الإدخال (علم الوراثة)

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
رسم توضيحي لعملية إدخال على مستوى الكروموسوم

في علم الوراثة ، يُعرف الإدخال (أو طفرة الإدخال ) بأنه إضافة زوج أو أكثر من قواعد النيوكليوتيدات إلى تسلسل الحمض النووي . غالبًا ما يحدث هذا في مناطق التكرارات الميكروية نتيجة انزلاق بوليميراز الحمض النووي . تتفاوت أحجام الإدخالات، بدءًا من إدخال زوج واحد من القواعد بشكل خاطئ في تسلسل الحمض النووي، وصولًا إلى إدخال جزء من كروموسوم في آخر. يُعتقد أن آلية أصغر طفرات الإدخال أحادية القاعدة تتم عبر فصل أزواج القواعد بين شريط القالب وشريط البادئ، متبوعًا بتراص القواعد غير المتجاورة، والذي قد يحدث موضعيًا داخل الموقع النشط لبوليميراز الحمض النووي. [ 1 ] على مستوى الكروموسوم ، يشير الإدخال إلى إدخال تسلسل أكبر في الكروموسوم. قد يحدث هذا نتيجة العبور غير المتكافئ أثناء الانقسام الاختزالي .

إضافة المنطقة N هي إضافة النيوكليوتيدات غير المشفرة أثناء إعادة التركيب بواسطة ناقل ديوكسي نيوكليوتيديل الطرفي .

إدخال النيوكليوتيد P هو إدخال تسلسلات متناظرة مشفرة بواسطة نهايات أجزاء الجينات المعاد تركيبها.

تُصنف تكرارات النيوكليوتيدات الثلاثية على أنها طفرات إدخال [ 2 ] [ 3 ] وأحيانًا كفئة منفصلة من الطفرات. [ 4 ]

طُرق

تُعدّ نوكليازات أصابع الزنك (ZFN) ، ونوكليازات المؤثرات الشبيهة بمنشطات النسخ (TALEN) ، وتقنية تحرير الجينات CRISPR، الطرق الرئيسية الثلاث المستخدمة في الأبحاث السابقة لإدخال الجينات. وقد أصبحت أدوات CRISPR/Cas بالفعل من أكثر الطرق استخدامًا في الأبحاث.

استنادًا إلى أدوات CRISPR/Cas ، طُوِّرت أنظمة مختلفة لتحقيق وظائف محددة. على سبيل المثال، تتمثل إحدى الاستراتيجيات في نظام قطع النيوكليازات ثنائية السلسلة، باستخدام بروتين Cas9 الطبيعي مع الحمض النووي الريبوزي الدليلي المفرد (sgRNA)، ثم إدخال الجين من خلال ربط النهايات أو الخلايا المنقسمة باستخدام نظام إصلاح الحمض النووي . [ 5 ] مثال آخر هو نظام التحرير الأولي ، الذي يستخدم إنزيم Cas9 nickase والحمض النووي الريبوزي الدليلي للتحرير الأولي ( pegRNA ) الذي يحمل الجينات المستهدفة. [ 5 ]

من بين القيود التي تعتري التقنية الحالية أن حجم إدخال الحمض النووي بدقة ليس كبيرًا بما يكفي [ 6 ] لتلبية متطلبات أبحاث الجينوم. ويُعدّ نقل الحمض النووي الموجّه بالحمض النووي الريبي مجالًا واعدًا لحل هذه المشكلة [ 7 ] . ومن المتوقع تطوير وتطبيق طرق أكثر كفاءة في مجال هندسة الجينوم.

الآثار

قد تكون عمليات الإدخال خطيرة بشكل خاص إذا حدثت في الإكسون ، وهو المنطقة المشفرة للأحماض الأمينية في الجين . تحدث طفرة إزاحة الإطار ، وهي تغيير في إطار القراءة الطبيعي للجين، إذا لم يكن عدد النيوكليوتيدات المُدخلة قابلاً للقسمة على ثلاثة، أي عدد النيوكليوتيدات لكل كودون . تُغير طفرات إزاحة الإطار جميع الأحماض الأمينية التي يُشفرها الجين بعد الطفرة. عادةً، تتسبب عمليات الإدخال وطفرة إزاحة الإطار اللاحقة في مواجهة الترجمة النشطة للجين لكودون توقف مبكر ، مما يؤدي إلى توقف الترجمة وإنتاج بروتين مبتور. قد تتحلل النسخ الحاملة لطفرة إزاحة الإطار أيضًا من خلال تحلل الكودون غير المنطقي أثناء الترجمة، وبالتالي لا ينتج عنها أي بروتين. إذا تُرجمت، فإن البروتينات المبتورة غالبًا ما تكون غير قادرة على العمل بشكل صحيح أو لا تعمل على الإطلاق، ويمكن أن تؤدي إلى عدد من الاضطرابات الوراثية اعتمادًا على الجين الذي حدث فيه الإدخال. [ 8 ]

تحدث عمليات الإدخال ضمن الإطار عندما لا يتغير إطار القراءة نتيجةً للإدخال؛ ويكون عدد النيوكليوتيدات المُدخلة قابلاً للقسمة على ثلاثة. يبقى إطار القراءة سليمًا بعد الإدخال، ومن المرجح أن تكتمل عملية الترجمة إذا لم تُشفّر النيوكليوتيدات المُدخلة كودون توقف. مع ذلك، وبسبب النيوكليوتيدات المُدخلة، سيحتوي البروتين النهائي، اعتمادًا على حجم الإدخال، على أحماض أمينية جديدة متعددة قد تؤثر على وظيفة البروتين.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بانافالي، نيليش ك. (2013). "انقلاب جزئي للقاعدة يكفي لانزلاق السلسلة بالقرب من نهايات الحمض النووي المزدوج". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 135 (22): 8274-8282 . doi : 10.1021/ja401573j . PMID 23692220 . 
  2. ↑ "الآليات: التباين الجيني: أنواع الطفرات" . التطور 101: فهم التطور للمعلمين . متحف علم الأحياء القديمة بجامعة كاليفورنيا. مؤرشف من الأصل بتاريخ 14 أبريل 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 سبتمبر 2009 .فهم التطور للمعلمين (الصفحة الرئيسية). تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 سبتمبر 2009.
  3. ↑ براون، تيرينس أ. (2007). "16 طفرة وإصلاح الحمض النووي" . الجينومات 3. جارلاند ساينس. ص 510. ISBN  978-0-8153-4138-3.
  4. ↑ فاراون، ستيفن ف.؛ تسوانغ، مينغ ت.؛ تسوانغ، ديبي و. (1999). "5 علم الوراثة الجزيئية والأمراض العقلية: البحث عن آليات المرض: أنواع الطفرات" . علم وراثة الاضطرابات العقلية: دليل للطلاب والأطباء والباحثين . مطبعة غيلفورد. ص 145. ISBN  978-1-57230-479-6.
  5. 1 2 أنزالون، أندرو ف.؛ كوبلان، لوك و.؛ ليو، ديفيد ر. (2020). "تعديل الجينوم باستخدام نوكليازات CRISPR-Cas، ومحررات القواعد، والترانسبوزازات، ومحررات البادئات" . مجلة Nature Biotechnology . 38 (7): 824-844 . doi : 10.1038/s41587-020-0561-9 . PMID 32572269. S2CID 256820370 .  
  6. ↑ صن، تشاو؛ لي، يوان؛ لي، بوشو؛ جاو، تشيانغ. لي، يونجيا؛ تساو، ون؛ يانغ، تشاو؛ لي، هونغتشاو؛ وانغ، تشيوي. لي، يان؛ وانغ، يانبنغ؛ ليو، يونيو؛ تشاو، كيفن تيانمينغ؛ جاو، كايشيا (2023). "التكامل الدقيق لتسلسلات الحمض النووي الكبيرة في جينومات النبات باستخدام محررات PrimeRoot" . التكنولوجيا الحيوية الطبيعية : 1– 12. دوى : 10.1038/s41587-023-01769-w . بميد 37095350 . S2CID 258311438 .  
  7. ↑ وانغ، جوي ي.؛ دودنا، جينيفر أ . (2023). "تقنية كريسبر: عقد من تعديل الجينوم ليس سوى البداية" . مجلة ساينس . 379 (6629) eadd8643. doi : 10.1126/science.add8643 . PMID 36656942. S2CID 255966509 .  
  8. ↑ شميلوفيتشي، أ.؛ بن غال، إ. (2007). "استخدام نموذج VOM لإعادة بناء مناطق الترميز المحتملة في تسلسلات EST" (ملف PDF) . مجلة الإحصاءات الحاسوبية . 22 (1): 49-69 . doi : 10.1007/s00180-007-0021-8 . S2CID 2737235. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 31 مايو 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2014 . 

للمزيد من القراءة

  • بيرس، بنجامين أ. (2013). علم الوراثة: مدخل مفاهيمي (  الطبعة الخامسة). دبليو إتش فريمان. رقم ISBN 978-1-4641-5084-5.