الاتجاهية (علم الأحياء الجزيئي)

سلسلة دنا موضح عليها النهايات 5' و3'.

الإتجاهية(بالإنجليزية:Directionality)‏ فيعلم الأحياء الجزيئيوفيالكيمياء الحيويةهي تحديد الاتجاه بين نهايتي سلسلة واحدةلحمض نووي؛ الذي يتم فيهنسخواصطناعالأحماض النووية والبروتينات.

ترقيم الذرات

يتكون الحمض النووي من تكرار لوحدات تسمىنوكليوتيداتوهذه الوحدات تتكون منقاعدة نيتروجينيةمرتبطة بسكر خماسي (ريبوزبالنسبةللرناوريبوز منقوص الأكسجينبالنسبةللدنا) مرتبط بدوره بمجموعة فوسفات.

للتفريق بين ذراتالكربونالموجودة في السكر وفي القاعدة لنيوكليوتيد معين؛ تم الاتفاق على ترقيم ذرات السكر بأرقام تحتوي على فتحة (') لتمييزها عن ذرات القواعد التي يتم ترقيمها بأرقام لا تحتوي فتحةحيث يتم:

• ترقيم ذرات الكربونلحلقة السكرابتداء من الذرة المرتبطة بذرة الأكسجين من جهة وبالقاعدة الآزوتية من جهة أخرى بالأرقام 1' حتى 5'.
• ترقيم القاعدة الآزوتية من نوعبيريميدينابتداء من ذرة الآزوت بالاتجاه الأقصر نحو ذرة الآزوت الثانية بالأرقام 1 حتى 6.
• ترقيم القاعدة الآزوتية من نوعبيورينابتداء بحلقة البيريميدين (السداسية) وانتهاء بحلقةالإيميدازول(الخماسية) بالأرقام 1 حتى 9.

• 
  الترقيم القياسي لحلقة الريبوز.
• 
  الترقيم القياسي للسايتوسين (بيريميدين).
• 
  الترقيم القياسي للأدينين (بيورين).
• 
  الترقيم القياسي للأدينوسين أحادي الفوسفات (نيوكليوتيد)

النهاية 5'

النهاية 5' (تنطق النهاية خمسة فتحة) تعني نهاية سلسلة دنا أو رنا تكون فيها ذرة الكربون الخامسة في حلقةالريبوزأوالريبوز منقوص الأكسجينهي الذرة النهائية. يسمح ارتباط مجموعة فوسفات بالنهاية 5'بترابطنيوكليوتيدين وذلك بواسطةالترابط التساهميبين مجموعة فوسفات النهاية 5' وهيدروكسيل النهاية 3' لنيوكليوتيد آخر لتشكيلرابطة فوسفات ثنائي الأستر.إزالة فوسفات النهاية 5' يمنع ترابط النيوكليوتيدات لمنع تشكل أي حمض نووي غير مرغوب فيه ( مثال الربط الذاتيلناقلبلازميدفيالتنسيل الجزيئي)، عادة ما يستخدم علماء البيولوجيا الجزيئيةالفوسفاتازلإزالة مجموعة الفوسفات من النهاية 5'.

النهاية 5'لرنا رسولحديث التكوين هي المكان الذي يحدث فيهتقبيعما بعد الترجمة، وهي عملية أساسية لإنتاج رنا رسول ناضج إذ يزيد التقبيع من استقرار جزيء الرنا الرسول أثناء عمليةالترجمةبمنحه مقاومة لعوامل التحلل التي تسببها إنزيماتالنوكلياز الخارجية.والتقبيع عبارة عن نوكليوتيدة تمتمثيلتها(ميثيل غوانوسين) مترابطة مع الرنا الرسول برابطة فوسفات ثلاثية 5' - 5' نادرة.

المنطقة الجناحية 5'لجينيقصد بها عادة منطقة دنا لا يتم ترجمتها إلى رنا وتحتوي هذه المنطقة علىالمحفز الجينيويمكن أن تحوي كذلك علىالمعززاتومواقع ارتباط بروتين أخرى.

المنطقة 5' غير المترجمة(5′-UTR)هي منطقة من الجين يتم نسخها إلى رنا رسول وتقع في النهاية 5' لذلك الرنا الرسول، هذه المنطقة من الرنا الرسول قد تتم أو لا تتم ترجمتها إلى بروتين لكن لديها دور في ضبط الترجمة. المنطقة 5' غير المترجمة هي قطعة من الدنا تبدأ من مكان القبعة وتمتد حتى القاعدة التي تسبق AUGرامزة(كودون) بدء الترجمةللتسلسلالرئيسي، يمكن لهذه المنطقة أن تحوي تسلسلات مثل أماكن ارتباطالريبوزوموتسلسلات كوزاكالتي تحدد نجاعة ترجمة الرنا الرسول أو تؤثر في مدى استقراره.

النهاية 3'

سُميت النهاية 3' لسلسلة دنا أو رنا كذلك لأنها تنتهي بمجموعةهيدروكسيلالذرة الثالثةلحلقة السكر؛ وتعرف أيضا بنهاية الذيل. هيدروكسيل النهاية 3' ضروري لاصطناع جزيئات أحماض نووية جديد وذلك لأنهاترتبطبفوسفات النهاية 5' لنكليوتيد آخر ما يسمح بإنشاء سلاسل من نيوكليتيدات مرتبطة ببعضها. يستخدم علماء البيولوجيا الجزيئية نيوكليوتيدات لا تحتوي هيدروكسيل 3' (ديوكسي ريبونوكليوتيد) لمقاطعة تضاعف الدنا، تسمى هذه التقنية طريقة إنهاء السلسلة بإنقاص الهيدروكسيل أو طريقة سانغروتستخدم في معرفة ترتيبتسلسل النيوكليوتيدات في الدنا.

النهاية 3'لرنا رسولناشئ هي المكان الذي يحدث فيهتذييل ما بعد الترجمة بعديد الأدينيلاتوالذي يتم فيه ربط سلسلة من 50 إلى 250 جزيءأدينوزينلإنتاج رنا رسول ناضخ، تساعد هذه السلسلة في تحديد مدى بقاء الرنا الرسول في الخلية وهو مايؤثر على كمية البروتين المنتجة منه.

المنطقة الجناحية 3' هي منطقة من الدنا لا يتم نسخها إلى رنا رسول ناضج وهي مجاورة للنهاية 3' للجين المراد نسخه، كان يعتقد في البداية أن هذه المنطقة لا يتم نسخها إطلاقا لكن اكتُشِف بعد ذلك أنه يتم نسخها لرنا ثم تتم إزالتها بسرعة أثناء معالجةالنسخة الأوليةلتشكيل الرنا الناضج، المنطقة الجناحية 3' تعتوي عادة على تسلسلات لها تأثير على تشكل النهاية 3' للرنا الرسول ويمكن أن تحوي كذلك معزرات ومواقع أخرى ترتبط بها البروتينات.

المنطقة 3' غير المترجمة(3′-UTR)هي منطقة من الدنا يتم نسخها إلى رنا رسول وتقع في النهاية 3' لذلك الرنا ولا تحتوي على تسلسلاترامزاتبروتين. يعتبر كل ما هو بين رامزة التوقف وذيل عَدِيْدِ الأدينيلات المنطقة 3' غير المترجمة. يمكن لهذه المنطقة التأثير في نجاعة ترجمة الرنا الرسول أو استقراره كما تحوي تسلسلات مطلوبة لإضافة ذيل عديد الأدينيلات للرنا الرسول، بما في ذلكعديد النوكليوتيدالسداسي AAUAAA.

5' إلى 3'

توضيح بسيط للاتجاه مع التيار وعكس التيار في قطعة دنا مزدوجة السلاسل.

لا يمكن تخليق الأحماض النووية في الخلايا الحية سوى في الاتجاهية 5' نحو 3' وذلك لأنالبوليميرازاتالتي تجمِّع مختلف أنواع السلاسل تعتمد على الطاقة الناتجة من كسر روابطنيوكليوسيد ثلاثي الفوسفاتلربط نيوكليوسيد أحادي الفوسفات بهيدروكسيل النهاية 3' (-OH) عبررابطة فوسفات ثنائي الأستر.يُقال عادة عن المواقع النسبية للواحدات على طول سلسلة حمض نووي بما في ذلك الجينات ومختلف مواقع ارتباط البروتينات أنها إماعكس الاتجاه(upstream) أي نحو النهاية 5' أومع الاتجاه(downstream) أي نحو النهاية 3'.

الإتجاهية لها علاقةبالدلالةلكنها مستقلة عنها، نسخ سلسلة واحدة من الرنا من جزيء دنا مزدوج السلاسل يتطلب اختيار إحدى سلسلتيه لتكون سلسلة القالب التي يتفاعل معها الرنا الناشئ ويتم نسخ تسلسل نيوكليوتيداتها بشكلمكمل.أما السلسلة الأخرى الغير منسوخة فإن تسلسلها مماثل بالضرورة لتسلسل الرنا الناتج، مواقع بدء الترجمة تظهر عادة على كلا سلسلتي جزيء الدنا وتحدد المكان والاتجاه والظروف التي تتم تحتها عملية النسخ. لو كان جزيء الرنا يحمل شيفرة بروتين واحد أو (نادرا) أكثر من واحد فإن ترجمة كل بروتين بواسطة الريبوسوم ستتم في الاتجاهية 5' إلى 3' وستمدد البروتين مننهايته الأمينيةحتىنهايته الكربوكسيلية، كمثال: في جين نموذجيكودون البدء(5′-ATG-3′)هو تسلسل دنا يتواجد في السلسلة موجبة الدلالة. يبدأالنسخعند مكانعكس الاتجاه(بالنسبة للسلسلة موجبة الدلالة) وبينما يمضي عبر تلك المنطقة ينسخ الرامزة3′-TAC-5′من سلسلة القالب لإنتاج الرامزة5′-AUG-3′داخل الرنا الرسول. يتم فحص الرنا الرسول بواسطة الريبوسوم ابتداء من النهاية 5' أينيُترجمكودون البدء بإدراجالميثيونين(عندحقيقيات النوى) في النهاية الأمينية، بالاتفاق تسلسلات سلسلة واحدة من الدنا أو الرنا مكتوبةٌ في الاتجاهية 5' إلى 3' باستثناء الحالات الخاصة وذلك لتوضيح نمطترابط القواعد.

انظر أيضا

• اتجاه (بيولوجيا جزيئية)

مراجع

• Harvey Lodish; Arnold Berk; Paul Matsudaira; Chris A. Kaiser (2004). Molecular Cell Biology (5th ed.). New York City: W.H. Freeman and Company.ISBN 0-7167-4366-3.