العبور الكروموسومي

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة

يحدث العبور بين الطور التمهيدي الأول والطور الاستوائي الأول، وهو عملية تتزاوج فيها كروماتيدان متماثلان غير شقيقين، ويتبادلان أجزاءً مختلفة من المادة الوراثية لتكوين كروماتيدين شقيقين معاد تركيبهما. يمكن أن يحدث العبور أيضًا أثناء الانقسام المتساوي، [ 1 ] مما قد يؤدي إلى فقدان التغاير الزيجوتي. يُعد العبور مهمًا للانفصال الطبيعي للكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي. [ 2 ] كما يُفسر العبور التباين الوراثي، لأنه نتيجة لتبادل المادة الوراثية أثناء العبور، لم تعد الكروماتيدات المرتبطة بالسنترومير متطابقة . لذلك، عندما تنتقل الكروموسومات إلى الانقسام الاختزالي الثاني وتنفصل، تتلقى بعض الخلايا البنت كروموسومات بنت ذات أليلات معاد تركيبها. نتيجةً لهذا التركيب الجيني، يمتلك النسل مجموعة مختلفة من الأليلات والجينات عن آبائهم. في الرسم التخطيطي، يتم تبادل الجينات B و b مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى تكوين المركبات الناتجة بعد الانقسام الاختزالي Ab و AB و ab و aB.
رسم توضيحي لتوماس هانت مورغان لعبور الطريق (1916)
عبور مزدوج

العبور الكروموسومي ، أو التبادل الكروموسومي ، هو تبادل المادة الوراثية أثناء التكاثر الجنسي بين كروموسومين متماثلين ( كروماتيدات غير شقيقة) ، مما ينتج عنه كروموسومات مُعاد تركيبها . وهو إحدى المراحل النهائية لإعادة التركيب الجيني ، والتي تحدث في مرحلة الباكيتين من الطور التمهيدي الأول للانقسام الاختزالي خلال عملية تُسمى التشابك . يبدأ التشابك عادةً قبل تكوّن المُركّب التشابكي ، ولا يكتمل إلا قرب نهاية الطور التمهيدي  الأول. يحدث العبور عادةً عندما تنفصل مناطق متطابقة على كروموسومات متطابقة، ثم تعود للاتصال بالكروموسوم الآخر، مما ينتج عنه التصالبات، وهي الدليل المرئي على العبور.

تاريخ الاكتشاف

وصف توماس هانت مورغان عملية العبور الكروموسومي نظريًا، وصاغ مورغان وإليث كاتيل مصطلح "العبور الكروموسومي". [ 3 ] اعتمد هانت على اكتشاف فرانس ألفونس جانسينز الذي وصف هذه الظاهرة عام 1909 وأطلق عليها اسم "التصالب". [ 4 ] يرتبط مصطلح " التصالب " بالعبور الكروموسومي، إن لم يكن مطابقًا له. أدرك مورغان على الفور الأهمية الكبيرة لتفسير جانسينز الخلوي للتصالبات في نتائج أبحاثه التجريبية حول وراثة ذبابة الفاكهة . وقد برهنت هارييت كريتون وباربرا مكلينتوك على الأساس الفيزيائي للعبور الكروموسومي لأول مرة عام 1931. [ 5 ]

يُعرف معدل العبور المرتبط بين موقعين جينيين ( علامتين ) بقيمة العبور . في ظل مجموعة ثابتة من الظروف الوراثية والبيئية، يميل معدل إعادة التركيب في منطقة معينة من بنية الارتباط ( الكروموسوم ) إلى أن يكون ثابتًا، وينطبق الأمر نفسه على قيمة العبور المستخدمة في إنتاج الخرائط الجينية . [ 6 ] [ 7 ]

عندما قارن هوتا وزملاؤه في عام 1977 عملية العبور الميوزي ( إعادة التركيب ) في الزنبق والفأر، خلصوا إلى أن حقيقيات النوى المختلفة تشترك في نمط مشترك. [ 8 ] تشير هذه النتيجة إلى أن العبور الكروموسومي هو سمة عامة للانقسام الميوزي في حقيقيات النوى.

الأصول

توجد نظريتان شائعتان ومتداخلتان تفسران أصول عملية العبور الجيني، وهما مشتقتان من نظريات مختلفة حول أصل الانقسام الاختزالي . تستند النظرية الأولى إلى فكرة أن الانقسام الاختزالي تطور كطريقة أخرى لإصلاح الحمض النووي ، وبالتالي فإن العبور الجيني هو وسيلة جديدة لاستبدال أجزاء الحمض النووي التي قد تكون تالفة. [ 9 ] أما النظرية الثانية فتستند إلى فكرة أن الانقسام الاختزالي تطور من التحول البكتيري ، بهدف نشر التنوع. [ 9 ]

في عام ١٩٣١، اكتشفت باربرا مكلينتوك نبات ذرة ثلاثي الصبغيات. وقدّمت اكتشافاتٍ جوهريةً فيما يتعلق بالنمط النووي للذرة ، بما في ذلك حجم وشكل الكروموسومات. استخدمت مكلينتوك مرحلتي الطور التمهيدي والطور الاستوائي من الانقسام المتساوي لوصف مورفولوجيا كروموسومات الذرة، وقدّمت لاحقًا أول برهانٍ خلوي على الإطلاق على العبور في الانقسام الاختزالي. وبالتعاون مع الطالبة هارييت كريتون، ساهمت مكلينتوك أيضًا بشكلٍ كبير في الفهم المبكر للترابط بين الجينات المرتبطة.

نظرية إصلاح الحمض النووي

تُعدّ عمليتا العبور وإصلاح الحمض النووي متشابهتين للغاية، وتستخدمان العديد من المركبات البروتينية نفسها. [ 10 ] [ 11 ] في تقريرها بعنوان "أهمية استجابات الجينوم للتحديات"، درست ماكلينتوك الذرة لتوضيح كيفية تغيير جينومها لنفسه للتغلب على التهديدات التي تواجه بقاءها. استخدمت 450 نبتة ذاتية التلقيح، تلقت من كلٍّ من الأبوين كروموسومًا بنهاية ممزقة. استخدمت أنماطًا مُعدّلة من التعبير الجيني على قطاعات مختلفة من أوراق نباتات الذرة لتوضيح أن العناصر القابلة للنقل ("العناصر المتحكمة") تختبئ في الجينوم، وأن حركتها تسمح لها بتغيير عمل الجينات في مواقع مختلفة. يمكن لهذه العناصر أيضًا إعادة هيكلة الجينوم، بدءًا من بضعة نيوكليوتيدات وصولًا إلى أجزاء كاملة من الكروموسوم. تُرسّخ إنزيمات إعادة التركيب وإنزيمات البادئات أساسًا من النيوكليوتيدات على طول تسلسل الحمض النووي. أحد هذه المركبات البروتينية المحددة المحفوظة بين العمليات هو RAD51 ، وهو بروتين إعادة تركيب محفوظ جيدًا وقد ثبت أنه ضروري في إصلاح الحمض النووي وكذلك العبور. [ 12 ]

تم ربط العديد من الجينات الأخرى في ذبابة الفاكهة (Drosophila melanogaster) بكلتا العمليتين، حيث أظهرت الدراسات أن الطفرات في هذه المواقع الجينية المحددة لا تستطيع الخضوع لإصلاح الحمض النووي أو العبور الجيني. تشمل هذه الجينات mei-41 وmei-9 وhdm و spnA وbrca2. تدعم هذه المجموعة الكبيرة من الجينات المحفوظة بين العمليتين نظرية العلاقة التطورية الوثيقة. علاوة على ذلك، وُجد أن إصلاح الحمض النووي والعبور الجيني يفضلان مناطق متشابهة على الكروموسومات. في تجربة باستخدام تقنية التهجين الإشعاعي على كروموسوم 3B للقمح ( Triticum aestivum L. )، وُجد أن العبور الجيني وإصلاح الحمض النووي يحدثان بشكل رئيسي في نفس المناطق. [ 13 ] كما رُبط العبور الجيني بحدوثه استجابةً لظروف الإجهاد، والتي يُحتمل أن تُلحق الضرر بالحمض النووي. [ 14 ] [ 15 ]

تتشابه عملية التحول البكتيري مع عملية العبور الكروموسومي في جوانب عديدة، لا سيما في تكوين النتوءات على جانبي شريط الحمض النووي المكسور، مما يسمح بتكوين شريط جديد. وقد رُبط التحول البكتيري نفسه بإصلاح الحمض النووي مرات عديدة. أما النظرية الثانية فتستند إلى فكرة أن الانقسام الاختزالي تطور من التحول البكتيري ، بهدف نشر التنوع الجيني. [ 9 ] [ 16 ] وبالتالي، تشير هذه الأدلة إلى أن المسألة تتعلق بما إذا كان العبور مرتبطًا بإصلاح الحمض النووي أو التحول البكتيري، إذ لا يبدو أنهما متنافيان. ومن المرجح أن العبور قد تطور من التحول البكتيري، الذي تطور بدوره من إصلاح الحمض النووي، مما يفسر الروابط بين العمليات الثلاث.

الكيمياء الحيوية لإعادة التركيب الميوزي

يبدأ النموذج الحالي لإعادة التركيب الميوزي بكسر أو فجوة في سلسلتي الحمض النووي، يتبعه اقتران مع كروموسوم متماثل وغزو السلسلة لبدء عملية إصلاح إعادة التركيب. يمكن أن يؤدي إصلاح الفجوة إلى عبور (CO) أو عدم عبور (NCO) للمناطق المجاورة. يُعتقد أن إعادة التركيب من نوع CO تحدث وفقًا لنموذج وصلة هوليداي المزدوجة (DHJ)، الموضح على اليمين أعلاه. أما إعادة التركيب من نوع NCO، فيُعتقد أنها تحدث بشكل أساسي وفقًا لنموذج تلدين السلسلة المعتمد على التخليق (SDSA)، الموضح على اليسار أعلاه. ويبدو أن معظم أحداث إعادة التركيب من نوع SDSA.

قد يبدأ إعادة التركيب الميوزي بكسور في سلسلتي الحمض النووي نتيجة التعرض لعوامل مُتلفة للحمض النووي، [ 9 ] أو بروتين Spo11 . [ 17 ] يقوم واحد أو أكثر من الإكسونوكليازات بهضم النهايات 5' الناتجة عن كسور السلسلتين لإنتاج ذيول أحادية السلسلة من الحمض النووي 3' (انظر الرسم التوضيحي). يقوم إنزيم إعادة التركيب Dmc1 الخاص بالانقسام الميوزي وإنزيم إعادة التركيب العام Rad51 بتغليف الحمض النووي أحادي السلسلة لتكوين خيوط نووية بروتينية . [ 18 ] تحفز إنزيمات إعادة التركيب غزو الكروماتيد المقابل بواسطة الحمض النووي أحادي السلسلة من أحد طرفي الكسر. بعد ذلك، يبدأ الطرف 3' من الحمض النووي الغازي عملية تخليق الحمض النووي، مما يؤدي إلى إزاحة السلسلة المكملة، والتي ترتبط بدورها بالحمض النووي أحادي السلسلة الناتج من الطرف الآخر للكسر الأولي في السلسلتين. يُعرف التركيب الناتج باسم تبادل السلاسل ، أو ما يُسمى أيضًا بوصلة هوليداي . يُعرف التلامس بين كروماتيدين سيخضعان قريبًا لعملية العبور باسم التصالب . أما وصلة هوليداي فهي بنية رباعية الأوجه يمكن أن "تسحبها" بواسطة إنزيمات إعادة التركيب الأخرى، مما يؤدي إلى تحريكها على طول البنية الرباعية الخيوط.

MSH4 و MSH5

يشكل بروتينا MSH4 وMSH5 بنيةً غير متجانسة ( ثنائي غير متجانس ) في الخميرة والإنسان. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] في خميرة Saccharomyces cerevisiae ، يعمل MSH4 وMSH5 تحديدًا على تسهيل عمليات العبور بين الكروموسومات المتماثلة أثناء الانقسام الاختزالي . [ 19 ] يرتبط معقد MSH4/MSH5 بوصلات هوليداي المزدوجة ويثبتها ، ويعزز انفصالها إلى نواتج العبور. أظهرت طفرة MSH4 ناقصة الوظيفة (ذات وظيفة جزئية) في S. cerevisiae انخفاضًا بنسبة 30% في أعداد العبور على مستوى الجينوم، وعددًا كبيرًا من الانقسامات الاختزالية التي تحتوي على كروموسومات غير متبادلة. [ 22 ] ومع ذلك، أدت هذه الطفرة إلى ظهور أنماط حيوية للأبواغ تشير إلى أن انفصال الكروموسومات غير المتبادلة حدث بكفاءة. وهكذا، في الخميرة S. cerevisiae، لا يبدو أن الانفصال الصحيح يعتمد كليًا على عمليات العبور بين أزواج الكروموسومات المتماثلة . أما في البشر، فإن فقدان وظيفة كلا الأليلين في جيني MSH4 وMSH5 لا يؤثر على الحياة، ولكنه يرتبط بانعدام النطاف لدى الذكور (فشل تكوين الحيوانات المنوية) وفشل المبيض المبكر لدى الإناث. [ 23 ] [ 24 ]

التصالب هو نقطة عبور أذرع الكروماتيدات الشقيقة.

التصالب

تُعدّ التصالبات (جمعها: تصالبات) ضروريةً للمحاذاة والانفصال الصحيحين للكروموسومات المتماثلة في الانقسام الاختزالي الأول، ويعكس تواترها معدل إعادة التركيب الجيني، الذي يُسهم في التباين بين النسل. يميل عدد التصالبات إلى الزيادة مع حجم الجينوم، حيث تخضع الجينومات الأكبر عمومًا لمزيد من أحداث العبور في كل انقسام اختزالي. [ 25 ] يُشكّل كل زوج متماثل ثنائيًا (أو رباعيًا)، يتكون من أربعة كروماتيدات. يؤثر عدد التصالبات وموقعها على شكل الثنائيات، إذ يكون شكلها عصويًا بوجود تصالب واحد، وحلقيًا بوجود تصالبين أو أكثر. [ 26 ] [ 27 ]

تعرض الجراد Melanoplus femur-rubrum لجرعة حادة من الأشعة السينية خلال كل مرحلة من مراحل الانقسام الاختزالي ، وتم قياس تردد التصالبات . [ 28 ] وُجد أن التشعيع خلال مرحلتي اللبتوتين والزيجوتين من الانقسام الاختزالي ( أي قبل مرحلة الباكيتين التي يحدث فيها إعادة التركيب الجيني) يزيد من تردد التصالبات اللاحق. وبالمثل، في الجراد Chorthippus brunneus ، تسبب التعرض للأشعة السينية خلال مرحلتي الزيجوتين والباكيتين المبكرتين في زيادة ملحوظة في متوسط ​​تردد التصالبات الخلوية. [ 29 ] تم تسجيل تردد التصالبات في مرحلتي الديبلوتين والدياكينيس المتأخرتين من الانقسام الاختزالي. تُظهر هذه النتائج أن انقطاعات الحمض النووي المزدوجة الناتجة عن الإشعاع المؤين قد تم إصلاحها لاحقًا عن طريق مسار إعادة التركيب الجيني المؤدي إلى تكوين التصالبات. [ 30 ]

مع ذلك، فإن زيادة معدل العبور بعد تلف الحمض النووي الناتج عن الإشعاع لا يحدث بشكل عام في جميع الحشرات؛ فعلى سبيل المثال، تُظهر إناث ذبابة الفاكهة مسارات إصلاح غير عبورية في الغالب عند الاستجابة لكسور الحمض النووي المزدوجة المستحثة، مما ينتج عنه نسبة منخفضة نسبيًا من العبورات إلى عدم العبور. [ 31 ]

التقاطعات بين الفئتين الأولى والثانية

تُصلح فواصل الحمض النووي المزدوجة عبر مسارين لتوليد عمليات العبور في حقيقيات النوى. [ 32 ] يُصلح معظمها بواسطة نظائر MutL، وهما MLH1 وMLH3، اللذان يُحددان عمليات العبور من الفئة الأولى. أما الباقي فينتج عن مسار الفئة الثانية، الذي يُنظمه إنزيم MUS81 الداخلي وناقل FANCM . توجد روابط متبادلة بين هذين المسارين، إذ يُمكن لعمليات العبور من الفئة الأولى أن تُعوض عن فقدان مسار الفئة الثانية. في فئران MUS81 المُعدلة وراثيًا، ترتفع عمليات العبور من الفئة الأولى، بينما يكون إجمالي عدد عمليات العبور عند التصالبات طبيعيًا. مع ذلك، فإن الآليات الكامنة وراء هذا التفاعل غير مفهومة جيدًا. تشير دراسة حديثة إلى أن بروتينًا داعمًا يُسمى SLX4 قد يُشارك في هذا التنظيم. [ 33 ] على وجه التحديد، تُظهر فئران SLX4 المُعدلة وراثيًا نمطًا ظاهريًا مشابهًا إلى حد كبير لفئران MUS81 المُعدلة وراثيًا، حيث يرتفع فيها عدد عمليات العبور من الفئة الأولى بينما يكون عدد التصالبات طبيعيًا. في الفئران المعدلة وراثيًا التي تم فيها تعطيل جين FANCM، يتم تنشيط مسار الفئة الثانية بشكل مفرط، مما يؤدي إلى زيادة عدد عمليات العبور المستقلة عن مسار MLH1/MLH3. [ 34 ]

عواقب

الفرق بين تحويل الجينات والعبور الكروموسومي.

في معظم حقيقيات النوى ، تحمل الخلية نسختين من كل جين ، تُعرف كل منهما بالأليل . ينقل كل أب أليلًا واحدًا إلى كل نسل. ترث كل خلية جنسية مجموعة كاملة من الأليلات أحادية الصيغة الصبغية على الكروموسومات، والتي يتم اختيارها بشكل مستقل من كل زوج من الكروماتيدات المصطفة على الصفيحة الاستوائية. بدون إعادة التركيب، تُورَث جميع أليلات الجينات المرتبطة معًا على نفس الكروموسوم معًا. تسمح إعادة التركيب الميوزي بانفصال أكثر استقلالية بين الأليلين اللذين يشغلان مواقع الجينات المفردة، حيث تُعيد إعادة التركيب ترتيب محتوى الأليلات بين الكروموسومات المتماثلة.

ينتج عن إعادة التركيب ترتيب جديد للأليلات الأمومية والأبوية على نفس الكروموسوم. ورغم ظهور الجينات نفسها بالترتيب نفسه، إلا أن بعض الأليلات تختلف. وبهذه الطريقة، من الممكن نظريًا وجود أي توليفة من الأليلات الأبوية في النسل، ولا يؤثر ظهور أليلين معًا في أحد النسل على الاحتمالية الإحصائية لظهور التوليفة نفسها في نسل آخر. يُعد مبدأ " التوزيع المستقل " للجينات أساسيًا في الوراثة الجينية. [ 35 ] مع ذلك، فإن معدل إعادة التركيب ليس متساويًا في الواقع لجميع توليفات الجينات. وهذا ما يُفسر مفهوم " المسافة الجينية "، وهو مقياس لمعدل إعادة التركيب يُحسب متوسطه على عينة (كبيرة نسبيًا) من الأنساب. وبشكل عام، يمكن القول إن هذا يعود إلى تأثر إعادة التركيب بشكل كبير بقرب جين من آخر. إذا كان جينان متجاورين على كروموسوم واحد، فإن احتمال فصلهما عن طريق إعادة التركيب الجيني يكون أقل مما لو كانا متباعدين. يُشير الارتباط الجيني إلى ميل الجينات للتوارث معًا نتيجةً لموقعها على نفس الكروموسوم. أما عدم التوازن الارتباطي فيُشير إلى حالة تتكرر فيها بعض تراكيب الجينات أو المؤشرات الجينية بتردد أعلى أو أقل في مجتمع ما مقارنةً بما هو متوقع بناءً على المسافة بينها. يُطبَّق هذا المفهوم عند البحث عن جين قد يُسبب مرضًا معينًا ، وذلك بمقارنة وجود تسلسل DNA محدد مع ظهور المرض. عند وجود ارتباط قوي بينهما، يُرجَّح أن يكون تسلسل الجين المناسب أقرب في الواقع [ 35 ].

الطفرات المرتبطة بإعادة التركيب

على الرغم من أن العبور الجيني يزيد من التنوع الوراثي عن طريق إعادة ترتيب الأليلات الموجودة، إلا أن إصلاح كسور الحمض النووي المزدوجة المبرمجة أثناء الانقسام الاختزالي قد يُدخل طفرات جديدة. في البشر، أظهر تسلسل جزيئات العبور الجيني في مواقع إعادة التركيب أن عمليات العبور الجيني قد تحمل طفرات جديدة أكثر من جزيئات الحمض النووي غير المُعاد تركيبها من نفس المتبرعين والمواقع. [ 36 ] وتشير تحليلات أوسع نطاقًا إلى أن إصلاح كسور الانقسام الاختزالي قد يكون مُحفزًا قويًا للطفرات، مع زيادات كبيرة بشكل خاص في معدلات الإدخالات والحذف والتغيرات البنيوية لكل كسر. [ 37 ] في النباتات، أظهر تسلسل الحمض النووي للآباء والنسل في نبات الأرابيدوبسيس ارتفاعًا في معدلات الطفرات بالقرب من أحداث العبور الجيني. [ 38 ]

العبور غير المتجانس

تحدث عمليات العبور عادةً بين المناطق المتماثلة للكروموسومات المتطابقة ، ولكن قد تؤدي أوجه التشابه في التسلسل وعوامل أخرى إلى عدم تطابق في المحاذاة. يتكون معظم الحمض النووي من تسلسلات أزواج القواعد المتكررة بأعداد كبيرة جدًا. [ 39 ] هذه القطع المتكررة، والتي يُشار إليها غالبًا باسم الأقمار الصناعية، متجانسة إلى حد كبير بين أفراد النوع الواحد. [ 39 ] أثناء تضاعف الحمض النووي ، يُستخدم كل شريط من الحمض النووي كقالب لإنشاء شرائط جديدة باستخدام آلية محفوظة جزئيًا؛ ويؤدي الأداء السليم لهذه العملية إلى كروموسومين متطابقين ومزدوجين، يُطلق عليهما غالبًا اسم الكروموسومات الشقيقة. من المعروف أن أحداث عبور الكروماتيدات الشقيقة تحدث بمعدل عدة أحداث عبور لكل خلية في كل انقسام في حقيقيات النوى . [ 39 ] تتضمن معظم هذه الأحداث تبادل كميات متساوية من المعلومات الوراثية، ولكن قد تحدث تبادلات غير متساوية بسبب عدم تطابق التسلسل. تُعرف هذه العمليات بأسماء متعددة، منها العبور غير المتماثل، والعبور غير المتكافئ، وإعادة التركيب غير المتوازن، وتؤدي إلى إدخال أو حذف معلومات وراثية في الكروموسوم. ورغم ندرتها مقارنةً بأحداث العبور المتماثل، إلا أن هذه الطفرات جذرية، إذ تؤثر على العديد من المواقع الجينية في آنٍ واحد. وتُعتبر المحرك الرئيسي وراء حدوث تضاعف الجينات ، ومصدرًا عامًا للطفرات في الجينوم . [ 40 ]

لا تزال الأسباب المحددة لأحداث العبور غير المتماثل غير معروفة، ولكن من المعروف أن هناك عدة عوامل مؤثرة تزيد من احتمالية حدوث عبور غير متكافئ. أحد العوامل الشائعة المؤدية إلى إعادة التركيب غير المتوازن هو إصلاح كسور الحمض النووي المزدوجة . [ 41 ] غالبًا ما يتم إصلاح كسور الحمض النووي المزدوجة باستخدام الإصلاح الموجه بالتماثل، وهي عملية تتضمن غزو سلسلة الحمض النووي المكسورة لسلسلة القالب (انظر الشكل أدناه). تُستخدم المناطق المتماثلة المجاورة لسلسلة القالب عادةً للإصلاح، مما قد يؤدي إلى إدخالات أو حذف في الجينوم إذا تم استخدام جزء غير متماثل ولكنه مكمل لسلسلة القالب. [ 41 ] يُعد تشابه التسلسل عاملاً رئيسيًا في العبور - فمن المرجح أن تحدث أحداث العبور في المناطق الطويلة ذات التطابق الوثيق على الجين. [ 42 ] هذا يعني أن أي جزء من الجينوم يحتوي على أقسام طويلة من الحمض النووي المتكرر يكون عرضة لأحداث العبور.

يُعد وجود العناصر القابلة للنقل عنصرًا مؤثرًا آخر في عملية العبور غير المتماثل. تتميز هذه العناصر بمناطق متكررة من الشفرة الوراثية، وتنتشر المناطق المتكاملة غير المتماثلة داخلها. ونظرًا لاحتواء المناطق الكروموسومية المكونة من عناصر قابلة للنقل على كميات كبيرة من الشفرة الوراثية المتطابقة والمتكررة في حيز صغير، يُعتقد أن مناطق هذه العناصر التي تخضع لعملية العبور أكثر عرضةً للتطابق التكميلي الخاطئ؛ [ 43 ] أي أن جزءًا من الكروموسوم يحتوي على العديد من التسلسلات المتطابقة، في حال خضوعه لعملية عبور، يكون أقل يقينًا من التطابق مع جزء متماثل تمامًا من الشفرة الوراثية المتكاملة، وأكثر عرضةً للارتباط بجزء من الشفرة الوراثية على جزء مختلف قليلًا من الكروموسوم. وينتج عن ذلك إعادة تركيب غير متوازنة، حيث قد تُضاف المعلومات الوراثية أو تُحذف من الكروموسوم الجديد، اعتمادًا على مكان حدوث إعادة التركيب.

على الرغم من أن العوامل المحفزة وراء إعادة التركيب غير المتكافئ لا تزال غامضة، فقد تم توضيح بعض عناصر الآلية الفيزيائية. تُعد بروتينات إصلاح عدم التطابق (MMR)، على سبيل المثال، عائلة تنظيمية معروفة من البروتينات، مسؤولة عن تنظيم تسلسلات الحمض النووي غير المتطابقة أثناء التضاعف والهروب من التنظيم. [ 44 ] الهدف الأساسي لبروتينات إصلاح عدم التطابق هو استعادة النمط الجيني الأصلي. ومن المعروف أن فئة واحدة من بروتينات إصلاح عدم التطابق، وهي MutSβ، تبدأ بتصحيح حالات عدم التطابق الناتجة عن الإدخال والحذف والتي تصل إلى 16 نيوكليوتيدًا. [ 44 ] لا يُعرف الكثير عن عملية الاستئصال في حقيقيات النوى، ولكن عمليات الاستئصال في بكتيريا الإشريكية القولونية تتضمن إحداث شق في أحد طرفي السلسلة 5' أو 3'، وبعد ذلك يرتبط كل من إنزيم فك اللولب وإنزيم بوليميراز الحمض النووي III، مما يؤدي إلى تكوين بروتينات أحادية السلسلة، والتي يتم هضمها بواسطة الإكسونوكليازات وربطها بالسلسلة بواسطة الليغاز . [ 44 ] تورطت مسارات متعددة لإصلاح عدم تطابق الحمض النووي (MMR) في الحفاظ على استقرار جينوم الكائنات الحية المعقدة، وأي خلل محتمل في مسار MMR يؤدي إلى أخطاء في تحرير وتصحيح الحمض النووي. [ 45 ] لذلك، ورغم عدم التأكد بدقة من الآليات التي تؤدي إلى أخطاء العبور غير المتماثل، فمن المرجح للغاية أن يكون مسار MMR متورطًا في ذلك.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ غريفيثز إيه جيه، جيلبارت دبليو إم، ميلر جيه إتش، وآخرون  (1999). "العبور الميتوزي" . التحليل الجيني الحديث . نيويورك: دبليو إتش فريمان.
  2. ↑ وانغ إس، زيكلر دي، كليكنر إن، تشانغ إل (1 فبراير 2015). "أنماط العبور الميوزي: العبور الإلزامي، والتداخل، والتوازن في عملية واحدة" . دورة الخلية . 14 (3): 305-314 . doi : 10.4161/15384101.2014.991185 . PMC 4353236. PMID 25590558 .  
  3. ↑ مورغان، تي إتش، وكاتيل، إي (1912). "بيانات لدراسة الوراثة المرتبطة بالجنس في ذبابة الفاكهة" . مجلة علم الحيوان التجريبي . 13 (1): 79-101 . Bibcode : 1912JEZ....13...79M . doi : 10.1002/jez.1400130105 .
  4. ^ يانسنس FA، كوسزول آر، زيكلير د (يونيو 2012). "نظرية التصالب. تفسير جديد لأقسام النضج. 1909" . علم الوراثة . 191 (2): 319-346 . دوى : 10.1534 / علم الوراثة.112.139725 . بمك 3374304 . بميد 22701051 .  
  5. ↑ كريتون إتش بي، ماكلينتوك بي (أغسطس 1931). "ارتباط العبور الخلوي والوراثي في ​​الذرة الصفراء" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 17 (8): 492-497 . Bibcode : 1931PNAS...17..492C . doi : 10.1073 / pnas.17.8.492 . PMC 1076098. PMID 16587654 .  (ورقة أصلية)
  6. ↑ ريجر ر، مايكليس أ، غرين م م (1976). معجم علم الوراثة وعلم الوراثة الخلوية: الكلاسيكي والجزيئي . هايدلبرغ - نيويورك: سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 978-3-540-07668-1.
  7. ↑ كينغ آر سي، سترانسفيلد دبليو دي (1998). قاموس علم الوراثة . نيويورك وأكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 0-19-50944-1-7.رقم الكتاب المعياري الدولي (ISBN) 0-19-509442-5.
  8. ↑ هوتا واي ، تشاندلي إيه سي، ستيرن إتش (سبتمبر 1977). "العبور الميوزي في الزنبق والفأر". نيتشر . 269 (5625): 240-242 . Bibcode : 1977Natur.269..240H . doi : 10.1038/269240a0 . PMID 593319. S2CID 4268089 .  
  9. 1 2 3 4 بيرنشتاين هـ، بيرنشتاين ج (2010). "الأصل التطوري لإعادة التركيب أثناء الانقسام الاختزالي". العلوم البيولوجية . 60 (7): 498-505 . doi : 10.1525/bio.2010.60.7.5 . S2CID 86663600 . 
  10. ↑ دانجل، ن. ج.، ونول، أ.، وبوختا، هـ. (يونيو 2014). "يلعب MHF1 أدوارًا تعتمد على بروتين مجموعة تكميل فقر الدم فانكوني M (FANCM) وأخرى لا تعتمد عليه في إصلاح الحمض النووي وإعادة التركيب المتماثل في النباتات" . مجلة النبات . 78 (5): 822-833 . Bibcode : 2014PlJ....78..822D . doi : 10.1111/tpj.12507 . PMID 24635147 . 
  11. ↑ سابونارو م، كالهان د، تشنغ إكس، كريجسي ل، هابر جيه إي، كلاين إتش إل، ليبري جي (فبراير 2010). "يستهدف Cdk1 بروتين Srs2 لإتمام عملية ربط السلاسل المعتمدة على التخليق وتعزيز إصلاح الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب" . مجلة PLOS Genetics . 6 (2) e1000858. doi : 10.1371/journal.pgen.1000858 . PMC 2829061. PMID 20195513 .  
  12. ↑ إسبوزيتو، م. س. (سبتمبر 1978). "دليل على حدوث إعادة التركيب الانقسامي التلقائي في مرحلة الشريطين" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 75 (9): 4436-4440 . Bibcode : 1978PNAS...75.4436E . doi : 10.1073/pnas.75.9.4436 . PMC 336130. PMID 360220 .  
  13. ↑ كومار أ، باسي إف إم، بو إي، العزام أو، دي خيمينيز إم إم، دينتون إيه إم، وآخرون (يوليو 2012). " إصلاح الحمض النووي والعبور يفضلان مناطق كروموسومية متشابهة كما تم اكتشافه في الهجين الإشعاعي للقمح" . بي إم سي جينوميكس . 13 (339) 339. doi : 10.1186/1471-2164-13-339 . PMC 3443642. PMID 22827734 .   
  14. ↑ شتاينبوك إف، هوبمان إم، بوغوش إيه، دورنينغر بي، لينغهايمر تي، هايدنرايش إي (يونيو 2010). "أهمية الإجهاد التأكسدي وتلف الحمض النووي السام للخلايا في الطفرات التلقائية في خلايا الخميرة غير المتكاثرة". بحوث الطفرات . 688 ( 1-2 ): 47-52 . Bibcode : 2010MRFMM.688...47S . doi : 10.1016/j.mrfmmm.2010.03.006 . PMID 20223252 . 
  15. ↑ نيديلكو إيه إم، ماركو أو، ميشود آر إي (أغسطس 2004). "الجنس كاستجابة للإجهاد التأكسدي: زيادة مضاعفة في أنواع الأكسجين التفاعلية الخلوية تُنشّط الجينات الجنسية" . وقائع العلوم البيولوجية . 271 (1548): 1591-1596 . doi : 10.1098/rspb.2004.2747 . PMC 1691771. PMID 15306305 .  
  16. ↑ شاربنتييه إكس، كاي إي، شنايدر دي، شومان إتش إيه (مارس 2011). "المضادات الحيوية والأشعة فوق البنفسجية تحفزان القدرة على التحول الطبيعي في بكتيريا الليجيونيلا الرئوية" . مجلة علم البكتيريا . 193 (5): 1114-1121 . doi : 10.1128/JB.01146-10 . PMC 3067580. PMID 21169481 .  
  17. ↑ كيني إس، جيرو سي إن، كليكنر إن (فبراير 1997). "يحفز Spo11، وهو عضو في عائلة بروتينية محفوظة على نطاق واسع، حدوث كسور في سلسلتي الحمض النووي DNA خلال الانقسام الاختزالي" . مجلة Cell . 88 (3): 375-384 . doi : 10.1016/S0092-8674(00)81876-0 . PMID 9039264. S2CID 8294596 .  
  18. ↑ Sauvageau S, Stasiak AZ, Banville I, Ploquin M, Stasiak A, Masson JY (يونيو 2005). "إنزيمَا rad51 وdmc1 في خميرة الانشطار، وهما إنزيمان فعالان لإعادة تركيب الحمض النووي، يشكلان خيوطًا نووية بروتينية حلزونية" . علم الأحياء الجزيئي والخلوي . 25 (11): 4377-4387 . doi : 10.1128/MCB.25.11.4377-4387.2005 . PMC 1140613. PMID 15899844 .  
  19. 1 2 بوشارت، ب.، وولترينغ، د.، وهولينغسورث، ن.م. (نوفمبر 1997). "الخصائص المحفوظة بين نظائر MutS المتميزة وظيفيًا في الخميرة" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 272 ​​(48): 30345-30349 . doi : 10.1074/jbc.272.48.30345 . PMID 9374523 . 
  20. ↑ ويناند، ن. ج.، بانزر، ج. أ.، كولودنر، ر. د. (أكتوبر 1998). "استنساخ وتوصيف نظائر جين MSH5 في الخميرة Saccharomyces cerevisiae لدى الإنسان والديدان الأسطوانية Caenorhabditis elegans" . علم الجينوم . 53 (1): 69-80 . doi : 10.1006/geno.1998.5447 . PMID 9787078 . 
  21. ↑ بوكر تي، باروسيفيسيوس أ، سنودن تي، راسيو دي، غيريت إس، روبنز دي، وآخرون (فبراير 1999). "hMSH5: نظير بشري لـ MutS يشكل ثنائيًا غير متجانس جديدًا مع hMSH4 ويُعبَّر عنه أثناء تكوين الحيوانات المنوية". أبحاث السرطان . 59 (4): 816-822 . PMID 10029069 .  
  22. ↑ كريشنا براساد جي إن، أناند إم تي، لين جي، تيكيديل إم إم، شتاينميتز إل إم، نيشانت كيه تي (فبراير 2015). "يؤثر التباين في ترددات العبور على ضمان العبور دون التأثير على انفصال الكروموسومات الانقسامي في الخميرة Saccharomyces cerevisiae" . علم الوراثة . 199 (2): 399-412 . doi : 10.1534/genetics.114.172320 . PMC 4317650. PMID 25467183 .  
  23. ^ "الإدخال - *602105 - MutS HOMOLOG 4؛ MSH4 - OMIM" .
  24. ^ "الإدخال - *603382 - MutS HOMOLOG 5؛ MSH5 - OMIM" .
  25. ↑ روس-إيبارا، ج. (مارس 2007). "حجم الجينوم وإعادة التركيب في كاسيات البذور: نظرة ثانية" . مجلة علم الأحياء التطوري . 20 (2): 800-806 . doi : 10.1111/j.1420-9101.2006.01275.x . ISSN 1010-061X . PMID 17305845 .  
  26. ^ لوبيز، إي. براديلو، م.؛ أوليفر، C.؛ روميرو، C .؛ كونيادو، ن.؛ سانتوس، JL (يناير 2012). "البحث عن التباين الطبيعي في تردد التصالب في نبات الأرابيدوبسيس ثاليانا" . مجلة علم النبات التجريبي . 63 (2): 887-894 . دوى : 10.1093/jxb/err319 . ISSN 1460-2431 . بميد 22048037 .  
  27. ↑ زيكلر، دينيس؛ كليكنر، نانسي (18 مايو 2015). "إعادة التركيب، والاقتران، والتشابك بين الكروموسومات المتماثلة أثناء الانقسام الاختزالي" . مجلة كولد سبرينغ هاربور لوجهات نظر في علم الأحياء . 7 (6) a016626. doi : 10.1101/cshperspect.a016626 . ISSN 1943-0264 . PMC 4448610. PMID 25986558 .   
  28. ↑ تشيرش ك، ويمبر دي إي (مارس 1969). "الانقسام الاختزالي في الجراد: تواتر التصالبات بعد ارتفاع درجة الحرارة والأشعة السينية". المجلة الكندية لعلم الوراثة وعلم الخلايا . 11 (1): 209-216 . doi : 10.1139/g69-025 . PMID 5797806 . 
  29. ↑ ويسترمان م (أغسطس 1971). "تأثير الأشعة السينية على تواتر التصالبات في ذبابة Chorthippus brunneus" . الوراثة . 27 (1): 83-91 . Bibcode : 1971Hered..27...83W . doi : 10.1038/hdy.1971.73 . PMID 5289295 . 
  30. ↑ شوستاك، جاك دبليو؛ أور-ويفر، تيري إل؛ روثستين، رودني جيه؛ ستال، فرانكلين دبليو (مايو 1983). "نموذج إصلاح انقطاع السلسلة المزدوجة لإعادة التركيب" . الخلية . 33 (1): 25-35 . doi : 10.1016/0092-8674(83)90331-8 . PMID 6380756 . 
  31. ↑ ميهروترا، س.؛ مكيم، ك.س. (2006). "التحليل الزمني لتكوين وإصلاح انقطاعات الحمض النووي المزدوجة أثناء الانقسام الاختزالي في إناث ذبابة الفاكهة" . مجلة PLOS Genetics . 2 (11) e200. doi : 10.1371/journal.pgen.0020200 . ISSN 1553-7390 . PMC 1657055. PMID 17166055 .   
  32. ↑ هولواي جيه كيه، بوث جيه، إيدلمان دبليو، ماكجوان سي إتش، كوهين بي إي (سبتمبر 2008). "يُنتج MUS81 مجموعة فرعية من عمليات العبور المستقلة عن MLH1-MLH3 في الانقسام الاختزالي للثدييات" . PLOS Genetics . 4 (9) e1000186. doi : 10.1371/journal.pgen.1000186 . PMC 2525838. PMID 18787696 .  
  33. ↑ هولواي جيه كيه، موهان إس، بالموس جي، صن إكس، مودزيلوسكي إيه، بورست بي إل، وآخرون . (يونيو 2011). "يحمي جين BTBD12 (SLX4) في الثدييات من عدم استقرار الجينوم أثناء تكوين الحيوانات المنوية لدى الثدييات" . مجلة PLOS Genetics . 7 (6) e1002094. doi : 10.1371/journal.pgen.1002094 . PMC 3107204. PMID 21655083 .   
  34. ↑ تسوي ف، ليو ر، نوفاكوفيتش س، سترينجر ج م، دنليفي ج إ، جرانجر إ، وآخرون . (أغسطس 2023). " يلعب جين Fancm دورًا مزدوجًا في الحد من عمليات العبور الميوزي والحفاظ على الخلايا الجنسية في الثدييات" . علم جينوم الخلية . 3 (8) 100349. doi : 10.1016/ j.xgen.2023.100349 . PMC 10435384. PMID 37601968 .   
  35. 1 2 دارلينج د. "إعادة التركيب الجيني" .
  36. ↑ أربيثوبر، ب.؛ وآخرون (2015). "ترتبط عمليات العبور بالطفرات وتحويل الجينات المتحيز في نقاط إعادة التركيب الساخنة". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . PMID 25646453 .  
  37. ↑ هينش، ر.؛ وآخرون (2023). "تؤدي فواصل الحمض النووي أثناء الانقسام الاختزالي إلى طفرات متعددة الأوجه في الخلايا الجرثومية البشرية". مجلة ساينس . PMID 38033082 .  
  38. ↑ يانغ، إس.؛ وآخرون (2015). "يشير تسلسل الأبوين والنسل إلى ارتفاع معدلات الطفرات في الأفراد غير المتجانسين". مجلة نيتشر . PMID 26176923 .  
  39. 1 2 3 سميث ، جي بي (فبراير 1976). "تطور تسلسلات الحمض النووي المتكررة عن طريق العبور غير المتكافئ". مجلة ساينس . 191 (4227): 528-535 . Bibcode : 1976Sci...191..528S . doi : 10.1126/science.1251186 . JSTOR 1741301. PMID 1251186 .  
  40. ^ جراور د، لي WH (2000). أساسيات التطور الجزيئي . سيناور. رقم ISBN 978-0-87893-266-5.
  41. 1 2 بوتشتا، هـ. (يناير 2005). "إصلاح انقطاعات الحمض النووي المزدوجة في النباتات: الآليات وعواقبها على تطور الجينوم" . مجلة علم النبات التجريبي . 56 (409): 1-14 . doi : 10.1093/jxb/eri025 . PMID 15557293 . 
  42. ↑ ميتزنبرغ إيه بي، وورزر جي، هويسمان تي إتش، سميثيز أو (مايو 1991). "متطلبات التماثل للتبادل غير المتكافئ في البشر" . علم الوراثة . 128 (1): 143-161 . doi : 10.1093/genetics/128.1.143 . PMC 1204444. PMID 2060774 .  
  43. ↑ روبيرشت سي، فويت تي، زماني إستيكي إم، نوفاكوفسكا بي إيه، فيرميش جيه آر (مارس 2013). "إعادة التركيب المتماثل غير الأليلية بين العناصر القابلة للنقل العكسي هي محرك لعمليات الانتقال غير المتوازنة الجديدة" . أبحاث الجينوم . 23 (3): 411-418 . doi : 10.1101/gr.145631.112 . PMC 3589530. PMID 23212949 .  
  44. 1 2 3 كونكل، تي. أ.، وإيري، د. أ. (2005). "إصلاح عدم تطابق الحمض النووي" . المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية . 74 (1): 681-710 . doi : 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133243 . PMID 15952900 . 
  45. ↑ سورتيس، جيه إيه، أرجويسو، جيه إل ، ألاني، إي (2004). "بروتينات إصلاح عدم التطابق: منظمات رئيسية لإعادة التركيب الجيني". أبحاث علم الوراثة الخلوية والجينوم . 107 ( 3-4 ): 146-159 . doi : 10.1159/000080593 . PMID 15467360. S2CID 19219813 .