لخّصلي

الاكتشاف بأنّ الـ DNA يحتوي المعلومات الوراثية لترجمة تسلسل الحمض النووي المشار إليه بأربعة أحرف، G و C، إلى أحرف تدل على أحماض البروتينات الأمينية الـ 20 اعتُقدَ بأنّ الـ RNA هو الوسيط، افترض نيرنبيرغ، بأنّ الـ RNA قادر بطريقة ما، قام بانتاج RNA اصطناعي. ومن ثم أضاف هذا الحمض النووي الريبوزي الرسول إلى الخليط التفاعلي، للحصول على الخليط التفاعلي تم كسر بكتيريا الإشريكية القولونية، وجميع العناصر المساعدة الضرورية لتكوين البروتينات. وكان عبارة عن جزيء RNA طويل مكوّن من يوراسيل واحد مرتبط بآخر. بشكل مفاجئ، المكوّن من مادة حمض أميني واحدة، لقد كانت هذه النتائج مذهلة. اكتشف نيرنبيرغ أنّ الـ RNA يستطيع أن يفرض تكوين بروتين ما. لم يمر وقت طويل قبل أن يلحظ فريق العمل بأنّ عديد الـ G ارتبط بعديد الغليسين بأنّ عديد الـ C ارتبط بعديد البرولين في نهاية المطاف، اتضّح بأنّ الشيفرة الجينية قواعد النوكليوتيدات U، G و C توجد في المجمل 64 رامزة محتملة، هناك أيضًا ثلاث رامزات، التي تُعلم الريبوسوم لموقع الرامزة الأولى، هي A في السطر الأول، U في السطر الثاني، و G في الثالث. لستم ملزمين طبعًا بحفظ شيفرات جميع الأحماض الأمينية الـ 20. ولكن تذكّروا بأنّه يتوجب عليكم استخراج الرامزة من جدول الشيفرة الجينية. علينا التطرّق لجانبين إضافيين للشيفرة. قد يؤدي ذلك إلى وقوع خطأ. ويجب أن نبدأ بقرائتها من الموقع الأول في الطرف 5'. ولكن إذا بدأنا القراءة من الموقع الثاني، فإنّ البروتين الناشئ سيكون مختلفًا تمامًا. نقطة البداية لقراءة الرامزات من المفهوم ضمنًا أنّ الـ RNA قابل للقراءة ضمن ثلاثة أطر قراءة مختلفة. وواحد منهم فقط ملائم للبروتين الصحيح المراد انتاجه. تشخيص إطار القراءة الصحيح الريبوسومات هي آلات جزيئية مذهلة

الاكتشاف بأنّ الـ DNA يحتوي المعلومات الوراثية
يدلّ على وجود شيفرة، طريقة ما
لترجمة تسلسل الحمض النووي المشار إليه بأربعة أحرف، T، A، G و C،
إلى أحرف تدل على أحماض البروتينات الأمينية الـ 20
اعتُقدَ بأنّ الـ RNA هو الوسيط، الذي يربط بين الـ DNA وانتاج البروتينات.
ولكن كيف يتم ذلك؟
فك الشيفرة وآلية عملها
تم في تجربة منهجية،
التي أجريت بمعظمها على يد مارشال نيرنبيرغ وفريقه
في معاهد الصحة الوطنية.
في الفترة ما بين 1958 و 1962.
افترض نيرنبيرغ، بأنّ الـ RNA قادر بطريقة ما،
على التحكم بانتاج بروتين خاص.
لفحص هذه الفكرة، قام بانتاج RNA اصطناعي.
ومن ثم أضاف هذا الحمض النووي الريبوزي الرسول إلى الخليط التفاعلي،
وهو محلول قادر على استخدام الـ RNA
وتكوين أي بروتين يلائمه.
للحصول على الخليط التفاعلي تم كسر بكتيريا الإشريكية القولونية،
وجمع المحتوى الذي تضمّن الريبوسومات
وجميع العناصر المساعدة الضرورية لتكوين البروتينات.
الـ RNA الأول الذي فُحصَ كان بوليمر يوراسيل بسيط.
وكان عبارة عن جزيء RNA طويل مكوّن من يوراسيل واحد مرتبط بآخر.
إضافة عديد اليوراسيل إلى الخليط التفاعلي
أنتجت، بشكل مفاجئ، بروتينًا
المكوّن من مادة حمض أميني واحدة، فينيل ألانين.
عديد اليوراسيل أنتج عديد الفينيل ألانين.
لقد كانت هذه النتائج مذهلة.
اكتشف نيرنبيرغ
أنّ الـ RNA يستطيع أن يفرض تكوين بروتين ما.
لم يمر وقت طويل قبل أن يلحظ فريق العمل
بأنّ عديد الـ A ارتبط بعديد اللايسين ،
بأنّ عديد الـ G ارتبط بعديد الغليسين بأنّ عديد الـ C ارتبط بعديد البرولين
في نهاية المطاف، فُكت شيفرة الأحماض الأمينية الـ 20.
اتضّح بأنّ الشيفرة الجينية
مكوّنة من وحدات تشفير ذات ثلاثة أحرف والتي تُدعى "رامزات".
ولأنّه يوجد للـ RNA أربعة أحرف محتملة
قواعد النوكليوتيدات U، A، G و C
توجد في المجمل 64 رامزة محتملة، 4 للقوة 3.
هذه الرامزات الـ 64 تشفّر الأحماض الأمينية الـ 20 للبروتينات.
كالظاهر في جدول الشيفرة الجينية.
توجد لبعض الأحماض الأمينية رامزة واحدة، مثل الميثيونين والتريبتوفان.
بينما يوجد لليوسين، الأرجنين والسيرين ست رامزات مختلفة لكلّ منهم.
هناك أيضًا ثلاث رامزات،المستخدمة كرامزات ختامية،التي تُعلم الريبوسوم
متى يجب وقف انتاج البروتينات.
لكلّ رامزة ثلاث قواعد.
يمكن أن نشتق من هذا الجدول الرامزة الملائمة لكل حمض أميني.
وتحديد القاعدة الصحيحة
لموقع الرامزة الأولى، الثانية والثالثة.
لذلك، فإنّ رامزة الميثيونين، AUG،
هي A في السطر الأول، U في السطر الثاني، و G في الثالث.
وبهذه الطريقة يُشفّر UGG للتريبتوفان.
لستم ملزمين طبعًا بحفظ شيفرات جميع الأحماض الأمينية الـ 20.
ولكن تذكّروا بأنّه يتوجب عليكم استخراج الرامزة
لكل حمض نووي، من جدول الشيفرة الجينية.
علينا التطرّق لجانبين إضافيين للشيفرة.
الأول هو اتجاهية الرامزة نفسها.
الـ RNA هو بوليمر خطي متصل الذي يبدأ بالطرف 5'.
اتجاهية الـ RNA وشيفرتها الجينية مهمان جدًا.
قراءة الرامزة AUG، مثلا،
تبدأ بـ A من الطرف 5'، الموقع الأول.
ولذلك فهي تصدر التعليمات الصحيحة للميثيونين.
ولكن إذا قُرأ الـ AUG، عن طريق الخطأ، بالترتيب العكسي
أي GUA، قد يؤدي ذلك إلى وقوع خطأ.
وفي نهاية المطاف، يُدمج الفالين بدلا من الميثيونين.
لذلك يجب أن نتذكّر أنّ الرامزات اتجاهية
ويجب أن نبدأ بقرائتها من الموقع الأول في الطرف 5'.
النقطة الثانية هي تحديد مكان بدء القراءة،
أو مكان الترجمة وتخليق البروتين.
انظروا إلى تسلسل الـ RNA التالي
. وهلم جرًا ACC, GAG, CUU
إذا قُرأت الرامزات عند البدء من ACC، فإنّ تسلسل الأحماض الأمينية الملائم
سيكون TE وهلم جرًا.
ولكن إذا بدأنا القراءة من الموقع الثاني، في C،
وقرأنا الرامزة المثلثة AGC CCG،
فإنّ البروتين الناشئ سيكون مختلفًا تمامًا.
نقطة البداية لقراءة الرامزات
تُدعى "إطار القراءة" الصحيح.
من المفهوم ضمنًا أنّ الـ RNA قابل للقراءة ضمن ثلاثة أطر قراءة مختلفة.
وواحد منهم فقط ملائم للبروتين الصحيح المراد انتاجه.
لذلك، من المهم جدًا تشخيص إطار القراءة الصحيح.
تشخيص إطار القراءة الصحيح
هو أيضًا من ضمن الوظائف المميزة التي تؤديها الريبوسومات.
الريبوسومات هي آلات جزيئية مذهلة
التي تميز الحمض النووي الريبوزي الرسول، تشخّص إطار القراءة
وتستطيع ترجمة الرسالة المشفّرة للـ RNA
وتنفيذ عملية إنتاج البروتينات في خلايانا.