تدمير الجينات

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

إن تثبيط الجينات هو تقنية تجريبية يتم من خلالها تقليل التعبير عن جين واحد أو أكثر من جينات الكائن الحي . ويمكن أن يحدث التخفيض إما من خلال التعديل الجيني أو من خلال المعالجة باستخدام كاشف مثل أوليجونوكليوتيد قصير من الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي الذي يحتوي على تسلسل مكمل للجين أو نسخة من الحمض النووي الريبي المرسال. [1]

مقابل الضربة القاضية المؤقتة

إذا تم تعديل الحمض النووي لكائن حي وراثيًا، فإن الكائن الحي الناتج يسمى "كائن إسقاط". إذا كان التغيير في التعبير الجيني ناتجًا عن ارتباط أوليجونوكليوتيد بـ mRNA أو ارتباط مؤقت بجين ، فإن هذا يؤدي إلى تغيير مؤقت في التعبير الجيني لا يعدل الحمض النووي الكروموسومي، ويشار إلى النتيجة باسم "إسقاط مؤقت". [1]

في حالة التثبيط المؤقت، يتسبب ارتباط هذا الأوليجونوكليوتيد بالجين النشط أو نُسخه في انخفاض التعبير من خلال مجموعة متنوعة من العمليات. يمكن أن يحدث الارتباط إما من خلال حجب النسخ (في حالة ارتباط الجين)، أو تحلل نسخة mRNA (على سبيل المثال بواسطة RNA المتداخل الصغير ( siRNA )) أو RNase -H antisense المعتمد على، أو من خلال حجب ترجمة mRNA أو مواقع ربط RNA pre-m أو مواقع انقسام النوكلياز المستخدمة في نضوج RNA الوظيفية الأخرى، بما في ذلك miRNA (على سبيل المثال بواسطة morpholino oligos أو غيرها من antisense المستقلة عن RNase-H). [1] [2]

الاستخدام الأكثر مباشرة للتخفيضات المؤقتة هو التعرف على جين تم تسلسله ، ولكن له وظيفة غير معروفة أو غير معروفة تمامًا. يُعرف هذا النهج التجريبي باسم علم الوراثة العكسي . يستخلص الباحثون استنتاجات من كيفية اختلاف التخفيض عن الأفراد الذين يكون الجين المطلوب منهم فعالاً. غالبًا ما تُستخدم تخفيضات مؤقتة في علم الأحياء التنموي لأن الأوليغوس يمكن حقنها في زيجوتات وحيدة الخلية وستكون موجودة في الخلايا الابنة للخلية المحقونة من خلال التطور الجنيني . [3] ظهر مصطلح تخفيض الجينات لأول مرة في الأدبيات في عام 1994 [4]

تداخل الحمض النووي الريبوزي

التداخل مع الحمض النووي الريبوزي (RNAi) هو وسيلة لإسكات الجينات عن طريق تحلل mRNA. [5] يتم تحقيق إسكات الجينات بهذه الطريقة عن طريق إدخال RNAs متداخلة صغيرة مزدوجة السلسلة (siRNA) في السيتوبلازم. يمكن أن تنشأ RNAs المتداخلة الصغيرة من داخل الخلية أو يمكن إدخالها خارجيًا إلى الخلية. بمجرد إدخالها إلى الخلية، تتم معالجة siRNAs الخارجية بواسطة مجمع الإسكات المستحث بواسطة الحمض النووي الريبوزي ( RISC ). [6] siRNA مكمل لـ mRNA المستهدف الذي يجب إسكاته، ويستخدم RISC siRNA كقالب لتحديد موقع mRNA المستهدف. بعد أن يتم تحديد RISC إلى mRNA المستهدف، يتم شق RNA بواسطة ريبونوكلياز.

تُستخدم تقنية تداخل الرنا على نطاق واسع كتقنية معملية للتحليل الوظيفي الجيني. [7] توفر تقنية تداخل الرنا في الكائنات الحية مثل C. elegans و Drosophila melanogaster وسيلة سريعة وغير مكلفة للتحقيق في وظيفة الجين. في أبحاث C. elegans ، توفر توافر أدوات مثل مكتبة Ahringer RNAi للمختبرات طريقة لاختبار العديد من الجينات في مجموعة متنوعة من الخلفيات التجريبية. قد تكون الأفكار المكتسبة من استخدام تداخل الرنا التجريبي مفيدة في تحديد الأهداف العلاجية المحتملة أو تطوير الأدوية أو التطبيقات الأخرى. [8] تعد تقنية تداخل الرنا أداة بحث مفيدة للغاية، حيث تسمح للمحققين بإجراء فحوصات جينية كبيرة في محاولة لتحديد أهداف لمزيد من البحث المتعلق بمسار أو دواء أو نمط ظاهري معين. [9] [10]

كريسبر

وسيلة مختلفة لإسكات الحمض النووي الخارجي تم اكتشافها في بدائيات النوى هي آلية تنطوي على مواضع تسمى "التكرارات القصيرة المتناظرة المنتظمة المجمعة" أو CRISPRs . [11] تشفر الجينات المرتبطة بـ CRISPR (cas) الآلية الخلوية التي تقطع الحمض النووي الخارجي إلى شظايا صغيرة وتدخلها في موضع تكرار CRISPR. عندما يتم التعبير عن منطقة CRISPR هذه من الحمض النووي بواسطة الخلية، تعمل الحمض النووي الريبي الصغير الناتج عن إدخالات الحمض النووي الخارجي كتسلسل قالب تستخدمه بروتينات Cas الأخرى لإسكات نفس التسلسل الخارجي. تُستخدم نُسخ التسلسلات الخارجية القصيرة كدليل لإسكات هذا الحمض النووي الغريب عندما يكون موجودًا في الخلية. يعمل هذا كنوع من المناعة المكتسبة، وهذه العملية تشبه آلية تداخل الحمض النووي الريبي في بدائيات النوى. إن تكرارات CRISPR محفوظة بين العديد من الأنواع وقد ثبت أنها قابلة للاستخدام في الخلايا البشرية، [12] والبكتيريا، [13] والديدان الخيطية ، [14] والأسماك الزردية ، [15] والكائنات الحية الأخرى للتلاعب الفعال بالجينوم. يمكن توضيح استخدام CRISPRs كأداة بحث متعددة الاستخدامات [16] من خلال العديد من الدراسات التي تستخدمها لتوليد كائنات حية ذات تغييرات في الجينوم.

تالينز

تقنية أخرى أصبحت ممكنة من خلال التلاعب بجينوم بدائيات النوى هي استخدام نوكليازات مؤثرة شبيهة بمنشط النسخ ( TALENs ) لاستهداف جينات محددة. [17] TALENs هي نوكليازات لها مكونان وظيفيان مهمان: مجال ربط الحمض النووي ومجال انقسام الحمض النووي. مجال ربط الحمض النووي هو تسلسل مؤثر شبيه بمنشط النسخ محدد التسلسل بينما ينشأ مجال انقسام الحمض النووي من نوكلياز بكتيري وهو غير محدد. يمكن تصميم TALENs لشق تسلسل محدد بواسطة تسلسل جزء المؤثر الشبيه بمنشط النسخ من البنية. بمجرد التصميم، يتم إدخال TALEN في الخلية على شكل بلازميد أو mRNA. يتم التعبير عن TALEN، وتحديد موقعه في تسلسله المستهدف، وشق موقع معين. بعد انقسام تسلسل الحمض النووي المستهدف بواسطة TALEN، تستخدم الخلية الانضمام النهائي غير المتجانس كآلية إصلاح الحمض النووي لتصحيح الانقسام. إن محاولة الخلية لإصلاح التسلسل المشقوق قد تجعل البروتين المشفر غير فعال، حيث أن آلية الإصلاح هذه تؤدي إلى أخطاء في الإدراج أو الحذف في الموقع الذي تم إصلاحه.

التسويق

حتى الآن، تم تصميم الكائنات الحية التي تسبب تغييرات دائمة في الحمض النووي لأغراض بحثية بشكل أساسي. والمعروفة أيضًا باسم الكائنات الحية التي تسبب تغييرات دائمة ، تُستخدم هذه الكائنات بشكل شائع في علم الوراثة العكسي، وخاصة في الأنواع مثل الفئران أو الجرذان التي لا يمكن تطبيق تقنيات التسبب في تغييرات مؤقتة عليها بسهولة. [3] [18]

هناك العديد من الشركات التي تقدم خدمات تجارية تتعلق بعلاجات تثبيط الجينات.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ abc Summerton JE (2007). "Morpholino, siRNA, and S-DNA comparison: impact of structure and mechanism of action on off-target effects and sequence specificity". الموضوعات الحالية في الكيمياء الطبية . 7 (7): 651–60. doi :10.2174/156802607780487740. PMID  17430206. S2CID  12241724.
  2. ^ Summerton J (ديسمبر 1999). "أوليغومرات مورفولينو المضادة للمعنى: حالة النوع البنيوي المستقل عن RNase H". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - بنية الجينات والتعبير عنها . 1489 (1): 141–58. doi :10.1016/S0167-4781(99)00150-5. PMID  10807004.
  3. ^ ab Nasevicius A, Ekker SC (أكتوبر 2000). "إسقاط جينات فعالة مستهدفة في سمك الزرد". Nature Genetics . 26 (2): 216–20. doi :10.1038/79951. PMID  11017081. S2CID  21451111.
  4. ^ Wahlestedt, Claes (فبراير 1994). "استراتيجيات الأوليجونوكليوتيدات المضادة للحس في علم الأدوية العصبية". Trends Pharmacol Sci . 15 (2): 42–6. doi :10.1016/0165-6147(94)90107-4. PMID  8165722.
  5. ^ Fire A, Xu S, Montgomery MK, Kostas SA, Driver SE, Mello CC (فبراير 1998). "التداخل الجيني القوي والمحدد بواسطة الحمض النووي الريبي ثنائي السلسلة في Caenorhabditis elegans". Nature . 391 (6669): 806–11. Bibcode :1998Natur.391..806F. doi :10.1038/35888. PMID  9486653. S2CID  4355692.
  6. ^ Pratt AJ, MacRae IJ (يوليو 2009). "مجمع إسكات الحمض النووي الريبي: آلة إسكات جينية متعددة الاستخدامات". مجلة الكيمياء الحيوية . 284 (27): 17897–901. doi : 10.1074/jbc.R900012200 . PMC 2709356. PMID  19342379 . 
  7. ^ Fraser AG, Kamath RS, Zipperlen P, Martinez-Campos M, Sohrmann M, Ahringer J (نوفمبر 2000). "التحليل الجينومي الوظيفي للكروموسوم الأول لديدان سي. إليجانس عن طريق التداخل المنهجي للحمض النووي الريبي". مجلة نيتشر . 408 (6810): 325–30. رمز Bibcode :2000Natur.408..325F. doi :10.1038/35042517. PMID  11099033. S2CID  4373444.
  8. ^ Aagaard L, Rossi JJ (مارس 2007). "العلاجات القائمة على RNAi: المبادئ والآفاق والتحديات". Advanced Drug Delivery Reviews . 59 (2–3): 75–86. doi :10.1016/j.addr.2007.03.005. PMC 1978219. PMID 17449137  . 
  9. ^ Kamath RS, Ahringer J (أغسطس 2003). "فحص RNAi على مستوى الجينوم في Caenorhabditis elegans". طرق . 30 (4): 313–21. doi :10.1016/S1046-2023(03)00050-1. PMID  12828945.
  10. ^ Ghadakzadeh S, Mekhail M, Aoude A, Hamdy R, Tabrizian M (مارس 2016). "اللاعبون الصغار يحكمون اللعبة الصعبة: siRNA في تجديد العظام". مجلة أبحاث العظام والمعادن . 31 (3): 475-87. doi : 10.1002/jbmr.2816 . PMID  26890411.
  11. ^ Gilbert LA, Larson MH, Morsut L, Liu Z, Brar GA, Torres SE, Stern-Ginossar N, Brandman O, Whitehead EH, Doudna JA, Lim WA, Weissman JS, Qi LS (يوليو 2013). "CRISPR-mediated modular RNA-guided regulation of transcription in eukaryotes". Cell . 154 (2): 442–51. doi :10.1016/j.cell.2013.06.044. PMC 3770145. PMID  23849981 . 
  12. ^ Esvelt KM, Mali P, Braff JL, Moosburner M, Yaung SJ, Church GM (نوفمبر 2013). "Orthogonal Cas9 protein for RNA-guided gene regulation and editing" (PDF) . Nature Methods . 10 (11): 1116–21. doi :10.1038/nmeth.2681. PMC 3844869. PMID  24076762 . 
  13. ^ Jiang W, Bikard D, Cox D, Zhang F, Marraffini LA (مارس 2013). "التحرير الموجه بالحمض النووي الريبي للجينومات البكتيرية باستخدام أنظمة CRISPR-Cas". Nature Biotechnology . 31 (3): 233–9. doi :10.1038/nbt.2508. PMC 3748948. PMID  23360965 . 
  14. ^ Chen C, Fenk LA, de Bono M (نوفمبر 2013). "التحرير الفعّال للجينوم في Caenorhabditis elegans بواسطة إعادة التركيب المتماثل المستهدف باستخدام CRISPR". Nucleic Acids Research . 41 (20): e193. doi :10.1093/nar/gkt805. PMC 3814388. PMID 24013562  . 
  15. ^ Hisano Y, Ota S, Kawahara A (يناير 2014). "تحرير الجينوم باستخدام نوكليازات موقعية اصطناعية في سمك الزرد". التطور والنمو والتمايز . 56 (1): 26-33. doi : 10.1111/dgd.12094 . PMID  24117409.
  16. ^ Gennequin B, Otte DM, Zimmer A (نوفمبر 2013). "CRISPR/Cas-induced double-string breaks boost the frequency of gene replacements for humanizing the mouse Cnr2 gene". Biochemical and Biophysical Research Communications . 441 (4): 815–9. doi :10.1016/j.bbrc.2013.10.138. PMID  24211574.
  17. ^ Sun N, Zhao H (يوليو 2013). "نوكليازات النسخ المنشط الشبيهة بالفعالية (TALENs): أداة فعالة للغاية ومتعددة الاستخدامات لتحرير الجينوم". التكنولوجيا الحيوية والهندسة الحيوية . 110 (7): 1811–21. doi :10.1002/bit.24890. PMID  23508559. S2CID  6214542.
  18. ^ "خلايا تثبيط جينات الفيروس الغدي". سيريون بيوتيك. مؤرشف من الأصل في 9 يوليو 2013. تم الاسترجاع في 17 أبريل 2013 .
  • "موارد هندسة جينوم CRISPR". معهد برود.
  • "Mojo Hand: صمم TALENs الخاص بك". Mayo Clinic.
  • "TALEN Effector Nucleotide Targeter 2.0". جامعة كورنيل.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=الضربة_الجينية&oldid=1153120331"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate