مواقع ربط الحمض النووي

توجد مواقع الربط على جزئ الحمض النووي DNA binding site حيث ترتبط عليها العديد من الجزيئات.تختلف مواقع الربط الحمض النووي عن غيرها من المواقع حيث:

1.انها جزء من تسلسل الحمض النووي «على سبيل المثال الجينوم»

2.انها ترتبط عن طريق روابط الحمض النووي البروتيني.

ترتبط مواقع ربط الحمض النووي في كثير من الاحيان مع بروتينات متخصصة المعروفة باسم عوامل النسخ والتي ترتبط بالتنظيم النسخي.ويشار إلى مجموع مواقع ربط الحمض النووي لعامل النسخ ب "cestrome". وتشمل مواقع ربط الحمض النووي اهداف البروتينات الأخرى مثل انزيمات التقييد ومواقع الدمج الخاصة وناقلة الميثيل-دنا.

ويمكن بالتالي تعريف مواقع ربط الحمض النووي بأنها متواليات قصيرة للحمض النووي (عاده ما تكون من 4 إلى 30 زوجا من الأزواج الاساسيه، ولكن حتى 200 bp لمواقع أعاده الدمج) التي ترتبط تحديدا بواحد أو أكثر من البروتينات أو البروتينات المرتبطة بالحمض النووي. وقد ذكر ان بعض المواقع الملزمة لديها امكانيه الخضوع لتغيير تطوري سريع.

أنواع مواقع ربط الحمض النووي

ويمكن تصنيف مواقع ربط الحمض النووي وفقا لوظيفتها البيولوجية. وبالتالي، يمكننا التمييز بين مواقع ربط عامل النسخ، ومواقع التقييد ومواقع الدمج. واقترح بعض المؤلفين ان تصنف المواقع الربط أيضا وفقا لطريقه تمثيلها الأكثر ملاءمة. وبشكل اخر فان مواقع التقييد تتمثل بتوافقية التسلسل. هذا لانهم يستهدفون في الأغلب سلاسل متماثلة فتنخفض كفاءة مواقع التقييد مع السلاسل غير المتماثلة. , تختلف مواقع الربط باختلاف عامل النسخ، وتنوع اختلاف قدرة عامل النسخ باختلاف أنواع مواقع الربط. وهذا يجعل من الصعب تمثيل مواقع ربط عامل النسخ بدقه باستخدام تسلسل توافق الآراء، وعاده ما يتم تمثيلها باستخدام مصفوفات ترددات محدده للموقف (psfm)، والتي غالبا ما يتم تصويرها بيانيا باستخدام شعارات التسلسل. غير ان هذه الحجة تعسفية جزئيا. يقيد انزيمات، مثل عوامل النسخ، تدرج الكميات. وايضا، فان الريكومبيناسيس الخاصة بالموقع تظهر أيضا مجموعه متنوعة من الروابط للمواقع المستهدفة المختلفة.

التاريخ والتقنيات التجريبية الرئيسية

اشتبه بوجود شيء قريب من مواقع ربط الحمض النووي من خلال تجربة في الاحياء على جراثيم لمداوتنظيم "E-coli lac operon", ومواقع ربط الحمض النووي اكدت من كلا النظاميين، مع ظهور تقنية سلاسل الحمض النووي، ومنذ ذلك الحين، تم اكتشاف مواقع ربط الحمض النووي للعديد من عوامل النسخ، والانزيمات المقيدة والريكومبيناسيس الخاصة بالموقع باستخدام وفره من الأساليب التجريبية. تاريخيا، كانت التقنيات التجريبية للاختيار لاكتشاف وتحليل مواقع ربط الحمض النووي الاختبار الطباعة dnase وكهربي التنقل الفحص التحول (emsa). ومع ذلك، فقد ادى تطوير ميكرو الحمض النووي وتقنيات التسلسل السريع إلى أساليب جديده متوازية علي نطاق واسع لتحديد مواقع الربط في الجسم الحي، مثل رقاقه تشيب ورقاقه-Seq. لقياس التقارب ملزمه من البروتينات وغيرها جزيئات إلى محدده الحمض النووي التصاق موقعات الطريقة فيزيائي احيائي [ميكروسكل] [ثرموهورسيس]

تمثيل مواقع ربط الحمض النووي

ويمكن ان تمثل مجموعه من مواقع ربط الحمض النووي، التي يشار اليها عاده بالحمض النووي الملزم، بتسلسل توافقي. ولهذا التمثيل ميزه الاتفاق، ولكن علي حساب تجاهل قدر كبير من المعلومات. والطريقة الأكثر دقه لتمثيل المواقع الملزمة هي من خلال مصفوفات الترددات المحددة للموقف (psfm). وتقدم هذه المصفوفات معلومات عن تواتر كل قاعده في كل موضع من الفكرة الملزمة للحمض النووي. (psfm) عاده تصورت مع الافتراض ضمنية من استقلال موضعيه (موقعات مختلفه في الحمض النووي. التصاق موقعه يسهم بشكل مستقل إلى الموقعة عمل، رغم ان هذا افتراض يتلقى تنازعت لبعض الاحمض النووي. يقود إلى تمثيله بيانيه كتسلسل علامة تجارية.

المراجع

Halford E.S; Marko J.F (2004). "How do site-specific DNA-binding proteins find their targets?". Nucleic Acids Research. 32 (10): 3040–3052. doi:10.1093/nar/gkh624. PMC 434431. PMID 15178741.
Borneman, A.R.; Gianoulis, T.A.; Zhang, Z.D.; Yu, H.; Rozowsky, J.; Seringhaus, M.R.; Wang, L.Y.; Gerstein, M. & Snyder, M. (2007). "Divergence of transcription factor binding sites across related yeast species". Science. 317: 815–819. Bibcode:2007Sci...317..815B. doi:10.1126/science.1140748. PMID 17690298.
Stormo GD (2000). "DNA binding sites: representation and discovery". Bioinformatics. 16 (1): 16–23. doi:10.1093/bioinformatics/16.1.16. PMID 10812473.
Pingoud A, Jeltsch A (1997). "Recognition and Cleavage of DNA by Type-II Restriction Endonucleases". European Journal of Biochemistry. 246 (1): 1–22. doi:10.1111/j.1432-1033.1997.t01-6-00001.x. PMID 9210460.
Gyohda A, Komano T (2000). "Purification and characterization of the R64 shufflon-specific recombinase". Journal of Bacteriology. 182 (10): 2787–2792. doi:10.1128/JB.182.10.2787-2792.2000. PMC 101987. PMID 10781547.
Birge, E.A (2006). "15: Site Specific Recombination". Bacterial and Bacteriophage Genetics (5th ed.). Springer. pp. 463–478. ISBN 978-0-387-23919-4.
Campbell A (1963). "Fine Structure Genetics and its Relation to Function". Annual Review of Microbiology. 17 (1): 2787–2792. doi:10.1146/annurev.mi.17.100163.000405. PMID 14145311.
Jacob F, Monod J (1961). "Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins". Journal of Molecular Biology. 3 (3): 318–356. doi:10.1016/S0022-2836(61)80072-7. PMID 13718526.
Gilbert W, Maxam A (1973). "The nucleotide sequence of the lac operator". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 70 (12): 3581–3584. Bibcode:1973PNAS...70.3581G. doi:10.1073/pnas.70.12.3581. PMC 427284. PMID 4587255.
Maniatis T, Ptashne M, Barrell BG, Donelson J (1974). "Sequence of a repressor-binding site in the DNA of bacteriophage lambda". Nature. 250 (465): 394–397. Bibcode:1974Natur.250..394M. doi:10.1038/250394a0. PMID 4854243.
Nash H. A (1975). "Integrative recombination of bacteriophage lambda DNA in vitro". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 72 (3): 1072–1076. Bibcode:1975PNAS...72.1072N. doi:10.1073/pnas.72.3.1072. PMC 432468. PMID 1055366.
Elnitski L, Jin VX, Farnham PJ, Jones SJ (2006). "Locating mammalian transcription factor binding sites: a survey of computational and experimental techniques". Genome Research. 16 (12): 1455–1464. doi:10.1101/gr.4140006. PMID 17053094.
Baaske P, Wienken CJ, Reineck P, Duhr S, Braun D (Feb 2010). "Optical Thermophoresis quantifies Buffer dependence of Aptamer Binding". Angew. Chem. Int. Ed. 49 (12): 1–5. doi:10.1002/anie.200903998. PMID 20186894. Lay summary – Phsyorg.com.
Wienken CJ; et al. (2010). "Protein-binding assays in biological liquids using microscale thermophoresis". Nature Communications. 1 (7): 100. Bibcode:2010NatCo...1E.100W. doi:10.1038/ncomms1093. PMID 20981028.
Schneider T.D (2002). "Consensus sequence Zen". Applied Bioinformatics. 1 (3): 111–119. PMC 1852464. PMID 15130839.
Bulyk M.L; Johnson P.L; Church G.M (2002). "Nucleotides of transcription factor binding sites exert interdependent effects on the binding affinities of transcription factors". Nucleic Acids Research. 30 (5): 1255–1261. doi:10.1093/nar/30.5.1255. PMC 101241. PMID 11861919.
Schneider TD, Stormo GD, Gold L, Ehrenfeucht A (1986). "Information content of binding sites on nucleotide sequences". Journal of Molecular Biology. 188 (3): 415–431X. doi:10.1016/0022-2836(86)90165-8. PMID 3525846.
Erill I; O'Neill M.C (2009). "A reexamination of information theory-based methods for DNA-binding site identification". BMC Bioinformatics. 10 (1): 57. doi:10.1186/1471-2105-10-57. PMC 2680408. PMID 19210776.
Bisant D, Maizel J (1995). "Identification of ribosome binding sites in Escherichia coli using neural network models". Nucleic Acids Research. 23 (9): 1632–1639. doi:10.1093/nar/23.9.1632. PMC 306908. PMID 7784221.
O'Neill M.C (1991). "Training back-propagation neural networks to define and detect DNA-binding sites". Nucleic Acids Research. 19 (2): 133–318. doi:10.1093/nar/19.2.313. PMC 333596. PMID 2014171.
Bailey T.L (2008). "Discovering sequence motifs". Methods in Molecular Biology. 452: 231–251. doi:10.1007/978-1-60327-159-2_12. PMID 18566768.
Bailey T.L (2002). "Discovering novel sequence motifs with MEME". Current Protocols in Bioinformatics. 2 (2.4): Unit 2.4. doi:10.1002/0471250953.bi0204s00. PMID 18792935.
Stormo GD, Hartzell GW 3rd (1989). "Identifying protein-binding sites from unaligned DNA fragments". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 86 (4): 1183–1187. Bibcode:1989PNAS...86.1183S. doi:10.1073/pnas.86.4.1183. PMC 286650. PMID 2919167.
Lawrence CE, Altschul SF, Boguski MS, Liu JS, Neuwald AF, Wootton JC (1993). "Detecting subtle sequence signals: a Gibbs sampling strategy for multiple alignment". Science. 262 (5131): 208–214. Bibcode:1993Sci...262..208L. doi:10.1126/science.8211139. PMID 8211139.
Favorov, A V; M S Gelfand; A V Gerasimova; D A Ravcheev; A A Mironov; V J Makeev (2005-05-15). "A Gibbs sampler for identification of symmetrically structured, spaced DNA motifs with improved estimation of the signal length". Bioinformatics. 21 (10): 2240–2245. doi:10.1093/bioinformatics/bti336. ISSN 1367-4803. PMID 15728117.
Kulakovskiy, I V; V A Boeva; A V Favorov; V J Makeev (2010-08-24). "Deep and wide digging for binding motifs in ChIP-Seq data". Bioinformatics. 26 (20): 2622–3. doi:10.1093/bioinformatics/btq488. ISSN 1367-4811. PMID 20736340.
Das MK, Dai HK (2007). "A survey of DNA motif finding algorithms". BMC Bioinformatics. 8 (Suppl 7): S21. doi:10.1186/1471-2105-8-S7-S21. PMC 2099490. PMID 18047721.
Siddharthan R, Siggia ED, van Nimwegen E (2005). "PhyloGibbs: A Gibbs sampling motif finder that incorporates phylogeny". PLoS Comput Biol. 1 (7): e67. Bibcode:2005PLSCB...1...67S. doi:10.1371/journal.pcbi.0010067. PMC 1309704. PMID 16477324.
Salama RA, Stekel DJ (2010). "Inclusion of neighboring base interdependencies substantially improves genome-wide prokaryotic transcription factor binding site prediction". Nucleic Acids Research. 38 (12): e135. doi:10.1093/nar/gkq274.