امتداد مجهول غير وظيفي للحمض النووي يخلق بالصدفة وظيفة وظيفية رابطة الدول المستقلة- التسلسل التنظيمي ، مما أدى إلى التنشيط الزائف لجينات & # x003b1-globin وما يترتب على ذلك من ظهور الثلاسيميا # x003b1 في الأفراد المصابين. وبالتالي ، فإن الفضاء الطفري للتسلسلات غير المشفرة ، المقدر بالفعل أنه أكبر بكثير من متواليات التشفير ، من المرجح أن يكون أقل من تقدير الرقم الحقيقي.

إن نمطية المعززات وتقسيمها الوظيفي يعني أن الطفرات التنظيمية غالبًا ما يكون لها عبء أقل على اللياقة مقارنة بطفرات الترميز وقد تصل إلى تردد عالٍ في المجموعات السكانية. كمقدمة لفهم كيف أن التباين الشائع في المعززات البعيدة قد يكمن وراء البنية الجينية للعديد من السمات والأمراض المعقدة لدى البشر ، Emison وآخرون. أظهر 49 أن الطفرات الشائعة في محسن intronic لـ ريت يزيد من خطر الإصابة بمرض هيرشسبرونج & # x02019s ، وهو اضطراب متعدد العوامل. أكد ظهور دراسات الارتباط على مستوى الجينوم (GWASs) لاحقًا هذا التوقع ، والتقدير الحالي هو أن ما يصل إلى 85 ٪ من مواقع GWAS لها متغيرات غير مشفرة باعتبارها الارتباط السببي المحتمل للسمة التي تم تقييمها. غالبًا ما تصل هذه المتغيرات التنظيمية إلى وتيرة عالية في السكان ومن المتوقع أن تؤثر على مخاطر المرض من خلال تأثيرات نمطية صغيرة ، على النقيض من التأثيرات الكبيرة للمتغيرات المندلية التي نوقشت أعلاه.

لا يزال التحديد الدقيق للمتغيرات التنظيمية المسببة للأمراض داخل مواقع GWAS يمثل تحديًا مهمًا ، لا سيما فيما يتعلق بالتحقق التجريبي من الآثار الوظيفية المفترضة لهذه المتغيرات. ومع ذلك ، فقد تم وصف عدد من المتغيرات التنظيمية في المعززات الناشئة عن نتائج GWAS وظيفيًا ، وخرجت العديد من الأفكار من هذه الدراسات. أولاً ، قد يكون لنفس المتغير تأثير على خطر الإصابة بأكثر من مرض واحد 50،51. ثانيًا ، تم الكشف عن آليات جديدة للمرض أو تأكيدها ، مثل الاستجابة المتغيرة للإشارات الالتهابية الكامنة وراء خطر الإصابة بمرض الشريان التاجي 52. ثالثًا ، غالبًا ما يتطلب الكشف عن التأثير الفسيولوجي للمتغيرات التنظيمية استخدام خطوط خلوية مناسبة و / أو نماذج حيوانية ، كما أوضح موسونورو. وآخرون. 53. أخيرًا ، قد يؤدي التوصيف التفصيلي للمسار الجيني أو مسار الإشارات المرتبط بمرض ما إلى إعادة توجيه هدف الاستكشاف البيولوجي. على سبيل المثال ، رابطة TCF7L2 لمرض السكري من النوع 2 (T2D) أدى إلى بذل جهد كبير لتشريح آلية هذا الارتباط وظيفيًا في خلايا البنكرياس و # x003b2. ومع ذلك ، تشير البيانات الحديثة إلى أن الإجراءات غير البنكرياسية لـ TCF7L2 قد تكمن في الواقع وراء زيادة مخاطر المرض على T2D 54 & # x0201356.

لا تزال هناك تحديات واضحة يتعين معالجتها في تحديد المتغيرات التنظيمية التي تساهم في الأمراض البشرية والاستجواب التجريبي لتأثير تلك المتغيرات على العمليات البيولوجية. التقنيات الجديدة التي تقايس المتغيرات الوظيفية بشكل فعال ، وتثير تأثيرها البيولوجي في الإنتاجية العالية ، ستكون ضرورية لتحل محل الاستراتيجيات التجريبية الشاقة وذات الإنتاجية المنخفضة المستخدمة حتى الآن. سيثبت استقراء فكرة عبء الطفرة والتحليل الكلي المستخدم في تسلسل الإكسوم إلى العناصر التنظيمية مهمة هائلة ، ومع ذلك فمن المحتمل أن البنية الجينية للعديد من الأمراض الشائعة ستشمل طفرات تنظيمية مختلفة في معززات متعددة داخل الفرد.

أخيرًا ، يعكس التركيز الحصري تقريبًا للطفرات التنظيمية على المعززات البعيدة عدم قدرتنا على إجراء اختبار وظيفي لأنواع أخرى من العناصر التنظيمية في الجينوم. ومع ذلك ، فإن فئات أخرى من العناصر التنظيمية ، مثل العوازل والمثبطات ومناطق ارتباط المصفوفة ، متوفرة بكثرة في الجينوم البشري ومن شبه المؤكد أن وظيفتها معدلة من خلال المتغيرات الجينية النادرة والشائعة.سيساهم تطوير فحوصات تجريبية جديدة لاستجواب هذه العناصر ومتغيراتها الأليلية المفترضة في الكشف عن الآليات الجينية للعديد من الأمراض البشرية التي لها متغيرات قاعدتها الجزيئية في البعيدة رابطة الدول المستقلة- التسلسلات التنظيمية.

س ما هي أهمية التغييرات في معززات التطور؟

جيل بيجيرانو. توفر التقنيات الحديثة التي يقودها تسلسل الجيل التالي ، مثل ChIP & # x02013seq ، التي تكشف عن كل الحمض النووي الجيني في حالة وظيفية معينة ، لقطات مذهلة لتنظيم الجينات أثناء العمل. نرى كميات كبيرة من الكروماتين المفتوح والمجالات الديناميكية لتعديلات الهيستون وعدة آلاف من مواقع الربط تقريبًا لأي عامل نسخ وعامل مساعد تحت أي ظرف 14. كم من هذه الأحداث البيوكيميائية التي نلاحظها تساهم فعليًا في تنظيم الجينات هو سؤال مفتوح. كم من هذه & # x02018matter & # x02019 (أي تؤثر على اللياقة) يصعب الإجابة عليها. مع وضع هذه التحذيرات في الاعتبار ، لا يزال من الآمن افتراض أنه على الأقل 5 & # x0201310 أضعاف عدد رموز الجينوم البشري للوظائف التنظيمية للجينات (10 & # x0201320٪) كما هو مكرس لترميز النصوص نفسها. كيف يتم تقسيم هذا المشهد بالضبط بين المعززات والمناطق التنظيمية الأخرى للجينات ، مثل المكثفات والعوازل ، وفي الواقع ، فإن عدد هذه العناصر التي لها أدوار متعددة في ظل ظروف خلوية مختلفة بدأ فقط في الظهور. تشير الأدلة التي لدينا إلى أن جزءًا كبيرًا من مناطق تنظيم الجينات يمكن أن تعمل كمعززات 4،5. بفضل احتلال الكثير من المناظر الطبيعية للجينوم ، توفر المعززات هدفًا محتملاً كبيرًا للتطور.

تطور الجينوم مدفوع بالطفرة والاختيار. يمكن للطفرة الجينية التكيفية أن تترسخ من خلال تحسين اللياقة في سياق واحد على الأقل يستخدم فيه الموضع بينما لا يزعج الوظيفة كثيرًا في أي سياق آخر لاستخدامه. يتم التعبير عن معظم الجينات البشرية في خلايا وأنسجة متعددة في أوقات مختلفة. قد تزعج طفرة تسلسل الجينات الكائن الحي في جميع السياقات حيث يتم استخدام النص ، مما يزيد من احتمال حدوث تأثير ضار. ومع ذلك ، غالبًا ما يكون مجال التعبير للجين هو مجموع المدخلات من معززات متعددة (وغيرها رابطة الدول المستقلة-العناصر التنظيمية) ، كل منها نشط في مجموعة فرعية فقط من السياقات (على سبيل المثال ، المرجع 47). وبالتالي قد تؤثر طفرة المحسن على مجموعة فرعية أصغر من السياقات الوظيفية. إذا كان مفيدًا في سياق واحد ، فهناك عدد أقل من السياقات الأخرى التي يجب التوافق معها. تجعل هذه الوحدة النمطية المُحسّنات علفًا للتطور أكثر احتمالًا. في إطار اهتمامنا المتزايد بها ، لا يزال هناك عدد من الأسئلة الأساسية الرائعة التي يجب معالجتها على عدد من المستويات حول مساهمة المعززات في التطور.

لفهم الآليات التي يمكن أن تساهم بها المعززات في التطور ، فإن نقطة البداية الجيدة هي طرح السؤال & # x02018 كيف هي المحسنات & # x0201cborn & # x0201d؟ & # x02019 على الرغم من الخطوات المثيرة التي يتم إجراؤها في تحديد الخصائص البيوكيميائية للمُحسّنات ، ما زلنا يفتقر إلى فهم عميق لمنطق المحسن. على سبيل المثال ، لا نعرف كيف يمكن أن تكون المعززات صغيرة أو بسيطة عند ولادتها. حفنة من المعززات التي تمت دراستها بالتفصيل مرتبطة بعوامل نسخ متعددة على عشرات القواعد 58. نرى أيضًا العديد من مجموعات الجينات المنظمة بشكل مشترك في سياقات متعددة ، لكن فهمنا لمنطق المحسن وشبكات الجينات ليس عميقًا بما يكفي لمعرفة كيف يجب أن تكون المعززات التي تقود هذه المجموعات الجينية مقيدة بالتسلسل. كلما زاد تعقيد وتقييد افتراضنا أن المُحسِّن يجب أن يساهم في اللياقة ، قل احتمال ظهور معززات وظيفية من جديد في الحمض النووي المتطور بشكل محايد. يعد تكرار وتباين المعززات الموجودة مسبقًا ، بما في ذلك في سياق تكرار الجينات ، نموذجًا جذابًا. غير أنه من المدهش أن غالبية المواقع الجينومية غير الخارجية المحفوظة لدى الإنسان لا تُظهر مثل هذه التماثلات 59. اقترح Britten and Davidson 60 سيناريو بديل جذاب: من خلال تشتيت الآلاف والملايين من الامتدادات الطويلة من متطابقة تقريبًا & # x02018 Repeats & # x02019 في جميع أنحاء الجينوم ، قد تزيد العناصر المتنقلة بشكل كبير من احتمال تحور أجزاء من جزء من التسلسلات إلى معززات مماثلة. المنطق ومجالات التعبير بجانب الجينات غير المرتبطة وظيفيًا سابقًا. قطعت مجموعات متعددة خطوات مهمة في تقديم أدلة على هذه الفرضية ، ومع ذلك فإن انتشار هذا النمط من تطور شبكة الجينات لا يزال غير معروف 61.

يتطور أكثر من مليون موضع جينومي غير مشفر ، يتداخل خُمسها تقريبًا بشكل كبير مع العناصر المتنقلة ، تحت الانتقاء المطهر في الجينوم البشري 62. تشير التجارب إلى أن معظمها ربما تكون معززات ومكونات تنظيم الجينات ذات الصلة 4،5. إنها تتحول ببطء 62 ونادرًا ما يتم حذفها 63 (لكن انظر الاستثناءات 64 أدناه). بعض المعززات البشرية يبلغ عمرها بشكل مذهل 65،66. يوفر هذا النمط من تطور المُحسِّن أقوى حجة جماعية لمساهمة المُحسِّن في تطور النمط الظاهري للإنسان.

ساهم العديد من الباحثين ، والكثير منهم للإشارة إليهم بشكل فردي ، في دراسات للمواضع حيث من المحتمل أن تؤدي تعديلات المُحسِّن إلى تطور أنماط ظاهرية معينة. بصراحة ، تمتد هذه الدراسات إلى الدراسات الثنائية التي تتراوح من الحشرات إلى البشر ، بالإضافة إلى أشكال متعددة من طفرة المحسن ، بما في ذلك استبدال الزوج الأساسي والحذف 57،67،68. وهي تشمل: الطفرات التي تسببها الحشرات في أنواع الحشرات ذبابة الفاكهة النيابة. تصبغ الجسم والجناح وتشكل اليرقات ثلاثية الشكل ، وآفات محسّنة لنمذجة أجنحة الفراشة تؤدي إلى فقدان زعانف الحوض في تجمعات الأسماك ، وتعزز الخسائر المرتبطة بفقدان الإنسان للاهتزازات والأشواك القضيبية وبتوسع الدماغ والطفرات الخاصة بالإنسان التي تغير التعبير مجال المعززات بالقرب من الجينات التنموية الهامة. ربما تكمن الطفرات التنظيمية أيضًا في العديد من التكيفات الخاصة بالسكان البشريين ، مثل استدامة اللاكتيز 69.

ما مدى انتشار التطور من خلال التغييرات في المعززات من المحتمل أن يتم مقارنتها بالآليات الأخرى؟ توقع Ohno 70 أن القوة الدافعة الرئيسية في التطور الجزيئي هي ازدواج الجينات. تهيمن الاختلافات في أعداد نسخ الجينات على الأدبيات: على سبيل المثال ، قائمة الفروق المدروسة بين البشر والشمبانزي 71. لكنهم يهيمنون عليها بحكم التحيز المؤكد. ربما أمسك كينج وويلسون 72 بالقرون. الغالبية العظمى من الاختلافات النوكليوتيدية بين أي شخصين ، أو بين البشر والأنواع ذات الصلة ، غير مشفرة. ربما تكون معظم هذه الحيادية أو شبه محايدة. ولكن ما هو جزء من الطفرات التي تؤدي إلى تغيير في النمط الظاهري هو الجين المنظم؟

تقدم دراسات المتغيرات الجينية التي تكمن وراء الأمراض الشائعة رؤى تساعد في معالجة هذا السؤال. حتى وقت قريب ، توقعنا أن يتم تشفير جميع الطفرات الجينومية التي تؤدي إلى أمراض بشرية. الآن بعد أن أصبح بإمكاننا فحص الجينوم بحثًا عن المتغيرات المرتبطة بالأمراض ، نرى أن أكثر من 80 ٪ من أشكال النوكليوتيدات المفردة المرتبطة بـ GWAS (SNPs) غير مشفرة 44 (جزء مشابه لتقديرنا للتسلسل التنظيمي مقابل تسلسل الترميز في الجينوم) بالإضافة إلى قائمة متزايدة من المواقع التنظيمية الفردية التي تساهم في مرض الإنسان 43. المرض والتكيف وجهان لعملة جزيئية واحدة. وجدت دراسة متعددة السكان على نطاق الجينوم للتكيف من البحر إلى المياه العذبة في أسماك أبو شوكة انقسامًا مشابهًا: أكثر من 80 ٪ من المواقع التي تحمل السمات الجينية للتطور التكيفي ربما تكون تنظيمية 73.

كيف يجب أن نزيد من فهمنا لمساهمة المعززات في تطور النمط الظاهري؟ نظرًا لوجود عدد كبير منهم ، نظرًا لأن العديد منهم قد يساهم في أي نمط تعبير جيني واحد ، ولأننا في الغالب لا نفهم منطقهم بشكل سيئ ، فمن الصعب تحديد وظائف المُحسِّن 74. ستستمر التكنولوجيا والتجريب في القيام بأدوار رئيسية في فهمنا المتزايد للمُحسِّنات. لكن مساحة جميع الدول التي ينظمها جينوم الكائن الحي وعدد اللاعبين المشاركين في تنظيمه كبير جدًا لدرجة أنه حتى أكبر المشاريع القائمة على الاتحاد لا يمكنها التخلص منها إلا في المستقبل المنظور. مع توفر العديد من مجموعات البيانات الوظيفية والعديد من الجينومات البشرية والأنواع ذات الصلة 75 ، فهذه فرصة رائعة للباحثين الشباب لترك بصمتهم في فك رموز منطق وأسرار تطور المُحسِّن والعلاقات من النمط الجيني إلى النمط الظاهري. سيكون طوفان البيانات أكثر قيمة عندما يتم تحويله إلى رؤى للطوفان الحقيقي ، وهو الحياة نفسها.

أخيرًا ، من المهم أن نتذكر أن المعززات هي فقط الأكثر تقييمًا على نطاق واسع من رابطة الدول المستقلة- العناصر التنظيمية. من المحتمل أيضًا أن يكون قمع التعبير الجيني وتقسيم الجينوم بوساطة العازل إلى مجالات تنظيم الجينات من المساهمين المهمين في تنظيم الجينات وتطورها. هذه الثروة من وظائف التنظيم الجيني ، وعدد العناصر في الجينوم التي تشفرها ومدى مساهمتها في التطور ، تؤكد أن تنظيم الجينات سيظل مجالًا مثيرًا لسنوات قادمة.

المساهمون

لين أ. بيناتشيو هو كبير العلماء في قسم علم الجينوم في مختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL) ، بيركلي ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، ونائب مدير وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) ومعهد الجينوم المشترك # x02019s ، والنوت كريك ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية. لديه خلفية واسعة في علم الوراثة وعلم الجينوم في الثدييات وكذلك في تقنيات تسلسل الحمض النووي وتطبيقها في معالجة القضايا البارزة في كل من قطاعي الطب والطاقة. حصل على الدكتوراه. في عام 1998 من قسم علم الوراثة في جامعة ستانفورد ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، وأجرى عمله بعد الدكتوراه بصفته زميلًا متميزًا في ألكسندر هولاندر في LBNL. قام بتأليف أكثر من 100 منشور تمت مراجعته من قبل الأقران ، وفي عام 2007 حصل على جائزة الرئاسة المهنية المبكرة للعلماء والمهندسين (PECASE) من البيت الأبيض لمساهماته في مشروع الجينوم البشري وفهم تنظيم جينات الثدييات في الجسم الحي.

ويندي بيكمور هي رئيسة قسم الكروموسومات والتعبير الجيني في وحدة علم الوراثة البشرية في مجلس البحوث الطبية بالمملكة المتحدة (MRC) ، معهد علم الوراثة والطب الجزيئي (IGMM) ، في جامعة إدنبرة ، المملكة المتحدة. يعتمد علمها على مبدأ أن الجينات لا تعمل بمعزل عن سياقها الكروموسومي والنووي. لقد كانت رائدة في البحث في التنظيم المكاني والزماني لجينوم الثدييات وآثار ذلك على تنظيم الجينات. تجمع مناهجها التجريبية بين بيولوجيا الخلية ، وخاصة الفحص المجهري الفلوري ، مع علم الجينوم وعلم الوراثة والكيمياء الحيوية.

آن دين هي رئيسة قسم التنظيم الجيني لمختبر البيولوجيا الخلوية والنمائية ، المعهد الوطني الأمريكي للسكري وأمراض الجهاز الهضمي والكلى (NIDDK) ، في معاهد الصحة الوطنية الأمريكية ، بيثيسدا ، ميريلاند ، الولايات المتحدة الأمريكية. يتجه عملها نحو فهم كيف تتحكم العناصر التنظيمية البعيدة ، مثل المعززات والعوازل وكواتم الصوت ، في التعبير الجيني أثناء التطوير والتمايز. على وجه الخصوص ، ركزت على كيفية تعديل بنية الكروماتين بواسطة هذه العناصر. يتمثل عملها الحالي في فك رموز تكوين ووظيفة مجمعات البروتين التي تكمن وراء التفاعلات التنظيمية طويلة المدى في الجينوم في الثدييات. تعمل في العديد من مجالس التحرير وهي مراجع للعديد من المجلات الأخرى. يتم دعم العمل في مختبرها من قبل البرنامج الداخلي لـ NIDDK.

مارسيلو نوبريجا أستاذ مشارك في علم الوراثة البشرية بجامعة شيكاغو ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية. تشمل اهتماماته العلمية التوصيف الوظيفي للتسلسلات غير المشفرة في الجينوم البشري. بصفته عضوًا في اتحاد ENCODE ، طور مختبره تقنيات ساعدت في تحديد المعززات الخاصة بالأنسجة والبعيدة وإظهار الآليات التي من خلالها تزيد المتغيرات الجينية المرتبطة بالأمراض ضمن هذه المعززات من خطر الإصابة بأمراض معقدة مثل سرطان البروستاتا والسكري. وأمراض القلب والأوعية الدموية. يتجه بحثه الحالي نحو التعليق التوضيحي الوظيفي للفئات الأخرى من الحمض النووي غير المشفر للبروتين & # x02014 مثل العوازل والمثبطات وتلك التي تشفر RNAs الطويلة غير المشفرة & # x02014 وتأثيرها على التباين الظاهري والأمراض.

اكتشف جيل بيجيرانو ، الأستاذ المساعد في علم الأحياء التطوري وعلوم الكمبيوتر في جامعة ستانفورد ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، الحفظ الفائق في عام 2003 أثناء تجميع الحمض النووي البشري غير المشفر في العائلات. كما درس تطور الجينوم المشترك وغير المشفر للعنصر المتحرك. يدرس مختبره تنظيم الجينات البشرية. شروح أداة GREAT المستخدمة على نطاق واسع رابطة الدول المستقلة- مجموعات البيانات التنظيمية للوظيفة ، وتتنبأ موارد PRISM الحديثة بوظائف عامل النسخ الجديدة. يدرسون نمو الأنسجة ويهتمون بشكل خاص بالمشيمة والقشرة المخية الحديثة. اكتشفوا المعززات الأولى المحفوظة بين deuterostomes و protostomes ، وعملوا على عناصر تنظيمية مفقودة بشكل فريد في البشر ويدرسون حاليًا الجينومات الشخصية. كما طور المختبر مؤخرًا نهجًا جديدًا لعلم الجينوم # x02018forward & # x02019 للربط بين تطور الجينوم والسمات.


شاهد الفيديو: أستاذك دوت كوم: مكثف توجيهي علمي مادة الأحياء الوحدة الأولى - تكنولوجيا الجينات جيل 2003 (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Coley

    وجدت موقعًا بسؤال يثير اهتمامك.

  2. Adio

    يمكنني أن أوصي بالحضور إلى الموقع ، حيث يوجد الكثير من المعلومات حول هذه المسألة.

  3. Mujin

    بموهبة ...

  4. Walmond

    مسجل بشكل خاص في المنتدى لأخبرك الكثير لنصيحتك. كيف استطيع ان اشكرك؟

  5. Dunos

    يتفقون معك تماما. إنها فكرة ممتازة. أنا أدعمك.



اكتب رسالة