ဆဲလ်ကွဲပွားခြင်းတွင် DNA ပွားခြင်း

ဆဲလ်ကွဲပွားခြင်းတွင် DNA ပွားခြင်း

DNA မိတ္တူကူးခြင်းဆိုသည်မှာ ဆဲလ်တစ်ခု မကွဲမီ မျိုးရိုးဗီဇပစ္စည်းကို မိတ္တူကူးခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် သက်ရှိတစ်ခု၏ ရှင်သန်မှုအတွက် အခြေခံကျသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် သမီးဆဲလ်တစ်ခုစီသည် မိခင်ဆဲလ်နှင့် မျိုးရိုးဗီဇဆိုင်ရာ အချက်အလက်မိတ္တူတူညီကို ရရှိကြောင်း သေချာစေသောကြောင့်ဖြစ်သည်။ တိကျသော DNA မိတ္တူကူးခြင်းမရှိပါက ဆဲလ်ကွဲခြင်း—ကြီးထွားမှု၊ တစ်ရှူးပြုပြင်မှု သို့မဟုတ် မျိုးပွားခြင်းအတွက်ဖြစ်စေ—သည် မျိုးရိုးဗီဇဆိုင်ရာ အချက်အလက်မပြည့်စုံသော သို့မဟုတ် ပျက်စီးနေသော ဆဲလ်များကို ဖြစ်ပေါ်စေလိမ့်မည်။ ထို့ကြောင့် DNA မိတ္တူကူးခြင်းကို ဆဲလ်၏ ဘဝသံသရာတွင် အရေးအကြီးဆုံးနှင့် ထိန်းချုပ်ထားသော ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ လုပ်ငန်းစဉ်များထဲမှ တစ်ခုအဖြစ် သတ်မှတ်ကြသည်။

ဆဲလ်သံသရာတွင် DNA ပွားခြင်း၏ အခန်းကဏ္ဍ

eukaryotic သက်ရှိများတွင် ဆဲလ်ကွဲခြင်းသည် interphase နှင့် division (mitosis သို့မဟုတ် meiosis) တို့ပါဝင်သော ဆဲလ်သံသရာမှတစ်ဆင့် ဖြစ်ပေါ်သည်။ Interphase ကိုယ်တိုင်က G1 (ကြီးထွားမှု)၊ S (DNA ပေါင်းစပ်မှု) နှင့် G2 (division အတွက် ပြင်ဆင်မှု) ဟု ပိုင်းခြားထားသည်။ DNA ပွားခြင်းသည် S အဆင့်တွင် ဖြစ်ပေါ်ပြီး၊ ထိုအချိန်တွင် ဆဲလ်သည် ၎င်း၏ ခရိုမိုဆုန်းအားလုံးကို ပွားသည်။ ဤအဆင့် ပြီးဆုံးပြီးနောက်၊ ခရိုမိုဆုန်းတစ်ခုစီသည် တစ်ခုတည်းသော DNA မော်လီကျူး မဟုတ်တော့ဘဲ centromere တွင် တွယ်ကပ်နေဆဲဖြစ်သော ညီအစ်မ chromatids နှစ်ခုဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ ဤ "မိတ္တူနှစ်ခု" အခြေအနေသည် mitosis သို့မဟုတ် meiosis အတွင်း မျိုးရိုးဗီဇပစ္စည်းများကို ညီညာစွာ ဖြန့်ဖြူးနိုင်စေသည်။

မိုက်တိုစစ်တွင်၊ နောက်ဆုံးရလဒ်မှာ မျိုးရိုးဗီဇအရ တူညီသော သမီးဆဲလ်နှစ်ခုဖြစ်သည်။ မီအိုစစ်တွင်၊ ရည်မှန်းချက်မှာ ခရိုမိုဆုန်းအရေအတွက်၏ ထက်ဝက်ရှိသော လိင်ဆဲလ်များ (ဂမိတ်များ) ကို ထုတ်လုပ်ရန်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ DNA မိတ္တူကူးခြင်းသည် မီအိုစစ် I မတိုင်မီ တစ်ကြိမ်ဖြစ်ပေါ်ပြီးနောက် ဆက်တိုက် နှစ်ကြိမ်ကွဲသည်။ DNA မိတ္တူကူးခြင်း၏ တိကျမှုသည် နှစ်မျိုးလုံးတွင် အရေးကြီးသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် အမှားများသည် မျိုးရိုးဗီဇပြောင်းလဲမှုများ၊ ခရိုမိုဆုန်းပုံမမှန်မှုများ သို့မဟုတ် ဖွံ့ဖြိုးမှုပျက်ကွက်မှုများကိုပင် ဖြစ်စေနိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။

DNA ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ပုံတူပွားခြင်း၏ အခြေခံမူများ

DNA သည် နိုက်ထရိုဂျင်ဘေ့စ်များအကြား ဟိုက်ဒရိုဂျင်ချည်နှောင်မှုများမှတစ်ဆင့် တွဲဆက်ထားသော အမျှင်နှစ်ခု (double helix) ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်- adenine (A) သည် thymine (T) နှင့် တွဲဖက်ထားပြီး guanine (G) သည် cytosine (C) နှင့် တွဲဖက်ထားသည်။ ဤဘေ့စ်အစီအစဥ်သည် မျိုးရိုးဗီဇဆိုင်ရာ အချက်အလက်များကို သိမ်းဆည်းသည်။ မိတ္တူကူးနေစဉ်အတွင်း DNA အမျှင်နှစ်ခုကို ခွဲထုတ်ထားပြီး တစ်ခုစီသည် ဖြည့်စွက်အမျှင်အသစ်တစ်ခု ဖွဲ့စည်းရန်အတွက် ပုံစံတစ်ခုအဖြစ် ဆောင်ရွက်ပေးသည်။ ဤမူကို ဖြည့်စွက်ဘေ့စ်အတွဲလိုက်ခြင်းဟု လူသိများသည်။

DNA မိတ္တူကူးခြင်းသည် တစ်ဝက်စီ ထိန်းသိမ်းစောင့်ရှောက်ခြင်းဖြစ်ပြီး၊ ပုံတူကူးထားသော DNA မော်လီကျူးတစ်ခုစီတွင် အဟောင်း (မိခင်) ကြိုးတစ်ချောင်းနှင့် အသစ်ကြိုးတစ်ချောင်း ပါဝင်သည်ဟု ဆိုလိုသည်။ တစ်ဝက်စီ ထိန်းသိမ်းစောင့်ရှောက်ခြင်း၏ သဘောတရားကို ၁၉၅၈ ခုနှစ်တွင် Meselson နှင့် Stahl တို့၏ ဂန္ထဝင်စမ်းသပ်မှုမှတစ်ဆင့် သရုပ်ပြခဲ့ပြီး၊ ဆဲလ်များသည် မူလ DNA အစီအစဉ်အတိုင်း ရလဒ်များ ဆက်လက်တည်ရှိနေစေရန် အဟောင်းကြိုးကို လမ်းညွှန်အဖြစ် အသုံးပြုကြောင်း ပြသခဲ့သည်။

DNA ပွားခြင်း၏ အဓိကအဆင့်များ

ယေဘုယျအားဖြင့် DNA ပွားခြင်းကို အဆင့်သုံးဆင့်ခွဲခြားနိုင်သည်- စတင်ခြင်း၊ ရှည်လျားခြင်းနှင့် ရပ်စဲခြင်း။ ရိုးရှင်းပုံရသော်လည်း အဆင့်တစ်ဆင့်စီတွင် မတူညီသော အင်ဇိုင်းများနှင့် ပံ့ပိုးပေးသော ပရိုတင်းများ ပါဝင်သည်။

၁။ စတင်ခြင်း- မူလနေရာမှ ပုံတူပွားခြင်းစတင်ခြင်း
မိတ္တူကူးခြင်းသည် DNA ရှိ မိတ္တူကူးခြင်း၏ မူလအစ (ori) ဟုခေါ်သော သတ်မှတ်ထားသောနေရာမှ စတင်သည်။ prokaryotic သက်ရှိများတွင် စက်ဝိုင်းပုံ ခရိုမိုဆုန်းတစ်ခုတွင် ori တစ်ခုသာ ရှိလေ့ရှိသည်။ eukaryotes များတွင် ၎င်းတို့၏ ဂျီနိုမ်များ ပိုမိုကြီးမားသောကြောင့် ခရိုမိုဆုန်းတစ်ခုစီတွင် ori များစွာရှိသောကြောင့် မိတ္တူကူးခြင်းကို ပိုမိုမြန်ဆန်စွာ ခွင့်ပြုသည်။

ဤအဆင့်တွင်၊ helicase အင်ဇိုင်းသည် ဘေ့စ်များအကြားရှိ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ချည်နှောင်မှုများကို ဖြတ်တောက်ခြင်းဖြင့် double helix ကို ဖြည်လိုက်ပြီး replication fork ဟုခေါ်သော ဖွဲ့စည်းပုံကို ဖွဲ့စည်းပေးသည်။ DNA အမျှင်များ ခွဲထွက်သွားခြင်းသည် unwound DNA တွင် torsional stress ကို ဖန်တီးပေးသောကြောင့် topoisomerase အင်ဇိုင်းသည် DNA ရှုပ်ထွေးခြင်း သို့မဟုတ် ကျိုးပဲ့ခြင်းမှ ကာကွယ်ရန် ဤတင်းမာမှုကို သက်သာစေရန် ကူညီပေးသည်။

ချိတ်ဆက်မထားသော DNA အမျှင်များ ပြန်လည်ပူးပေါင်းခြင်းမှ ကာကွယ်ရန်အတွက် single-strand binding proteins (SSBs) များသည် အမျှင်တစ်ခုတည်းတွင် တွယ်ကပ်ပြီး လုပ်ငန်းစဉ်တစ်လျှောက်လုံး ၎င်းတို့ကို တည်ငြိမ်နေစေပါသည်။

၂။ ရှည်လျားခြင်း- DNA အမျှင်အသစ်များ ဖွဲ့စည်းခြင်း
ရှည်လျားခြင်းအဆင့်သည် DNA အမျှင်အသစ်တစ်ခုဖွဲ့စည်းရန် နျူကလီယိုတိုက်များကိုထည့်သွင်းသည့် လုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်သည်။ ဤနေရာတွင် အဓိကအလုပ်လုပ်သော အင်ဇိုင်းမှာ DNA polymerase ဖြစ်သည်။ သို့သော် DNA polymerase သည် ပေါင်းစပ်မှုကို သုညမှစတင်၍မရပါ။ ၎င်းတွင် primer ပုံစံဖြင့် "စတင်သည့်အမှတ်" လိုအပ်သည်။ ဤ primer ကို နျူကလီယိုတိုက်ထည့်သွင်းရန်အတွက် စတင်သည့်အမှတ်အဖြစ် 3'-OH အဆုံးကို ပံ့ပိုးပေးသည့် RNA ၏ တိုတောင်းသောအပိုင်းအစတစ်ခုဖြစ်သည့် enzyme primase မှ ဖန်တီးထားသည်။

DNA polymerase သည် နျူကလီယိုတိုက်များကို ၅' မှ ၃' ဦးတည်ချက်တွင်သာ ထည့်သွင်းသည်။ DNA အမျှင်နှစ်ခုသည် ဆန့်ကျင်ဘက် ဦးတည်ချက် (ဆန့်ကျင်ဘက် ဆန့်ကျင်ဘက်) တွင် လည်ပတ်သောကြောင့်၊ အမျှင်တစ်ခုစီတွင် ပုံတူပွားခြင်းသည် မတူညီပါ။
– ဦးဆောင်ကြိုးကို ပုံတူကူးခြင်း ခက်ရင်းလှုပ်ရှားမှု ဦးတည်ချက်အတိုင်း အဆက်မပြတ် ပေါင်းစပ်ထားသည်။
– lagging strand ကို replication fork မှ ဝေးရာသို့ အဆက်မပြတ် ပေါင်းစပ်ပြီး Okazaki fragments ဟုခေါ်သော တိုတောင်းသော အပိုင်းအစများကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။

Okazaki အပိုင်းအစများ ဖွဲ့စည်းပြီးသည်နှင့် RNA primer ကို ဖယ်ရှားပြီး DNA ဖြင့် အစားထိုးရမည်။ prokaryotes များတွင် DNA polymerase I သည် primer ကို ဖယ်ရှားပြီး အစားထိုးသည်။ eukaryotes များတွင် ဤလုပ်ငန်းစဉ်တွင် RNase H နှင့် သီးခြား DNA polymerase ပါဝင်သည်။ ထို့နောက် DNA ligase သည် အပိုင်းအစများကို ချိတ်ဆက်ပြီး ပြီးပြည့်စုံသော lagging strand တစ်ခု ဖွဲ့စည်းသည်။

၃။ ရပ်စဲခြင်း- မိတ္တူကူးခြင်းကို အဆုံးသတ်ခြင်း
မိတ္တူကူးခြင်းအတွက် ခက်ရင်းများ ဆုံတွေ့သည့်အခါ သို့မဟုတ် DNA အားလုံး ပွားများသွားသည့်အခါတွင် ရပ်စဲခြင်း ဖြစ်ပေါ်သည်။ prokaryotes များတွင် အထူးရပ်စဲခြင်း အစီအစဉ်တစ်ခုသည် မိတ္တူကူးခြင်းကို ရပ်တန့်ရန် ကူညီပေးသည်။ eukaryotes များတွင် လုပ်ငန်းစဉ်သည် ပိုမိုရှုပ်ထွေးသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် မိတ္တူကူးခြင်းအတွက် ခက်ရင်းများစွာနှင့် မူလအစများသည် နောက်ဆုံးတွင် ဆုံတွေ့သည်အထိ မတူညီသော ဦးတည်ချက်များတွင် ရွေ့လျားသောကြောင့်ဖြစ်သည်။

ယူကာရိုယိုက်များတွင် အဓိကစိန်ခေါ်မှုတစ်ခုမှာ တယ်လိုမီးယားဟုလူသိများသော မျဉ်းဖြောင့်ခရိုမိုဆုန်းများ၏ အဆုံးများပုံတူပွားခြင်းဖြစ်သည်။ DNA polymerase ၏ ယန္တရားကြောင့် DNA အဆုံးများကို နောက်ကျနေသော ကြိုးပေါ်တွင် အပြည့်အဝပုံတူပွား၍မရသောကြောင့် ဆဲလ်တစ်ခု ကွဲသွားတိုင်း ခရိုမိုဆုန်းများ တိုတောင်းလာသည်။ တယ်လိုမီးယားအင်ဇိုင်းသည် အထူးသဖြင့် မျိုးပွားဆဲလ်များနှင့် အချို့သော ပင်မဆဲလ်များကဲ့သို့သော အချို့သောဆဲလ်များတွင် တယ်လိုမီးယားများသို့ ထပ်ခါတလဲလဲ အစီအစဉ်များကို ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် ဤပြဿနာကို ကျော်လွှားရန် ကူညီပေးသည်။ မထိန်းချုပ်နိုင်သော တယ်လိုမီးယားလှုပ်ရှားမှုသည် ကင်ဆာဆဲလ်များစွာတွင် အကန့်အသတ်မရှိ ကွဲသွားနိုင်စွမ်းနှင့် ဆက်စပ်နေသည်။

ပုံတူကူးယူမှု တိကျမှုနှင့် ပြုပြင်ရေး ယန္တရားများ

DNA မိတ္တူကူးခြင်းသည် အလွန်တိကျမှန်ကန်ရမည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် သေးငယ်သောအမှားများသည်ပင် ပရိုတင်းလုပ်ဆောင်ချက်နှင့် မျိုးဗီဇထိန်းညှိမှုကို သိသာထင်ရှားသော သက်ရောက်မှုရှိနိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ DNA polymerase တွင် အသစ်ထည့်သွင်းထားသော နျူကလီယိုတိုက်များကို နှစ်ခါစစ်ဆေးသည့် proofreading စွမ်းရည်ရှိသည်။ မှားယွင်းသော base pair တစ်ခုကိုတွေ့ရှိပါက DNA polymerase သည် exonuclease လုပ်ဆောင်ချက်မှတစ်ဆင့် ၎င်းကိုဖယ်ရှားပြီး မှန်ကန်သော base pair ဖြင့် အစားထိုးနိုင်သည်။

proofreading အပြင်၊ ဆဲလ်များတွင် post-pliculation DNA ပြုပြင်ခြင်းစနစ်များရှိပြီး၊ ဥပမာ mismatch repair သည် proofreading မှ လွတ်ကင်းသော base pair အမှားများကို ထောက်လှမ်းပေးသည်။ ဤယန္တရားများပေါင်းစပ်မှုသည် မျိုးရိုးဗီဇပြောင်းလဲမှုများကို သမီးဆဲလ်များထံ လက်ဆင့်ကမ်းပေးနိုင်သော်လည်း၊ မျိုးရိုးဗီဇပြောင်းလဲမှုများကို သမီးဆဲလ်များထံ လက်ဆင့်ကမ်းပေးနိုင်သေးသည်။

DNA ပွားခြင်းသည် ဆဲလ်ကွဲပွားမှုအောင်မြင်ရန် အဓိကသော့ချက်ဖြစ်သည်

DNA ပွားခြင်းနှင့် ဆဲလ်ကွဲခြင်းသည် နီးကပ်စွာ ဆက်စပ်နေပါသည်။ ပွားခြင်းသည် မပြည့်စုံပါက သို့မဟုတ် ပျက်စီးပါက ဆဲလ်များသည် ပျက်စီးနေသော DNA ဖြင့် ကွဲခြင်းကို ကာကွယ်ရန် စစ်ဆေးရေးဂိတ်များမှတစ်ဆင့် ဆဲလ်သံသရာကို ရပ်တန့်ထားလေ့ရှိသည်။ ဤစစ်ဆေးရေးဂိတ်များသည် အရည်အသွေးထိန်းချုပ်မှုစနစ်ကဲ့သို့ လုပ်ဆောင်သည်- ဆဲလ်များသည် ၎င်းတို့၏ DNA ကို လုံးဝပွားပြီး ကြီးကြီးမားမား ပျက်စီးမှုမရှိပါကသာ မိုက်တိုစစ်သို့ ဝင်ရောက်ခွင့်ပြုသည်။

စစ်ဆေးရေးဂိတ်များ မအောင်မြင်ပါက သို့မဟုတ် ကျော်လွှားနိုင်ပါက ဆဲလ်များသည် မတည်မငြိမ် DNA ဖြင့် ကွဲပွားနိုင်ပြီး ခရိုမိုဆုမ်မညီမျှမှုများ၊ မျိုးရိုးဗီဇပြောင်းလဲမှုများ စုပုံလာခြင်းနှင့် ကင်ဆာဖြစ်နိုင်ခြေကို တိုးမြင့်စေပါသည်။ ထို့ကြောင့် DNA မိတ္တူကူးခြင်းကို နားလည်ခြင်းသည် အခြေခံဇီဝဗေဒအတွက်သာမက ဆေးပညာတွင် အထူးသဖြင့် မျိုးရိုးဗီဇရောဂါသုတေသနနှင့် ကင်ဆာကုထုံးများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးတွင်ပါ အရေးပါပါသည်။

နိဂုံး

ဆဲလ်ကွဲပွားနေစဉ်အတွင်း DNA ပွားခြင်းသည် ဆဲလ်မျိုးဆက်တစ်ခုမှ နောက်မျိုးဆက်တစ်ခုသို့ မျိုးရိုးဗီဇဆိုင်ရာ အချက်အလက်များ တိကျစွာ ပေးပို့ခြင်းကို သေချာစေသည့် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် ဆဲလ်သံသရာ၏ S အဆင့်တွင် ဖြစ်ပေါ်ပြီး helicase၊ primase၊ DNA polymerase၊ ligase နှင့် အခြား supporting protein များကဲ့သို့သော အင်ဇိုင်းအမျိုးမျိုး၏ ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်မှု ပါဝင်သည်။ semiconservative ယန္တရားများ၊ leading နှင့် lagging strand synthesis နှင့် DNA proofreading နှင့် repair systems များမှတစ်ဆင့် ဆဲလ်များသည် ၎င်းတို့၏ genomes များကို မြင့်မားသော တိကျမှုဖြင့် ပွားများနိုင်သည်။ DNA ပွားခြင်း၏ တိကျမှုသည် ဆဲလ်ကွဲပွားမှု၏ အရည်အသွေးနှင့် သက်ရှိတစ်ခု၏ မျိုးရိုးဗီဇတည်ငြိမ်မှုကို ဆုံးဖြတ်ပေးသောကြောင့် ဤလုပ်ငန်းစဉ်ကို အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေခြင်းသည် မျိုးရိုးဗီဇဆိုင်ရာရောဂါများနှင့် ကင်ဆာတို့ကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ DNA ပွားခြင်းကို နားလည်ခြင်းဆိုသည်မှာ အသက်၏ အဓိကမူများထဲမှ တစ်ခုကို နားလည်ခြင်းဖြစ်သည်- ဆဲလ်များသည် ၎င်းတို့၏ မျိုးရိုးဗီဇဝိသေသလက္ခဏာကို မည်သို့ထိန်းသိမ်းပြီး ပေးပို့သည်ကို ဆိုလိုသည်။