מאמר גולש בנושא סי אנד סי

אאוקריוטים ירודים, למשל שמרים, יכולים לסנתז את כל חומצות האמינו. אם נותנים להם במדיום חומצות אמינו אין להם שום צורך בביוסינתזה אינטרינזית (של האורגניזם עצמו) ולכן לא מוצאים את החלבונים, את האנזימים בתהליך הביוסינתזה, בכלל מבוטאים. לרובם אפילו לא מוצאים מסנג'ר עיבוד שבבי- השעתוק מדוכא או לא מופעל. כפי שאמרנו, הבקרות הכי חשובות ומרכזיות על ביטוי גנים הן הבקרות על השעתוק. אם פתאום כן צריך את אותם אנזימים אפשר לראות שעתוק מוגבר של המסנג'ר. אם אנחנו מונעים מהשמרים (או בתאים אחרים יותר עילאיים) את כל חומצות האמינו או אפילו רק אחת מתוך 20, בד"כ רואים אקטיבציה של סינתזה של כל ה-20. קורים לזה general control -בקרה כללית על חומצות אמינו. הבעיה העיקרית היא בעיקר בתרגום. הריבוזום צריך את כל חומצות האמינו. אם חסרה חומצה אמינית אחת בלבד החיים יכולים להמשיך אבל התרגום ייפסק. התאים צריכים להגיב לשתי צורות- להמשיך את התרגום באופן מיידי כדי למנוע בעיות ולהתחיל להתארעובד לסינתזה של חומצות אמינו. התא צריך לתרגם משפחה מסוימת של אנזימים באותו זמן שהוא עוצר את כל התרגום בתא כי יש לו בעיה עם חומצה אמינית אחת או יותר.

השעתוק של אותם גנים שמקודדים לביוסינתזה של חומצות אמינו- יש שעתוק של פרומוטרים רבים שנמצאים upstream לגנים של האנזימים ליצירת חומצות האמינו. יש רצף שמשותף לכל הגנים האלה והוא בעצם אנהנסר שקושר אקטיבטור של אותם גנים- GCN4. האקטיבטור צריך להיות מופעל ולהיקשר לכל אותם אנהנסרים כדי להתחיל לעבוד. אחד הדברים הראשונים שקורים זה הצטברות של t עיבוד שבבי ספציפי שאינו טעון בחומצה אמינית. הצטברות כזאת זה הסיגנאל הראשוני למחסור בחומצה אמינית מסוימת. כעת יש בעיה, בכל מערכת הביוסינתזה שלה לא קיימת בתא והחומצה גם לא באה מבחוץ. ברגע שיש t עיבוד שבבי לא טעון הוא נקשר לאזור מסוים באנזים שהוא קינאז. אותו קינאז בדיוק מופעל למשל ע"י עיבוד שבבי דו גדילי, שברים של דנ"א או דנ"א של ווירוס שחודר לתא. זה עוזר לתאים בכך שלקינאז הזה יש סובסטרט אחד שהוא פקטור עיבוד שבבי של תרגום. ברגע שהוא מזרחן אותו פקטור העיבוד שבבי לא מסוגל לעבור יותר והתרדום נעצר. העיבוד שבבי של התרגום לא יכולה להתרחש. הפקטור המזורחן והמשותק זה אותו אחד שמטעין GTP על פקטור העיבוד שבבי הראשון והריאקציה נפסקת. אותו אקטיבטור GCN4 כן מתחיל להתבטא ועובר תרגום על מנת לעבור לאותם פרומוטרים ואנה נסרים שהוא מפעיל. ראשית, חשבו שהוא עצמו גם צריך להיות משועתק. יש רמות גבוהות של אותו אקטיבטור אבל אין חריטה בכלל, רק עיבוד שבבי. מכאן שחייבת להיות בקרת תרגום על סי אנד סי. חריטה של האקטיבטור מופיע רק שמרעיבים את תרבית התאים אפילו בחומצה אמינית אחת. למרות שהקינאז מפסיק את כל התרגום דווקא התרגום של אותו אקטיבטור מתחיל. שהסתכלו על ה-5'UTR שמקודד ל-GCN4 מצאו מסגרות קריאה. כל אחת מתחילה עם AUG, מכילה שלושה עד ארבעה קודונים ואז יש קודון פסק. רק אחרי ארבעה כאלה, יש AUG נוסף שממנו והלאה יש מסגרת קריאה ארוכה שמקודדת לאקטיבטור. כדי להבין אם יש קשר בין זה שהעיבוד השבבי מתורגם לבין ההרעבה עשו מוטציה לכל אחת ממסגרות הקריאה הקצרות האלה. במוטנטים מצאו תרגום קונסטיטוטיבי גם ללא הרעבה. זאת אומרת שהן בהכרח בקרה, הן מונעות את התרגום. בצורה כלשהי מסגרות הקריאה האלה מעכבות את הריבוזום וברגע שמפעילים בהן מוטציה יש תרגום קונסטיטוטיבי. כדי לעצור את התרגום של כל הגנים האחרים יש קינאז שמזרחן את פקטור העיבוד שבבי ומשתק אותו. יש קשר בין שתי המערכות- הקינאז שמשתק תרגום והפעלת תרגום של האקטיבטור.

בתנאים טובים יש כל הזמן איניציאציות של תרגום סי אנד סי של המסגרות הקטנות, נוצרים פפטידים של 2-3 חומצות אמינו. יש מספיק t עיבוד שבבי שקשור כדי להתחיל מחדש עם מתיונין ראשון. סביב אותן מסגרות קריאה יש המון ריבוזומים שעסוקים בלתרגם אותן והסיכוי שהם יגיעו למסגרת הקריאה של האקטיבטור קטן מאוד. כאשר יש זרחון של פקטור עיבוד שבבי הריבוזומים זורמים עד למסגרת הקריאה האחרונה והאמיתית.

זה פטנט של בקרת תרגום, בין המקרים הבודדים המוכרים. ברגע שהעיבוד שבבי אינה תקינה גם הדיסוציאציה של מסגרות הקריאה הקטנות לא תקינה ונפתח תרגום של האקטיבטור. ברגע שגילו את זה בסוף שנות ה-80 חשבו שזה פטנט אוניברסאלי אבל בשנת 95 בערך חיפשו עוד אלמנטים כאלה באאוקריוטים אחרים ולא מצאו. בקרת התרגום באאוקריוטים לא נמצאה עד שמעבדה אחרת חיפשה גנים שמתבטאים ביתר כאשר מרעיבים תאי יונקים בחומצות אמינו. מצאו עובד שחשוב לאקטיבטור של שעתוק סי אנד סי בסינתזה של חומצות אמינו ואצלו מצאו שתי מסגרות קריאה שעובדות בדיוק באותה צורה. זאת אומרת שגם אם הדוגמא הזאת בודדת לשמרים היא די נשמרה עד האדם. במצבים מסוימים צריך להפסיק את התרגום בתא וכל פעם זה נעשה באותו מנגנון.