الجينوم البشري

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة

معلومات جينية
تمثيل تخطيطي للنمط النووي ثنائي الصبغيات لدى البشر ، يوضح تنظيم الجينوم إلى كروموسومات، بالإضافة إلى الأشرطة والأشرطة الفرعية الموضحة كما هو موضح في شريط G. يوضح هذا الرسم كل من النسخ الأنثوية (XX) والذكرية (XY) لزوج الكروموسوم الثالث والعشرين. تظهر التغيرات الكروموسومية أثناء دورة الخلية في أعلى المنتصف. يظهر الجينوم الميتوكوندريا بالحجم في أسفل اليسار.

الجينوم البشري هو مجموعة كاملة من تسلسلات الأحماض النووية للبشر، مشفرة على أنها DNA داخل كل من الكروموسومات الـ 24 المميزة في نواة الخلية. يوجد جزيء DNA صغير داخل الميتوكوندريا الفردية . وعادة ما يتم التعامل معها بشكل منفصل على أنها الجينوم النووي والجينوم الميتوكوندريا . [1] تشمل الجينومات البشرية كل من تسلسلات DNA المشفرة للبروتين وأنواع مختلفة من DNA التي لا تشفر البروتينات . والأخيرة هي فئة متنوعة تشمل DNA المشفر لـ RNA غير المترجم، مثل RNA الريبوسومي ، وRNA الناقل ، والريبوزيمات ، و RNA النووية الصغيرة ، والعديد من أنواع RNA التنظيمية . كما يشمل أيضًا المحفزات وعناصر تنظيم الجينات المرتبطة بها ، والحمض النووي الذي يلعب أدوارًا بنيوية وتكرارية، مثل مناطق السقالة ، والتيلوميرات ، والسنتروميرات ، وأصول التكرار ، بالإضافة إلى أعداد كبيرة من العناصر القابلة للنقل ، والحمض النووي الفيروسي المُدرج ، والجينات الزائفة غير الوظيفية والتسلسلات البسيطة المتكررة للغاية . تشكل الإنترونات نسبة كبيرة من الحمض النووي غير المشفر . بعض هذا الحمض النووي غير المشفر هو حمض نووي غير وظيفي غير مهم ، مثل الجينات الزائفة، ولكن لا يوجد إجماع ثابت على الكمية الإجمالية للحمض النووي غير المهم.

على الرغم من أن تسلسل الجينوم البشري قد تم تحديده بالكامل من خلال تسلسل الحمض النووي في عام 2022 (بما في ذلك الميثيلوم )، إلا أنه لم يتم فهمه بالكامل بعد. تم تحديد معظم الجينات ، ولكن ليس كلها، من خلال مجموعة من الأساليب التجريبية عالية الإنتاجية والأساليب المعلوماتية الحيوية ، ومع ذلك لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لتوضيح الوظائف البيولوجية لمنتجات البروتين والحمض النووي الريبي .

حجم الجينوم البشري

في عام 2000، أبلغ العلماء عن تسلسل 88% من الجينوم البشري، [2] ولكن اعتبارًا من عام 2020، كان لا يزال هناك ما لا يقل عن 8% مفقودًا. [3] في عام 2021، أبلغ العلماء عن تسلسل جينوم أنثوي كامل (أي بدون كروموسوم Y). [4] [3] تم تسلسل كروموسوم Y البشري ، المكون من 62460029 زوجًا قاعديًا من سلالة خلوية مختلفة والموجود في جميع الذكور، بالكامل في يناير 2022. [5]

النسخة الحالية من الجينوم المرجعي القياسي تسمى GRCh38.p14 (يوليو 2023). يتكون من 22 صبغيًا جسميًا بالإضافة إلى نسخة واحدة من كروموسوم X ونسخة واحدة من كروموسوم Y. يحتوي على ما يقرب من 3.1 مليار زوج قاعدي (3.1 جيجابايت أو 3.1 × 10 9 زوج قاعدي). [6] يمثل هذا حجم الجينوم المركب بناءً على بيانات من أفراد متعددين ولكنه مؤشر جيد على الكمية النموذجية للحمض النووي في مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات لأن كروموسوم Y صغير جدًا. [7] معظم الخلايا البشرية ثنائية الصبغيات لذا فهي تحتوي على ضعف كمية الحمض النووي (~ 6.2 مليار زوج قاعدي).

في عام 2023، تم نشر مسودة مرجعية للجينوم البشري . [8] وهي تستند إلى 47 جينومًا من أشخاص من أعراق مختلفة. [8] الخطط جارية لتحسين المرجع لالتقاط المزيد من التنوع البيولوجي من عينة أوسع. [8]

في حين أن هناك اختلافات كبيرة بين جينومات الأفراد البشر (في حدود 0.1% بسبب المتغيرات أحادية النوكليوتيد [9] و0.6% عند النظر في عمليات الحذف والإدراج )، [10] إلا أنها أصغر بكثير من الاختلافات بين البشر وأقرب أقربائهم الأحياء، البونوبو والشمبانزي (~1.1% متغيرات أحادية النوكليوتيد الثابتة [11] و4% عند تضمين عمليات الحذف والإدراج). [12]

التنظيم الجزيئي ومحتوى الجينات

لا يمثل الطول الإجمالي للجينوم المرجعي البشري تسلسل أي فرد محدد، ولا يمثل تسلسل كل الحمض النووي الموجود داخل الخلية. لا يتضمن الجينوم المرجعي البشري سوى نسخة واحدة من كل من الصبغيات الجسدية المتماثلة المزدوجة بالإضافة إلى نسخة واحدة من كل من الكروموسومين الجنسيين (X وY). يبلغ إجمالي كمية الحمض النووي في هذا الجينوم المرجعي 3.1 مليار زوج قاعدي (3.1 جيجا بايت). [13]

الجينات المشفرة للبروتين

تمثل تسلسلات ترميز البروتين المكون الأكثر دراسة على نطاق واسع والأفضل فهمًا في الجينوم البشري. تؤدي هذه التسلسلات في النهاية إلى إنتاج جميع البروتينات البشرية ، على الرغم من أن العديد من العمليات البيولوجية (مثل إعادة ترتيب الحمض النووي والربط البديل قبل الرنا المرسال ) يمكن أن تؤدي إلى إنتاج بروتينات فريدة أكثر بكثير من عدد الجينات التي تشفر البروتين.

يحتوي الجينوم المرجعي البشري على ما بين 19000 و20000 جين مشفر للبروتين. [14] [15] [16] [17] تحتوي هذه الجينات على متوسط ​​10 إنترونات ويبلغ متوسط ​​حجم الإنترون حوالي 6 كيلو بايت (6000 زوج أساسي). [18] وهذا يعني أن متوسط ​​حجم الجين المشفر للبروتين حوالي 62 كيلو بايت وأن هذه الجينات تشغل حوالي 40٪ من الجينوم. [19]

تتكون تسلسلات الإكسون من الحمض النووي المشفر والمناطق غير المترجمة (UTRs) في كل طرف من طرفي mRNA الناضج. يبلغ إجمالي كمية الحمض النووي المشفر حوالي 1-2% من الجينوم. [20] [18]

يقسم كثير من الناس الجينوم إلى حمض نووي مشفر وحمض نووي غير مشفر استنادًا إلى فكرة أن الحمض النووي المشفر هو المكون الوظيفي الأكثر أهمية في الجينوم. حوالي 98-99% من الجينوم البشري هو حمض نووي غير مشفر.

الجينات غير المشفرة

تلعب جزيئات الحمض النووي الريبي غير المشفرة العديد من الأدوار الأساسية في الخلايا، وخاصة في العديد من تفاعلات تخليق البروتين ومعالجة الحمض النووي الريبي . تشمل الجينات غير المشفرة تلك الخاصة بـ tRNA و RNA الريبوسومي و microRNA و snRNA و RNA الطويل غير المشفر (lncRNAs). [21] [22] [23] [24] يستمر عدد الجينات غير المشفرة المبلغ عنها في الارتفاع ببطء ولكن العدد الدقيق في الجينوم البشري لم يتم تحديده بعد. يُعتقد أن العديد من الحمض النووي الريبي غير وظيفية. [25]

تعد العديد من جزيئات الحمض النووي الريبوزي غير المشفرة عناصر أساسية في تنظيم الجينات والتعبير عنها. كما تساهم جزيئات الحمض النووي الريبوزي غير المشفرة في علم الوراثة فوق الجينية، والنسخ، وربط جزيئات الحمض النووي الريبوزي، والآلية الترجمية. يقدم دور الحمض النووي الريبوزي في التنظيم الجيني والأمراض مستوى جديدًا محتملًا من التعقيد الجينومي غير المستكشف. [26]

الجينات الكاذبة

الجينات الزائفة هي نسخ غير نشطة من الجينات المشفرة للبروتين، والتي غالبًا ما يتم إنشاؤها عن طريق تكرار الجينات ، والتي أصبحت غير وظيفية من خلال تراكم الطفرات غير النشطة. يبلغ عدد الجينات الزائفة في الجينوم البشري حوالي 13000، [27] وفي بعض الكروموسومات يكون تقريبًا نفس عدد الجينات المشفرة للبروتين الوظيفية. يعد تكرار الجينات آلية رئيسية يتم من خلالها توليد مادة وراثية جديدة أثناء التطور الجزيئي .

على سبيل المثال، تعد عائلة جينات مستقبلات الشم واحدة من أفضل الأمثلة الموثقة للجينات الزائفة في الجينوم البشري. أكثر من 60 في المائة من الجينات في هذه العائلة هي جينات زائفة غير وظيفية في البشر. وبالمقارنة، فإن 20 في المائة فقط من الجينات في عائلة جينات مستقبلات الشم لدى الفئران هي جينات زائفة. تشير الأبحاث إلى أن هذه سمة خاصة بالأنواع، حيث أن الرئيسيات الأكثر ارتباطًا بها لديها جميعًا عدد أقل نسبيًا من الجينات الزائفة. يساعد هذا الاكتشاف الجيني في تفسير حاسة الشم الأقل حدة لدى البشر مقارنة بالثدييات الأخرى. [28]

تسلسلات الحمض النووي التنظيمية

يحتوي الجينوم البشري على العديد من التسلسلات التنظيمية المختلفة التي تعد حاسمة للتحكم في التعبير الجيني . تشير التقديرات المحافظة إلى أن هذه التسلسلات تشكل 8٪ من الجينوم، [29] ومع ذلك، فإن الاستقراءات من مشروع ENCODE تعطي أن 20 [30] أو أكثر [31] من الجينوم عبارة عن تسلسل تنظيمي للجينات. بعض أنواع الحمض النووي غير المشفر هي "مفاتيح" جينية لا تشفر البروتينات، ولكنها تنظم متى وأين يتم التعبير عن الجينات (تسمى المعززات ). [32]

كانت التسلسلات التنظيمية معروفة منذ أواخر الستينيات. [33] اعتمد أول تحديد للتسلسلات التنظيمية في الجينوم البشري على تقنية الحمض النووي المؤتلف. [34] في وقت لاحق مع ظهور التسلسل الجينومي، يمكن استنتاج تحديد هذه التسلسلات من خلال الحفظ التطوري. على سبيل المثال، حدث الفرع التطوري بين الرئيسيات والفأر منذ 70-90 مليون سنة. [35] لذا فإن المقارنات الحاسوبية لتسلسلات الجينات التي تحدد التسلسلات غير المشفرة المحفوظة ستكون مؤشرًا على أهميتها في مهام مثل تنظيم الجينات. [36]

تم تسلسل جينومات أخرى بنفس القصد لمساعدة الأساليب الموجهة بالحفظ، على سبيل المثال جينوم سمكة المنتفخة . [37] ومع ذلك، تختفي التسلسلات التنظيمية وتتطور مرة أخرى أثناء التطور بمعدل مرتفع. [38] [39] [40]

اعتبارًا من عام 2012، تحولت الجهود نحو إيجاد التفاعلات بين الحمض النووي والبروتينات التنظيمية من خلال تقنية ChIP-Seq ، أو الفجوات حيث لا يتم تعبئة الحمض النووي بواسطة الهستونات ( مواقع DNase شديدة الحساسية )، وكلاهما يخبرنا عن مكان وجود التسلسلات التنظيمية النشطة في نوع الخلية المدروسة. [29]

تسلسلات الحمض النووي المتكررة

تشكل تسلسلات الحمض النووي المتكررة ما يقرب من 50% من الجينوم البشري. [41]

يتكون حوالي 8% من الجينوم البشري من مصفوفات الحمض النووي المترادفة أو التكرارات المترادفة، وهي تسلسلات تكرارية منخفضة التعقيد تحتوي على نسخ متجاورة متعددة (على سبيل المثال "CAGCAGCAG..."). [42] قد تكون التسلسلات المترادفة ذات أطوال متفاوتة، من نوكليوتيدتين إلى عشرات النوكليوتيدات. هذه التسلسلات متغيرة للغاية، حتى بين الأفراد المرتبطين ارتباطًا وثيقًا، وبالتالي تُستخدم لاختبار الحمض النووي الأنسابي وتحليل الحمض النووي الجنائي . [43]

تُسمى التسلسلات المتكررة التي تحتوي على أقل من عشرة نيوكليوتيدات (على سبيل المثال، تكرار ثنائي النوكليوتيد (AC) n ) بتسلسلات ميكروساتلايت. ومن بين تسلسلات الميكروساتلايت، تكتسب تكرارات الثلاثي النوكليوتيد أهمية خاصة، حيث تحدث أحيانًا داخل مناطق ترميز الجينات للبروتينات وقد تؤدي إلى اضطرابات وراثية. على سبيل المثال، ينتج مرض هنتنغتون عن توسع تكرار الثلاثي النوكليوتيد (CAG) n داخل جين هنتنغتين على الكروموسوم البشري 4. تنتهي التيلوميرات (أطراف الكروموسومات الخطية) بتكرار هكسانوكليوتيد ميكروساتلايت للتسلسل (TTAGGG) n . [ بحاجة لمصدر ]

تُسمى التكرارات المترادفة للتسلسلات الأطول (مجموعات من التسلسلات المتكررة بطول 10 إلى 60 نوكليوتيدًا) بالأقمار الصناعية الصغيرة . [44]

العناصر الجينية القابلة للنقل ، وهي تسلسلات الحمض النووي التي يمكنها التكاثر وإدراج نسخ من نفسها في أماكن أخرى داخل جينوم المضيف، هي مكون وفير في الجينوم البشري. أكثر سلالات الترانسبوزونات وفرة، Alu ، لديها حوالي 50000 نسخة نشطة، [45] ويمكن إدراجها في مناطق داخل الجينات وبين الجينات. [46] سلالة أخرى، LINE-1، لديها حوالي 100 نسخة نشطة لكل جينوم (يختلف العدد بين الأشخاص). [47] جنبًا إلى جنب مع بقايا غير وظيفية من الترانسبوزونات القديمة، فإنها تمثل أكثر من نصف إجمالي الحمض النووي البشري. [48] لعبت الترانسبوزونات، التي تسمى أحيانًا "الجينات القافزة"، دورًا رئيسيًا في نحت الجينوم البشري. تمثل بعض هذه التسلسلات الفيروسات الرجعية الذاتية ، وهي نسخ الحمض النووي للتسلسلات الفيروسية التي أصبحت متكاملة بشكل دائم في الجينوم ويتم تمريرها الآن إلى الأجيال اللاحقة. هناك أيضًا عدد كبير من الفيروسات الرجعية في الحمض النووي البشري ، وقد ثبت أن ثلاثة منها على الأقل تمتلك وظيفة مهمة (على سبيل المثال، فيروس نقص المناعة البشرية الوظيفي HERV-K؛ تلعب جينات الغلاف للفيروسات غير الوظيفية HERV-W وHERV-FRD دورًا في تكوين المشيمة عن طريق تحفيز اندماج الخلايا).

يمكن تصنيف العناصر المتنقلة داخل الجينوم البشري إلى عناصر رجعية LTR (8.3% من إجمالي الجينوم)، وعناصر SINE (13.1% من إجمالي الجينوم) بما في ذلك عناصر Alu ، وعناصر LINE (20.4% من إجمالي الجينوم)، وعناصر SVA (SINE- VNTR -Alu) وعناصر DNA من الفئة الثانية (2.9% من إجمالي الجينوم).

الحمض النووي غير المرغوب فيه

لا يوجد إجماع حول ما يشكل عنصرًا "وظيفيًا" في الجينوم نظرًا لأن علماء الوراثة وعلماء الأحياء التطورية وعلماء الأحياء الجزيئية يستخدمون تعريفات وأساليب مختلفة. [49] [50] وبسبب الغموض في المصطلحات، ظهرت مدارس فكرية مختلفة. [51] في التعريفات التطورية، يساهم الحمض النووي "الوظيفي"، سواء كان مشفرًا أو غير مشفر، في لياقة الكائن الحي، وبالتالي يتم الحفاظ عليه من خلال الضغط التطوري السلبي بينما لا يقدم الحمض النووي "غير الوظيفي" أي فائدة للكائن الحي وبالتالي يكون تحت ضغط انتقائي محايد. وقد وُصف هذا النوع من الحمض النووي بأنه حمض نووي غير مرغوب فيه . [52] [53] في التعريفات الجينية، يرتبط الحمض النووي "الوظيفي" بكيفية ظهور أجزاء الحمض النووي من خلال النمط الظاهري ويرتبط "غير الوظيفي" بتأثيرات فقدان الوظيفة على الكائن الحي. [49] في التعريفات الكيميائية الحيوية، يرتبط الحمض النووي "الوظيفي" بتسلسلات الحمض النووي التي تحدد المنتجات الجزيئية (مثل الحمض النووي الريبوزي غير المشفر) والأنشطة الكيميائية الحيوية ذات الأدوار الميكانيكية في تنظيم الجينات أو الجينوم (أي تسلسلات الحمض النووي التي تؤثر على نشاط مستوى الخلية مثل نوع الخلية وحالتها والعمليات الجزيئية). [54] [49] لا يوجد إجماع في الأدبيات حول كمية الحمض النووي الوظيفي، حيث تم تقدير النطاقات من ما يصل إلى 90٪ من الجينوم البشري من المحتمل أن يكون حمضًا نوويًا غير وظيفي (حمض نووي غير مرغوب فيه) [55] إلى ما يصل إلى 80٪ من الجينوم من المحتمل أن يكون وظيفيًا. [56] من الممكن أيضًا أن يكتسب الحمض النووي غير المرغوب فيه وظيفة في المستقبل وبالتالي قد يلعب دورًا في التطور، [57] ولكن من المرجح أن يحدث هذا نادرًا جدًا. [52] أخيرًا، يُطلق على الحمض النووي الذي يتخلص منه الكائن الحي ويخضع لضغط انتقائي سلبي اسم الحمض النووي المهمل. [53]

التسلسل

نُشرت أول تسلسلات جينوم بشري في شكل مسودة كاملة تقريبًا في فبراير 2001 بواسطة مشروع الجينوم البشري [58] وشركة سيليرا . [59] أُعلن عن اكتمال جهود تسلسل مشروع الجينوم البشري في عام 2004 بنشر مسودة تسلسل الجينوم، ولم يتبق سوى 341 فجوة في التسلسل، تمثل الحمض النووي المتكرر للغاية وغيره من الحمض النووي الذي لا يمكن تسلسله باستخدام التكنولوجيا المتاحة في ذلك الوقت. [60] كان الجينوم البشري هو أول الفقاريات التي تم تسلسلها إلى هذا الحد من الاكتمال، واعتبارًا من عام 2018، تم تحديد الجينومات ثنائية الصبغيات لأكثر من مليون إنسان باستخدام تسلسل الجيل التالي . [61]

تُستخدم هذه البيانات في جميع أنحاء العالم في العلوم الطبية الحيوية وعلم الإنسان والطب الشرعي وغيرها من فروع العلوم. وقد أدت مثل هذه الدراسات الجينومية إلى تقدم في تشخيص وعلاج الأمراض، وإلى رؤى جديدة في العديد من مجالات علم الأحياء، بما في ذلك التطور البشري . [ بحاجة لمصدر ]

بحلول عام 2018، ارتفع العدد الإجمالي للجينات إلى 46831 على الأقل، [62] بالإضافة إلى 2300 جين آخر من جينات micro-RNA . [63] وجد مسح سكاني أجري عام 2018 300 مليون قاعدة أخرى من الجينوم البشري لم تكن في التسلسل المرجعي. [64] قبل الحصول على تسلسل الجينوم الكامل، تراوحت تقديرات عدد الجينات البشرية من 50000 إلى 140000 (مع غموض عرضي حول ما إذا كانت هذه التقديرات تشمل الجينات غير المشفرة للبروتين). [65] مع تحسن جودة تسلسل الجينوم وطرق تحديد الجينات المشفرة للبروتين، [60] انخفض عدد الجينات المشفرة للبروتين المعترف بها إلى 19000-20000. [66]

في عام 2022، أبلغ اتحاد التيلومير إلى التيلومير (T2T) عن التسلسل الكامل لجينوم أنثى بشرية، [3] وملء جميع الفجوات في الكروموسوم X (2020) والـ 22 صبغي جسمي (مايو 2021). [3] [67] تحتوي الأجزاء التي لم يتم تسلسلها سابقًا على جينات استجابة مناعية تساعد على التكيف مع العدوى والبقاء على قيد الحياة، بالإضافة إلى الجينات المهمة للتنبؤ باستجابة الدواء . [68] سيوفر تسلسل الجينوم البشري المكتمل أيضًا فهمًا أفضل للتكوين البشري ككائن حي فردي وكيف يختلف البشر بين بعضهم البعض وبين الأنواع الأخرى. [68]

على الرغم من الإعلان عن "استكمال" مشروع الجينوم البشري في عام 2001، [2] فقد ظلت هناك مئات الفجوات، مع بقاء حوالي 5-10٪ من التسلسل الإجمالي غير محدد. كانت المعلومات الجينية المفقودة في الغالب في مناطق متغايرة اللون متكررة وبالقرب من السنترومير والتيلوميرات ، ولكن أيضًا في بعض المناطق الكروماتينية المشفرة للجينات . [69] وظل هناك 160 فجوة كروماتينية في عام 2015 عندما تم تحديد التسلسلات التي تمتد على 50 منطقة أخرى لم يتم تسلسلها سابقًا. [70] فقط في عام 2020 تم تحديد أول تسلسل كامل حقًا من التيلومير إلى التيلومير لكروموسوم بشري ، وهو الكروموسوم X. [71] تبع ذلك أول تسلسل كامل من التيلومير إلى التيلومير لكروموسوم جسمي بشري، وهو الكروموسوم 8 ، بعد عام. [72] تم نشر الجينوم البشري الكامل (بدون كروموسوم Y) في عام 2021، بينما تم نشره مع كروموسوم Y في يناير 2022. [3] [4] [73]

في عام 2023، تم نشر مسودة مرجعية للجينوم البشري . [8] وهي تستند إلى 47 جينومًا من أشخاص من أعراق مختلفة. [8] الخطط جارية لتحسين المرجع لالتقاط المزيد من التنوع البيولوجي من عينة أوسع. [8]

التنوع الجيني لدى البشر

الجينوم البشري المرجعي

باستثناء التوائم المتطابقة، يظهر جميع البشر اختلافًا كبيرًا في تسلسلات الحمض النووي الجينومي. يتم استخدام الجينوم المرجعي البشري (HRG) كمرجع تسلسلي قياسي.

هناك عدة نقاط مهمة تتعلق بالجينوم البشري المرجعي:

  • إن HRG عبارة عن تسلسل أحادي الصيغة الصبغية. يتم تمثيل كل كروموسوم مرة واحدة.
  • إن HRG عبارة عن تسلسل مركب، ولا يتوافق مع أي فرد بشري فعلي.
  • يتم تحديث HRG بشكل دوري لتصحيح الأخطاء والغموض و"الثغرات" غير المعروفة.
  • لا يمثل نموذج الموارد البشرية بأي حال من الأحوال فردًا بشريًا "مثاليًا" أو "كاملاً". إنه مجرد تمثيل أو نموذج موحد يستخدم لأغراض المقارنة.

تتولى مجموعة مرجع الجينوم مسؤولية تحديث HRG. تم إصدار الإصدار 38 في ديسمبر 2013. [74]

قياس التباين الجيني البشري

ركزت أغلب الدراسات التي تناولت التنوع الجيني البشري على تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs)، وهي عبارة عن استبدالات في القواعد الفردية على طول الكروموسوم. وتقدر أغلب التحليلات أن تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة يحدث بمعدل 1 من كل 1000 زوج قاعدي، في المتوسط، في الجينوم البشري المتجانس ، على الرغم من عدم حدوثه بكثافة موحدة. وبالتالي فإن العبارة الشائعة القائلة بأن "جميعنا، بغض النظر عن العرق ، متماثلون وراثيًا بنسبة 99.9%"، [75] على الرغم من أن معظم علماء الوراثة قد يقيدون هذا إلى حد ما. على سبيل المثال، يُعتقد الآن أن جزءًا أكبر بكثير من الجينوم يشارك في تنوع عدد النسخ . [76] يجري حاليًا بذل جهد تعاوني واسع النطاق لتصنيف تنوعات تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة في الجينوم البشري بواسطة مشروع HapMap الدولي . [ بحاجة لمصدر ]

إن المواقع الجينومية وطول أنواع معينة من التسلسلات الصغيرة المتكررة تختلف بشكل كبير من شخص لآخر، وهذا هو الأساس لتقنيات بصمة الحمض النووي واختبار الأبوة عن طريق الحمض النووي . كما يُعتقد أن الأجزاء غير المتجانسة من الجينوم البشري، والتي يبلغ مجموعها عدة مئات من ملايين أزواج القواعد، تختلف أيضًا بشكل كبير داخل السكان البشريين (فهي متكررة للغاية وطويلة لدرجة أنه لا يمكن تسلسلها بدقة باستخدام التكنولوجيا الحالية). تحتوي هذه المناطق على عدد قليل من الجينات، ومن غير الواضح ما إذا كان أي تأثير ظاهري كبير ينتج عن التباين النموذجي في التكرارات أو الكروماتين غير المتجانس.

من المحتمل أن تؤدي معظم الطفرات الجينومية الجسيمة في الخلايا الجرثومية الأمشاجية إلى أجنة غير قابلة للحياة؛ ومع ذلك، فإن عددًا من الأمراض البشرية مرتبطة بتشوهات جينية واسعة النطاق. تنشأ متلازمة داون ومتلازمة تيرنر وعدد من الأمراض الأخرى من عدم انفصال الكروموسومات بالكامل. غالبًا ما يكون لدى الخلايا السرطانية اختلال في الصيغة الصبغية للكروموسومات وأذرع الكروموسومات، على الرغم من عدم إثبات علاقة السبب والنتيجة بين اختلال الصيغة الصبغية والسرطان.

رسم خريطة التنوع الجيني البشري

في حين أن تسلسل الجينوم يسرد ترتيب كل قاعدة من قواعد الحمض النووي في الجينوم، فإن خريطة الجينوم تحدد المعالم. خريطة الجينوم أقل تفصيلاً من تسلسل الجينوم وتساعد في التنقل حول الجينوم. [77] [78]

من الأمثلة على خريطة التنوع خريطة HapMap التي طورها مشروع HapMap الدولي . خريطة HapMap هي خريطة نمطية للجينوم البشري، "والتي ستصف الأنماط الشائعة لتنوع تسلسل الحمض النووي البشري". [79] وهي تسرد أنماط الاختلافات الصغيرة النطاق في الجينوم والتي تنطوي على أحرف أو قواعد DNA مفردة.

نشر الباحثون أول خريطة قائمة على التسلسل للتباين البنيوي واسع النطاق عبر الجينوم البشري في مجلة نيتشر في مايو 2008. [80] [81] الاختلافات البنيوية واسعة النطاق هي اختلافات في الجينوم بين الأشخاص تتراوح من بضعة آلاف إلى بضعة ملايين من قواعد الحمض النووي؛ بعضها مكاسب أو خسائر لامتدادات تسلسل الجينوم والبعض الآخر يظهر كإعادة ترتيب لامتدادات التسلسل. تتضمن هذه الاختلافات الاختلافات في عدد النسخ التي يمتلكها الأفراد من جين معين، والحذف، والانتقالات، والانعكاسات.

التباين الهيكلي

يشير التباين البنيوي إلى المتغيرات الجينية التي تؤثر على أجزاء أكبر من الجينوم البشري، على عكس الطفرات النقطية . غالبًا ما يتم تعريف المتغيرات البنيوية (SVs) على أنها متغيرات من 50 زوجًا قاعديًا (bp) أو أكثر، مثل الحذف والتكرار والإدراج والانعكاسات وإعادة الترتيب الأخرى. حوالي 90٪ من المتغيرات البنيوية هي عمليات حذف غير مشفرة ولكن معظم الأفراد لديهم أكثر من ألف من هذه الحذف؛ يتراوح حجم الحذف من عشرات الأزواج القاعدية إلى عشرات الآلاف من bp. [82] في المتوسط، يحمل الأفراد حوالي 3 متغيرات بنيوية نادرة تغير مناطق الترميز، على سبيل المثال حذف الإكسونات . يحمل حوالي 2٪ من الأفراد متغيرات بنيوية نادرة للغاية على نطاق القاعدة الضخمة، وخاصة عمليات إعادة الترتيب. وهذا يعني أن ملايين الأزواج القاعدية قد تنعكس داخل الكروموسوم؛ تعني نادرة للغاية أنها توجد فقط في الأفراد أو أفراد أسرهم وبالتالي نشأت مؤخرًا جدًا. [82]

تردد SNP عبر الجينوم البشري

لا تحدث تعددات أشكال النوكليوتيدات المفردة بشكل متجانس عبر الجينوم البشري. في الواقع، هناك تنوع هائل في تواتر تعددات أشكال النوكليوتيدات المفردة بين الجينات، مما يعكس الضغوط الانتقائية المختلفة على كل جين بالإضافة إلى معدلات الطفرة وإعادة التركيب المختلفة عبر الجينوم. ومع ذلك، فإن الدراسات التي أجريت على تعددات أشكال النوكليوتيدات المفردة منحازة نحو مناطق الترميز، ومن غير المرجح أن تعكس البيانات الناتجة عنها التوزيع الإجمالي لتعددات أشكال النوكليوتيدات المفردة عبر الجينوم. لذلك، تم تصميم بروتوكول اتحاد تعددات أشكال النوكليوتيدات المفردة لتحديد تعددات أشكال النوكليوتيدات المفردة دون أي تحيز نحو مناطق الترميز، وتعكس تعددات أشكال النوكليوتيدات المفردة البالغ عددها 100000 تنوع التسلسل عبر الكروموسومات البشرية بشكل عام. يهدف اتحاد تعددات أشكال النوكليوتيدات المفردة إلى توسيع عدد تعددات أشكال النوكليوتيدات المفردة التي تم تحديدها عبر الجينوم إلى 300000 بحلول نهاية الربع الأول من عام 2001. [83]

توزيع SNP في TSC على طول الذراع الطويل للكروموسوم 22 (من https://web.archive.org/web/20130903043223/http://snp.cshl.org/ ). يمثل كل عمود فاصل زمني يبلغ 1 ميجا بايت؛ يتم إعطاء الموضع الخلوي الوراثي التقريبي على المحور السيني. يمكن رؤية قمم وقيعان واضحة لكثافة SNP، مما يعكس ربما معدلات مختلفة من الطفرة وإعادة التركيب والاختيار.

تعد التغييرات في التسلسل غير المشفر والتغييرات المترادفة في التسلسل المشفر أكثر شيوعًا بشكل عام من التغييرات غير المترادفة، مما يعكس تنوعًا أكبر في تقليل الضغط الانتقائي في المواضع التي تملي هوية الأحماض الأمينية. تعد التغييرات الانتقالية أكثر شيوعًا من التحولات، حيث تظهر ثنائيات النوكليوتيدات CpG أعلى معدل طفرة، ويرجع ذلك على الأرجح إلى نزع الأمين. [ بحاجة لمصدر ]

الجينومات الشخصية

تسلسل الجينوم الشخصي هو تسلسل (شبه) كامل للأزواج الكيميائية القاعدية التي تشكل الحمض النووي لشخص واحد. ولأن العلاجات الطبية لها تأثيرات مختلفة على أشخاص مختلفين بسبب الاختلافات الجينية مثل تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs)، فإن تحليل الجينومات الشخصية قد يؤدي إلى علاج طبي شخصي يعتمد على النمط الجيني الفردي. [84]

كان أول تسلسل جينوم شخصي يتم تحديده هو تسلسل كريج فينتر في عام 2007. لم يتم تسلسل الجينومات الشخصية في مشروع الجينوم البشري العام لحماية هوية المتطوعين الذين قدموا عينات الحمض النووي. تم اشتقاق هذا التسلسل من الحمض النووي للعديد من المتطوعين من مجموعة سكانية متنوعة. [85] ومع ذلك، في وقت مبكر من جهود تسلسل جينوم سيليرا جينوميكس بقيادة فينتر، تم اتخاذ القرار بالتبديل من تسلسل عينة مركبة إلى استخدام الحمض النووي من فرد واحد، تم الكشف لاحقًا عن أنه كان فينتر نفسه. وبالتالي فإن تسلسل جينوم سيليرا البشري الذي تم إصداره في عام 2000 كان إلى حد كبير لرجل واحد. سمح الاستبدال اللاحق للبيانات المبكرة المستمدة من التركيب المركب وتحديد التسلسل ثنائي الصبغيات، الذي يمثل كلتا مجموعتي الكروموسومات ، بدلاً من التسلسل أحادي الصبغيات المبلغ عنه في الأصل، بإصدار أول جينوم شخصي. [86] في أبريل 2008، تم الانتهاء أيضًا من تسلسل جيمس واتسون . في عام 2009، نشر ستيفن كواك تسلسل جينوم خاص به مشتق من جهاز تسلسل من تصميمه الخاص، وهو جهاز هيليسكوب. [87] كما نشر فريق من جامعة ستانفورد بقيادة إيوان آشلي إطارًا للتفسير الطبي للجينومات البشرية تم تنفيذه على جينوم كواك واتخذوا قرارات طبية مستنيرة بالجينوم بالكامل لأول مرة. [88] كما قام هذا الفريق بتوسيع النهج ليشمل عائلة ويست، وهي أول عائلة تم تسلسلها كجزء من برنامج تسلسل الجينوم الشخصي لشركة إيلومينا. [89] ومنذ ذلك الحين تم إصدار مئات من تسلسلات الجينوم الشخصية، [90] بما في ذلك تسلسلات ديزموند توتو ، [91] [92] وتسلسلات باليو إسكيمو . [93] في عام 2012، تم الكشف عن تسلسلات الجينوم الكاملة لثلاثيتين عائليتين من بين 1092 جينوم. [9] في نوفمبر 2013، قامت عائلة إسبانية بإتاحة أربع مجموعات بيانات إكسوم شخصية (حوالي 1% من الجينوم) للجمهور بموجب ترخيص المجال العام Creative Commons . [94] [95] يعد مشروع الجينوم الشخصي (الذي بدأ في عام 2005) من بين المشاريع القليلة التي جعلت تسلسلات الجينوم والأنماط الظاهرية الطبية المقابلة متاحة للجمهور. [96] [97]

وقد كشف تسلسل الجينومات الفردية عن مستويات من التعقيد الجيني لم تكن موضع تقدير من قبل. وساعد علم الجينوم الشخصي في الكشف عن المستوى الكبير من التنوع في الجينوم البشري المنسوب ليس فقط إلى SNPs ولكن أيضًا إلى الاختلافات البنيوية. ومع ذلك، فإن تطبيق مثل هذه المعرفة على علاج الأمراض وفي المجال الطبي لا يزال في بداياته. [98] أصبح تسلسل الإكسوم شائعًا بشكل متزايد كأداة للمساعدة في تشخيص الأمراض الوراثية لأن الإكسوم يساهم بنسبة 1٪ فقط من التسلسل الجينومي ولكنه يمثل حوالي 85٪ من الطفرات التي تساهم بشكل كبير في المرض. [99]

الضربات القاضية للإنسان

في البشر، تحدث حالات الخلل الجيني بشكل طبيعي على هيئة حالات خلل جينية متغايرة الزيجوت أو متماثلة الزيجوت تؤدي إلى فقدان الوظيفة . وغالبًا ما يكون من الصعب التمييز بين هذه الحالات، وخاصة في الخلفيات الجينية غير المتجانسة . كما يصعب العثور عليها لأنها تحدث بترددات منخفضة.

تؤدي المجموعات السكانية التي تتمتع بمستوى عالٍ من القرابة الأبوية إلى عدد أكبر من حالات خروج الجينات المتماثلة مقارنة بالمجموعات السكانية غير المتجانسة. [100]

تظهر أعلى معدلات حدوث حالات خلل في الجينات المتماثلة الزيجوت في المجتمعات التي ترتفع فيها معدلات زواج الأقارب، مثل البلدان التي ترتفع فيها معدلات زواج الأقارب من الدرجة الأولى، وتشمل هذه المجتمعات باكستان وأيسلندا والطائفة الأميشية. وقد خضعت هذه المجتمعات التي ترتفع فيها معدلات القرابة بين الوالدين لبحوث خلل في الجينات البشرية، والتي ساعدت في تحديد وظيفة جينات معينة في البشر. ومن خلال التمييز بين حالات خلل في الجينات المحددة، يتمكن الباحثون من استخدام التحليلات الظاهرية لهؤلاء الأفراد للمساعدة في تحديد الجين الذي تم خلله.

شجرة نسب تظهر تزاوج أبناء العم من الدرجة الأولى (حاملين يحملان جينات متغايرة الزيجوت يتزاوجان كما هو موضح بخط مزدوج) مما يؤدي إلى إنجاب ذرية تمتلك جينًا متماثل الزيجوت

إن حالات التعطيل في جينات معينة قد تسبب أمراضًا وراثية، وقد يكون لها تأثيرات مفيدة، أو حتى لا تؤدي إلى أي تأثير ظاهري على الإطلاق. ومع ذلك، فإن تحديد التأثير الظاهري للتعطيل في البشر قد يكون أمرًا صعبًا. تشمل التحديات التي تواجه تحديد وتفسير حالات التعطيل سريريًا صعوبة استدعاء متغيرات الحمض النووي، وتحديد تعطل وظيفة البروتين (التعليق)، والتفكير في مقدار تأثير الفسيفساء على النمط الظاهري. [100]

إحدى الدراسات الرئيسية التي بحثت في حالات الخلل الجيني لدى البشر هي دراسة مخاطر احتشاء عضلة القلب في باكستان. وقد وجد أن الأفراد الذين يحملون جينًا غير متماثل الزيجوت يؤدي إلى فقدان الوظيفة لجين APOC3 لديهم مستويات منخفضة من الدهون الثلاثية في الدم بعد تناول وجبة غنية بالدهون مقارنة بالأفراد الذين لا يحملون الطفرة. ومع ذلك، أظهر الأفراد الذين يحملون جينًا غير متماثل الزيجوت يؤدي إلى فقدان الوظيفة لجين APOC3 أدنى مستوى من الدهون الثلاثية في الدم بعد اختبار الحمل الدهني، حيث لا ينتجون أي بروتين وظيفي لـ APOC3. [101]

الاضطرابات الوراثية البشرية

تتضمن معظم جوانب البيولوجيا البشرية عوامل وراثية وغير وراثية (بيئية). تؤثر بعض الاختلافات الموروثة على جوانب من بيولوجيتنا ليست طبية بطبيعتها (الطول، لون العين، القدرة على تذوق أو شم مركبات معينة، إلخ). علاوة على ذلك، لا تسبب بعض الاضطرابات الوراثية المرض إلا بالاقتران مع العوامل البيئية المناسبة (مثل النظام الغذائي). مع هذه التحذيرات، يمكن وصف الاضطرابات الوراثية بأنها أمراض محددة سريريًا ناجمة عن اختلاف تسلسل الحمض النووي الجينومي. في الحالات الأكثر وضوحًا، يمكن ربط الاضطراب بالاختلاف في جين واحد. على سبيل المثال، يحدث التليف الكيسي بسبب طفرات في جين CFTR وهو الاضطراب المتنحي الأكثر شيوعًا في السكان القوقازيين مع أكثر من 1300 طفرة مختلفة معروفة. [102]

عادة ما تكون الطفرات المسببة للأمراض في جينات معينة شديدة من حيث وظيفة الجين ونادرة، وبالتالي فإن الاضطرابات الوراثية نادرة بشكل فردي. ومع ذلك، نظرًا لوجود العديد من الجينات التي يمكن أن تختلف لتسبب اضطرابات وراثية، فإنها تشكل في مجموعها مكونًا مهمًا للحالات الطبية المعروفة، وخاصة في طب الأطفال. الاضطرابات الوراثية التي تتميز جزيئيًا هي تلك التي تم تحديد الجين المسبب الأساسي لها. يوجد حاليًا ما يقرب من 2200 اضطراب من هذا القبيل مُدرج في قاعدة بيانات OMIM . [102]

إن الدراسات الخاصة بالاضطرابات الوراثية غالباً ما تتم باستخدام دراسات قائمة على الأسرة. وفي بعض الحالات، يتم استخدام مناهج قائمة على السكان، وخاصة في حالة ما يسمى بالسكان المؤسسين مثل تلك الموجودة في فنلندا، وكندا الفرنسية، ويوتا، وسردينيا، إلخ. وعادة ما يتم تشخيص وعلاج الاضطرابات الوراثية بواسطة طبيب متخصص في علم الوراثة السريرية/الطبية. ومن المرجح أن توفر نتائج مشروع الجينوم البشري زيادة في توفر الاختبارات الوراثية للاضطرابات المرتبطة بالجينات، وتحسين العلاج في نهاية المطاف. ويمكن فحص الآباء بحثاً عن حالات وراثية وتقديم المشورة لهم بشأن العواقب، واحتمالات الوراثة، وكيفية تجنبها أو تحسينها في ذريتهم.

هناك العديد من الأنواع المختلفة لاختلاف تسلسل الحمض النووي، والتي تتراوح من الكروموسومات الزائدة أو المفقودة بالكامل إلى التغيرات في النوكليوتيدات الفردية. ومن المفترض عمومًا أن الكثير من الاختلاف الجيني الذي يحدث بشكل طبيعي في المجتمعات البشرية محايد ظاهريًا، أي أنه لا يؤثر إلا قليلاً أو لا يؤثر على الإطلاق على فسيولوجيا الفرد (على الرغم من أنه قد تكون هناك اختلافات جزئية في اللياقة البدنية يتم تحديدها على مدى أطر زمنية تطورية). يمكن أن تحدث الاضطرابات الوراثية بسبب أي أو كل أنواع الاختلاف المعروفة في التسلسل. لتوصيف اضطراب وراثي جديد على المستوى الجزيئي، من الضروري إثبات وجود رابط سببي بين متغير تسلسل جينومي معين والمرض السريري قيد التحقيق. وتشكل مثل هذه الدراسات مجال علم الوراثة الجزيئي البشري.

مع ظهور مشروع الجينوم البشري ومشروع HapMap الدولي ، أصبح من الممكن استكشاف التأثيرات الجينية الدقيقة على العديد من الحالات المرضية الشائعة مثل مرض السكري والربو والصداع النصفي والفصام وما إلى ذلك. وعلى الرغم من وجود بعض الروابط السببية بين المتغيرات في التسلسل الجينومي في جينات معينة وبعض هذه الأمراض، غالبًا مع قدر كبير من الدعاية في وسائل الإعلام العامة، إلا أن هذه الأمراض لا تعتبر عادةً اضطرابات وراثية في حد ذاتها لأن أسبابها معقدة وتتضمن العديد من العوامل الوراثية والبيئية المختلفة. وبالتالي قد يكون هناك خلاف في حالات معينة حول ما إذا كان ينبغي تسمية حالة طبية معينة باضطراب وراثي.

تشمل الاضطرابات الوراثية الإضافية التي تم ذكرها متلازمة كالمان ومتلازمة فايفر (الجين FGFR1)، واعتلال القرنية فوكس (الجين TCF4)، ومرض هيرشسبرونج (الجينان RET وFECH)، ومتلازمة بارديه-بيدل 1 (الجينان CCDC28B وBBS1)، ومتلازمة بارديه-بيدل 10 (الجين BBS10)، واعتلال العضلات الوجهي الكتفي العضدي من النوع 2 (الجينان D4Z4 وSMCHD1). [103]

أصبح تسلسل الجينوم الآن قادرًا على تضييق نطاق الجينوم إلى مواقع محددة للعثور بشكل أكثر دقة على الطفرات التي ستؤدي إلى اضطراب وراثي. يمكن أيضًا اكتشاف متغيرات عدد النسخ (CNVs) ومتغيرات النوكليوتيدات المفردة (SNVs) في نفس وقت تسلسل الجينوم مع توفر إجراءات تسلسل أحدث، تسمى تسلسل الجيل التالي (NGS). [104] يحلل هذا جزءًا صغيرًا فقط من الجينوم، حوالي 1-2٪. يمكن استخدام نتائج هذا التسلسل للتشخيص السريري لحالة وراثية، بما في ذلك متلازمة آشر ، ومرض الشبكية، وضعف السمع، والسكري، والصرع، ومرض لي ، والسرطانات الوراثية، والأمراض العصبية العضلية، ونقص المناعة الأولي، ونقص المناعة المشترك الشديد (SCID)، وأمراض الميتوكوندريا. [105] يمكن أيضًا استخدام تسلسل الجيل التالي لتحديد حاملي الأمراض قبل الحمل. تشمل الأمراض التي يمكن اكتشافها في هذا التسلسل مرض تاي ساكس ، ومتلازمة بلوم ، ومرض غوشيه ، ومرض كانافان ، وخلل التوتر العصبي العائلي ، والتليف الكيسي، وضمور العضلات الشوكي ، ومتلازمة كروموسوم إكس الهش . يمكن تضييق نطاق تسلسل الجينوم التالي للبحث بشكل خاص عن الأمراض الأكثر انتشارًا في مجموعات عرقية معينة. [106]

انتشار بعض الاضطرابات الوراثية البشرية والجينات/الكروموسومات المرتبطة بها
اضطراب انتشار الكروموسوم أو الجين المعني
الحالات الكروموسومية
متلازمة داون 1:600 الكروموسوم 21
متلازمة كلاينفيلتر 1:500-1000 من الذكور كروموسوم X إضافي
متلازمة تيرنر 1:2000 اناث فقدان الكروموسوم X
فقر الدم المنجلي 1 من كل 50 ولادة في أجزاء من أفريقيا؛ ونادرًا ما تحدث في أماكن أخرى β-globin (على الكروموسوم 11)
متلازمة بلوم 1:48000 يهود أشكنازي حياة السود مهمة
السرطان
سرطان الثدي / المبيض (القابلية) ~5% من حالات هذه الأنواع من السرطان بي ار سي ايه 1، بي ار سي ايه 2
FAP (القولونية غير البولية الوراثية) 1:3500 مؤتمر القمة العربي
متلازمة لينش 5-10% من جميع حالات سرطان الأمعاء MLH1، MSH2، MSH6، PMS2
فقر الدم فانكوني 1:130000 ولادة فانك
الحالات العصبية
مرض هنتنغتون 1:20000 هنتنجتين
مرض الزهايمر - البداية المبكرة 1:2500 PS1 ، PS2 ، التطبيق
تاي ساكس 1:3600 ولادة في اليهود الأشكناز جين HEXA (على الكروموسوم 15)
مرض كانافان 2.5% من أصول يهودية من أوروبا الشرقية جين ASPA (على الكروموسوم 17)
خلل التوتر العصبي العائلي 600 حالة معروفة في جميع أنحاء العالم منذ الاكتشاف جين IKBKAP (على الكروموسوم 9)
متلازمة كروموسوم إكس الهش 1.4:10000 عند الذكور، 0.9:10000 عند الإناث جين FMR1 (على الكروموسوم X)
داء الموكوليبيدوز من النوع الرابع 1:90 إلى 1:100 في اليهود الأشكناز مكولن1
شروط أخرى
تليّف كيسي 1:2500 سي إف تي آر
ضمور العضلات دوشين 1:3500 الأولاد ديستروفين
ضمور العضلات بيكر 1.5–6:100000 من الذكور دوشين
بيتا ثلاسيميا 1:100000 إتش بي بي
تضخم الغدة الكظرية الخلقي 1:280 في الأمريكيين الأصليين والإسكيمو اليوبيك

1:15000 في القوقازيين الأمريكيين

سي واي بي 21 ايه 2
مرض تخزين الجليكوجين من النوع الأول 1:100000 ولادة في أمريكا جهاز كمبيوتر G6
مرض شراب القيقب في البول 1:180000 في الولايات المتحدة

1:176 في مجتمعات المينونايت/الأميش

1:250000 في النمسا

BCKDHA، BCKDHB، DBT، DLD
مرض نيمان-بيك، المرتبط بـ SMPD1 1200 حالة حول العالم إس إم بي دي 1
متلازمة آشر 1:23000 في الولايات المتحدة

1:28000 في النرويج

1:12500 في ألمانيا

CDH23، CLRN1، DFNB31، GPR98، MYO7A، PCDH15، USH1C، USH1G، USH2A

تطور

تشير الدراسات الجينومية المقارنة لجينومات الثدييات إلى أن ما يقرب من 5% من الجينوم البشري قد تم الحفاظ عليه من خلال التطور منذ تباعد الأنساب الموجودة منذ حوالي 200 مليون سنة، والتي تحتوي على الغالبية العظمى من الجينات. [107] [108] يختلف جينوم الشمبانزي المنشور عن جينوم الإنسان بنسبة 1.23% في مقارنات التسلسل المباشرة. [109] حوالي 20% من هذا الرقم يرجع إلى التباين داخل كل نوع، مما يترك فقط حوالي 1.06% من التباعد التسلسلي المتسق بين البشر والشمبانزي في الجينات المشتركة. [110] ومع ذلك، فإن هذا الاختلاف النوكليوتيدي يتضاءل مقارنة بالجزء من كل جينوم غير المشترك، بما في ذلك حوالي 6% من الجينات الوظيفية الفريدة إما للإنسان أو الشمبانزي. [111]

وبعبارة أخرى، فإن الاختلافات الملحوظة الكبيرة بين البشر والشمبانزي قد ترجع إلى حد كبير أو أكثر إلى التباين على مستوى الجينوم في عدد الجينات ووظيفتها وتعبيرها وليس إلى تغيرات تسلسل الحمض النووي في الجينات المشتركة. والواقع أنه حتى داخل البشر، وجد أن هناك قدراً غير مقدر من قبل من التباين في عدد النسخ (CNV) والذي قد يشكل ما يصل إلى 5-15٪ من الجينوم البشري. بعبارة أخرى، بين البشر، قد يكون هناك +/- 500 مليون زوج أساسي من الحمض النووي، بعضها جينات نشطة، وبعضها الآخر غير نشط، أو نشط على مستويات مختلفة. وما زال من غير الواضح الأهمية الكاملة لهذا الاكتشاف. في المتوسط، يختلف الجين المشفر للبروتين البشري النموذجي عن نظيره في الشمبانزي بمقدار استبدالين فقط من الأحماض الأمينية ؛ ما يقرب من ثلث الجينات البشرية لها نفس ترجمة البروتين تمامًا مثل نظيراتها في الشمبانزي. الفرق الرئيسي بين الجينيومين هو الكروموسوم البشري 2 ، والذي يعادل منتج اندماجي لكروموسومات الشمبانزي 12 و13. [112] (تمت إعادة تسميته لاحقًا إلى الكروموسومات 2A و2B، على التوالي).

لقد تعرض البشر لفقدان غير عادي لجينات مستقبلات الشم أثناء تطورنا الأخير، وهو ما يفسر حاسة الشم الخام نسبيًا لدينا مقارنة بمعظم الثدييات الأخرى. تشير الأدلة التطورية إلى أن ظهور رؤية الألوان لدى البشر والعديد من أنواع الرئيسيات الأخرى قد قلل من الحاجة إلى حاسة الشم. [113]

في سبتمبر 2016، أفاد العلماء أنه بناءً على دراسات جينية للحمض النووي البشري، يمكن تتبع جميع غير الأفارقة في العالم اليوم إلى مجموعة سكانية واحدة خرجت من أفريقيا منذ ما بين 50.000 و80.000 عام. [114]

الحمض النووي للميتوكوندريا

إن الحمض النووي للميتوكوندريا البشرية له أهمية كبيرة بالنسبة لعلماء الوراثة، لأنه يلعب بلا شك دورًا في أمراض الميتوكوندريا . كما أنه يلقي الضوء على التطور البشري؛ على سبيل المثال، أدى تحليل التباين في جينوم الميتوكوندريا البشرية إلى افتراض وجود سلف مشترك حديث لجميع البشر على خط النسب الأمومي (انظر حواء الميتوكوندريا ).

نظرًا للضرر الناجم عن التعرض لأنواع الأكسجين التفاعلية، فإن الحمض النووي للميتوكوندريا (mtDNA) لديه معدل تباين أسرع من الحمض النووي النووي. يسمح معدل الطفرة الأعلى بمقدار 20 ضعفًا هذا باستخدام mtDNA لتتبع أكثر دقة للأصول الأمومية. [ بحاجة لمصدر ] سمحت دراسات mtDNA في السكان بتتبع مسارات الهجرة القديمة، مثل هجرة الأمريكيين الأصليين من سيبيريا [115] أو البولينيزيين من جنوب شرق آسيا . [ بحاجة لمصدر ] كما تم استخدامه لإظهار أنه لا يوجد أثر للحمض النووي للإنسان البدائي في خليط الجينات الأوروبي الموروث من خلال سلالة الأم البحتة. [116] نظرًا للطريقة التقييدية لكل شيء أو لا شيء لوراثة mtDNA، فإن هذه النتيجة (لا أثر للحمض النووي للميتوكوندريا للإنسان البدائي) ستكون محتملة ما لم تكن هناك نسبة كبيرة من أصل الإنسان البدائي، أو كان هناك انتقاء إيجابي قوي لهذا الحمض النووي للميتوكوندريا. على سبيل المثال، بالعودة إلى خمسة أجيال سابقة، ساهم واحد فقط من أصل 32 من أسلاف الشخص في الحمض النووي للميتوكوندريا الخاص بذلك الشخص، لذلك إذا كان أحد هؤلاء الـ 32 من أصل نياندرتال نقي، فمن المتوقع أن يكون حوالي 3% من الحمض النووي الجسمي لذلك الشخص من أصل نياندرتال، ومع ذلك فإن لديه فرصة بنسبة 97% لعدم وجود أي أثر للحمض النووي للميتوكوندريا الخاص بإنسان نياندرتال .

الجينوم

يصف علم الوراثة فوق الجينية مجموعة متنوعة من سمات الجينوم البشري التي تتجاوز تسلسل الحمض النووي الأساسي، مثل تغليف الكروماتين وتعديلات الهيستون وميثلة الحمض النووي ، والتي تعد مهمة في تنظيم التعبير الجيني وتكرار الجينوم والعمليات الخلوية الأخرى. تعمل العلامات فوق الجينية على تقوية وإضعاف نسخ جينات معينة ولكنها لا تؤثر على التسلسل الفعلي لنيوكليوتيدات الحمض النووي. تعد ميثلة الحمض النووي شكلاً رئيسيًا من أشكال التحكم فوق الجيني في التعبير الجيني وأحد أكثر الموضوعات التي تمت دراستها في علم الوراثة فوق الجينية. أثناء التطور، يمر ملف مثيلة الحمض النووي البشري بتغييرات دراماتيكية. في خلايا خط الجراثيم المبكرة، يحتوي الجينوم على مستويات منخفضة جدًا من الميثلة. تصف هذه المستويات المنخفضة عمومًا الجينات النشطة. مع تقدم التطور، تؤدي علامات البصمة الأبوية إلى زيادة نشاط الميثلة. [117] [118]

يمكن التعرف على الأنماط الجينية بين الأنسجة داخل الفرد وكذلك بين الأفراد أنفسهم. تسمى الجينات المتطابقة التي تختلف فقط في حالتها الجينية بالجينات فوق الجينية . يمكن تصنيف الجينات فوق الجينية إلى ثلاث فئات: تلك التي يتم تحديدها مباشرة من خلال النمط الجيني للفرد، وتلك التي تتأثر بالنمط الجيني، وتلك المستقلة تمامًا عن النمط الجيني. يتأثر الجينوم أيضًا بشكل كبير بالعوامل البيئية. يؤثر النظام الغذائي والسموم والهرمونات على الحالة فوق الجينية. أظهرت الدراسات في التلاعب الغذائي أن الأنظمة الغذائية التي تفتقر إلى الميثيل مرتبطة بنقص الميثيل في الجينوم فوق الجيني. تثبت مثل هذه الدراسات أن علم الوراثة فوق الجينية هو واجهة مهمة بين البيئة والجينوم. [119]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ براون، ت. أ. (2002). الجينوم البشري (الطبعة الثانية). أكسفورد: وايلي-ليس.
  2. ^ ab Lander ES, Linton LM, Birren B, Nusbaum C, Zody MC, Baldwin J, et al. (فبراير 2001). "التسلسل الأولي وتحليل الجينوم البشري". Nature . 409 (6822): 860–921. Bibcode :2001Natur.409..860L. doi : 10.1038/35057062 . hdl : 2027.42/62798 . PMID  11237011.
  3. ^ abcde Nurk S, Koren S, Rhie A, Rautiainen M, Bzikadze AV, Mikheenko A, et al. (أبريل 2022). "التسلسل الكامل للجينوم البشري". Science . 376 (6588): 44–53. Bibcode :2022Sci...376...44N. doi :10.1126/science.abj6987. PMC 9186530. PMID 35357919.  S2CID 247854936  . 
  4. ^ ab "CHM13 T2T v1.1 – Genome – Assembly – NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov . تم الاسترجاع في 26 يوليو 2021 .
  5. ^ Rhie A, Nurk S, Cechova M, Hoyt SJ, Taylor DJ, Altemose N, et al. (سبتمبر 2023). "التسلسل الكامل لكروموسوم Y البشري". Nature . 621 (7978): 344–354. Bibcode :2023Natur.621..344R. doi :10.1038/s41586-023-06457-y. PMC 10752217. PMID 37612512.  تم الاستلام في 2 ديسمبر 2022 
  6. ^ "التجمع البشري وشرح الجينات". Ensembl . 2022. تم الاسترجاع في 28 فبراير 2024 .
  7. ^ Hallast P, Ebert P, Loftus M, Yilmaz F, Audano PA, Logsdon GA, et al. (سبتمبر 2023). "تجميع 43 كروموسوم Y بشري يكشف عن تعقيد وتنوع كبيرين". Nature . 621 (7978): 355–364. doi :10.1038/s41586-023-06425-6. ISSN  0028-0836. PMC 10726138. PMID 37612510  . 
  8. ^ abcdef Liao WW, Asri M, Ebler J, Doerr D, Haukness M, Hickey G, et al. (مايو 2023). "مسودة مرجعية لجينوم الإنسان". Nature . 617 (7960): 312–324. Bibcode :2023Natur.617..312L. doi :10.1038/s41586-023-05896-x. PMC 10172123. PMID  37165242 . 
  9. ^ ab Abecasis GR, Auton A, Brooks LD, DePristo MA, Durbin RM, Handsaker RE, et al. (نوفمبر 2012). "خريطة متكاملة للتباين الجيني من 1092 جينوم بشري". Nature . 491 (7422): 56–65. Bibcode :2012Natur.491...56T. doi :10.1038/nature11632. PMC 3498066. PMID  23128226 . 
  10. ^ Auton A, Brooks LD, Durbin RM, Garrison EP, Kang HM, Korbel JO, et al. (أكتوبر 2015). "مرجع عالمي للتنوع الجيني البشري". Nature . 526 (7571): 68–74. Bibcode :2015Natur.526...68T. doi :10.1038/nature15393. PMC 4750478. PMID  26432245 . 
  11. ^ Chimpanzee Sequencing Analysis Consortium (سبتمبر 2005). "التسلسل الأولي لجينوم الشمبانزي والمقارنة بالجينوم البشري". Nature . 437 (7055): 69–87. Bibcode :2005Natur.437...69.. doi : 10.1038/nature04072 . PMID  16136131. ​​S2CID  2638825.
  12. ^ Varki A, Altheide TK (ديسمبر 2005). "مقارنة جينومات الإنسان والشمبانزي: البحث عن الإبر في كومة قش". Genome Research . 15 (12): 1746–1758. doi : 10.1101/gr.3737405 . PMID  16339373.
  13. ^ "تجميع الجينوم البشري". Ensembl . تم الاسترجاع في 23 يناير 2024 .
  14. ^ Abascal F, Juan D, Jungreis I, Martinez L, Rigau M, Rodriguez JM, et al. (2018). "Loose ends: almost one in five human genes still has unresolved coding status". Nucleic Acids Research . 46 (14): 7070–7084. doi :10.1093/nar/gky587. PMC 6101605. PMID  29982784 . 
  15. ^ Hatje K, Mühlhausen S, Simm D, Killmar M (2019). "الجينوم البشري المشفر بالبروتين: شرح الثمار المعلقة". BioEssays . 41 (11): 1900066. doi :10.1002/bies.201900066. PMID  31544971.
  16. ^ Omenn GS, Lane L, Overall CM, Cristea IM, Corrales FJ, Lindskog C, et al. (2020). "البحث في البروتينات البشرية يصل إلى معلم رئيسي:> 90% من البروتينات البشرية المتوقعة تم اكتشافها الآن بشكل موثوق، وفقًا لمشروع البروتينات البشرية HUPO". مجلة أبحاث البروتينات . 19 (12): 4735-4746. doi :10.1021/acs.jproteome.0c00485. hdl : 10261/229720 . PMC 7718309. PMID 32931287  . 
  17. ^ Amaral P, Carbonell-Sala S, De La Vega FM, Faial T, Frankish A, Gingeras T, et al. (2023). "حالة كتالوج الجينات البشرية". Nature . 622 (7981): 41–47. arXiv : 2303.13996 . Bibcode :2023Natur.622...41A. doi :10.1038/s41586-023-06490-x. PMC 10575709. PMID  37794265 . 
  18. ^ ab Piovesan A, Antonaros F, Vitale L, Strippoli P, Pelleri MC, Caracausi M (2019). "الجينات المشفرة للبروتين البشري وإحصائيات السمات الجينية في عام 2019". ملاحظات أبحاث BMC . 12 (1): 315. doi : 10.1186/s13104-019-4343-8 . PMC 6549324. PMID  31164174 . 
  19. ^ Francis WR, Wörheide G (يونيو 2017). "نسب مماثلة للإنترونات إلى التسلسل بين الجينات عبر الجينومات الحيوانية". علم الأحياء الجيني والتطور . 9 (6): 1582-1598. doi :10.1093/gbe/evx103. PMC 5534336. PMID  28633296 . 
  20. ^ Hatje K, Mühlhausen S, Simm D, Killmar M (2019). "الجينوم البشري المشفر بالبروتين: شرح الثمار المعلقة". BioEssays . 41 (11): 1900066. doi :10.1002/bies.201900066. PMID  31544971.
  21. ^ Pennisi E (سبتمبر 2012). "Genomics. ENCODE project writes eulogy for junk DNA". Science . 337 (6099): 1159–1161. doi :10.1126/science.337.6099.1159. PMID  22955811.
  22. ^ Iyer MK, Niknafs YS, Malik R, Singhal U, Sahu A, Hosono Y, et al. (مارس 2015). "مشهد الحمض النووي الريبوزي الطويل غير المشفر في النسخ البشري". Nature Genetics . 47 (3): 199–208. doi :10.1038/ng.3192. PMC 4417758. PMID  25599403 . 
  23. ^ Eddy SR (ديسمبر 2001). "جينات الحمض النووي الريبي غير المشفرة وعالم الحمض النووي الريبي الحديث". Nature Reviews Genetics . 2 (12): 919–929. doi :10.1038/35103511. PMID  11733745. S2CID  18347629.
  24. ^ Managadze D, Lobkovsky AE, Wolf YI, Shabalina SA, Rogozin IB, Koonin EV (2013). "The vast, conserved mammalian lincRNome". PLOS Computational Biology . 9 (2): e1002917. Bibcode :2013PLSCB...9E2917M. doi : 10.1371/journal.pcbi.1002917 . PMC 3585383. PMID  23468607 . 
  25. ^ Palazzo AF, Lee ES (2015). "RNA غير المشفر: ما هو الوظيفي وما هو غير المرغوب فيه؟". Frontiers in Genetics . 6 : 2. doi : 10.3389/fgene.2015.00002 . PMC 4306305. PMID  25674102. 
  26. ^ Mattick JS, Makunin IV (أبريل 2006). "RNA غير المشفر". علم الوراثة الجزيئي البشري . 15 (مواصفة رقم 1): R17–29. doi : 10.1093/hmg/ddl046 . PMID  16651366.
  27. ^ Pei B, Sisu C, Frankish A, Howald C, Habegger L, Mu XJ, et al. (2012). "The GENCODE pseudogene resource". Genome Biology . 13 (9): R51. doi : 10.1186/gb-2012-13-9-r51 . PMC 3491395. PMID  22951037 . 
  28. ^ Gilad Y, Man O, Pääbo S, Lancet D (مارس 2003). "الفقدان البشري المحدد لجينات مستقبلات الشم". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 100 (6): 3324–3327. Bibcode : 2003PNAS..100.3324G . doi : 10.1073/pnas.0535697100 . PMC 152291. PMID  12612342. 
  29. ^ ab Bernstein BE, Birney E, Dunham I, Green ED, Gunter C, Snyder M (سبتمبر 2012). "موسوعة متكاملة لعناصر الحمض النووي في الجينوم البشري". Nature . 489 (7414): 57–74. Bibcode :2012Natur.489...57T. doi :10.1038/nature11247. PMC 3439153. PMID  22955616 . 
  30. ^ بيرني إي (5 سبتمبر 2012). "ENCODE: أفكاري الخاصة". مدونة إيوان: عالم المعلومات الحيوية .
  31. ^ Stamatoyannopoulos JA (سبتمبر 2012). "ماذا يشفر جينومنا؟". Genome Research . 22 (9): 1602–1611. doi :10.1101/gr.146506.112. PMC 3431477. PMID  22955972 . 
  32. ^ كارول إس بي، جومبل إن، برودوم بي (مايو 2008). "تنظيم التطور". ساينتفك أمريكان . 298 (5): 60-67. رمز Bibcode :2008SciAm.298e..60C. doi :10.1038/scientificamerican0508-60. PMID  18444326.
  33. ^ Miller JH, Ippen K, Scaife JG, Beckwith JR (1968). "منطقة المحفز-المشغل للأوبرون lac لـ Escherichia coli". J. Mol. Biol . 38 (3): 413–420. doi :10.1016/0022-2836(68)90395-1. PMID  4887877.
  34. ^ Wright S, Rosenthal A, Flavell R, Grosveld F (1984). "تسلسلات الحمض النووي المطلوبة للتعبير المنظم عن جينات بيتا غلوبين في خلايا ابيضاض الدم الكريات الحمر لدى الفئران". Cell . 38 (1): 265–273. doi :10.1016/0092-8674(84)90548-8. PMID  6088069. S2CID  34587386.
  35. ^ Nei M, Xu P, Glazko G (فبراير 2001). "تقدير أوقات التباعد من تسلسلات البروتين المتعددة لبعض الأنواع الثديية والعديد من الكائنات الحية ذات الصلة البعيدة". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 98 (5): 2497–2502. Bibcode :2001PNAS...98.2497N. doi : 10.1073 /pnas.051611498 . PMC 30166. PMID  11226267. 
  36. ^ Loots GG, Locksley RM, Blankespoor CM, Wang ZE, Miller W, Rubin EM, et al. (أبريل 2000). "تحديد منظم إحداثيات الإنترلوكينات 4 و13 و5 من خلال مقارنات التسلسل بين الأنواع". مجلة العلوم . 288 (5463): 136–140. رمز Bibcode :2000Sci...288..136L. doi :10.1126/science.288.5463.136. PMID  10753117. ملخص محفوظ في 6 نوفمبر 2009 على موقع Wayback Machine
  37. ^ Meunier M. "Genoscope and Whitehead announce a high sequence coverage of the Tetraodon nigroviridis genome". Genoscope. مؤرشف من الأصل في 16 أكتوبر 2006. تم الاسترجاع في 12 سبتمبر 2006 .
  38. ^ Romero IG, Ruvinsky I, Gilad Y (يوليو 2012). "دراسات مقارنة للتعبير الجيني وتطور تنظيم الجينات". Nature Reviews Genetics . 13 (7): 505–516. doi :10.1038/nrg3229. PMC 4034676. PMID  22705669 . 
  39. ^ Schmidt D, Wilson MD, Ballester B, Schwalie PC, Brown GD, Marshall A, et al. (مايو 2010). "Five-vertebrate ChIP-seq reveals the evolutionary dynamics of transcription factor binding". Science . 328 (5981): 1036–1040. Bibcode :2010Sci...328.1036S. doi :10.1126/science.1186176. PMC 3008766. PMID  20378774 . 
  40. ^ Wilson MD, Barbosa-Morais NL, Schmidt D, Conboy CM, Vanes L, Tybulewicz VL, et al. (أكتوبر 2008). "نسخ خاص بالأنواع في الفئران الحاملة للكروموسوم البشري 21". مجلة العلوم . 322 (5900): 434–438. رمز Bibcode :2008Sci...322..434W. doi :10.1126/science.1160930. PMC 3717767. PMID 18787134  . 
  41. ^ Treangen TJ, Salzberg SL (يناير 2012). "Repetitive DNA and next-generation sequencing: computational challenges and solutions". Nature Reviews Genetics . 13 (1): 36–46. doi :10.1038/nrg3117. PMC 3324860. PMID 22124482  . 
  42. ^ Duitama J, Zablotskaya A, Gemayel R, Jansen A, Belet S, Vermeesch JR, et al. (مايو 2014). "تحليل واسع النطاق لتباين التكرارات المترادفة في الجينوم البشري". Nucleic Acids Research . 42 (9): 5728–5741. doi :10.1093/nar/gku212. PMC 4027155. PMID  24682812 . 
  43. ^ Pierce BA (2012). Genetics : a conceptual approach (4th ed.). New York: WH Freeman. pp. 538–540. ISBN 978-1-4292-3250-0.
  44. ^ "minisatellite, n. meanings, etymology and more | Oxford English Dictionary". www.oed.com . تم الاسترجاع في 8 أكتوبر 2023 .
  45. ^ Bennett EA, Keller H, Mills RE, Schmidt S, Moran JV, Weichenrieder O, et al. (ديسمبر 2008). "العناصر الرجعية النشطة للألومنيوم في الجينوم البشري". Genome Research . 18 (12): 1875–1883. doi :10.1101/gr.081737.108. PMC 2593586. PMID  18836035 . 
  46. ^ Liang KH, Yeh CT (2013). "شبكة تقييد التعبير الجيني بوساطة تسلسلات Alu الحسية والمضادة للحس الموجودة على الحمض النووي الريبي الرسول المشفر للبروتين". BMC Genomics . 14 : 325. doi : 10.1186/1471-2164-14-325 . PMC 3655826. PMID  23663499 . 
  47. ^ Brouha B, Schustak J, Badge RM, Lutz-Prigge S, Farley AH, Moran JV, et al. (أبريل 2003). "Hot L1s account for the bulk of retroposition in the human population". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 100 (9): 5280–5285. Bibcode :2003PNAS..100.5280B. doi : 10.1073/pnas.0831042100 . PMC 154336. PMID  12682288 . 
  48. ^ Barton NH, Briggs DE, Eisen JA, Goldstein DB, Patel NH (2007). التطور . كولد سبرينج هاربور، نيويورك: Cold Spring Harbor Laboratory Press. ISBN 978-0-87969-684-9.[ الصفحة المطلوبة ]
  49. ^ abc Kellis M, Wold B, Snyder MP, Bernstein BE, Kundaje A, Marinov GK, et al. (أبريل 2014). "تحديد عناصر الحمض النووي الوظيفية في الجينوم البشري". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 111 (17): 6131–6138. Bibcode :2014PNAS..111.6131K. doi : 10.1073/pnas.1318948111 . PMC 4035993. PMID  24753594 . 
  50. ^ Linquist S, Doolittle WF, Palazzo AF (أبريل 2020). "توضيح كلمة F في علم الجينوم". PLOS Genetics . 16 (4): e1008702. doi : 10.1371/journal.pgen.1008702 . PMC 7153884. PMID  32236092 . 
  51. ^ Doolittle WF (ديسمبر 2018). "لا يمكننا ببساطة أن نستمر في الغموض بشأن "الوظيفة". علم الأحياء الجينومي . 19 (1): 223. doi : 10.1186 /s13059-018-1600-4 . PMC 6299606. PMID  30563541. 
  52. ^ ab Graur D (2017). "DNA عديم الفائدة: الجزء عديم الوظيفة من الجينوم البشري". تطور الجينوم البشري I. دراسات تطورية. طوكيو: سبرينغر. ص. 19-60. arXiv : 1601.06047 . doi :10.1007/978-4-431-56603-8_2. ISBN 978-4-431-56603-8. S2CID  17826096.
  53. ^ ab Pena SD (2021). "نظرة عامة على الجينوم البشري: الحمض النووي المشفر والحمض النووي غير المشفر". في Haddad LA (محرر). بنية الجينوم البشري ووظيفته والاعتبارات السريرية . شام: سبرينغر نيتشر. ص 5-7. ISBN 978-3-03-073151-9.
  54. ^ Abascal F, Acosta R, Addleman NJ, Adrian J, et al. (30 July 2020). "Expanded Encyclopaedias of DNA elements in the Human and Mouse Genomes". Nature . 583 (7818): 699–710. Bibcode :2020Natur.583..699E. doi : 10.1038/s41586-020-2493-4. PMC 7410828. PMID  32728249. من الناحية التشغيلية، تُعرَّف العناصر الوظيفية بأنها سمات تسلسلية منفصلة مرتبة خطيًا تحدد المنتجات الجزيئية (على سبيل المثال، الجينات المشفرة للبروتين أو الحمض النووي الريبي غير المشفر) أو الأنشطة الكيميائية الحيوية ذات الأدوار الميكانيكية في تنظيم الجينات أو الجينوم (على سبيل المثال، المحفزات أو المعززات النسخية). 
  55. ^ Graur D (يوليو 2017). "الحد الأعلى للجزء الوظيفي من الجينوم البشري". علم الأحياء الجيني والتطور . 9 (7): 1880-1885. doi :10.1093/gbe/evx121. PMC 5570035. PMID  28854598 . ملخص الموضوع في: Le Page M (17 يوليو 2017). "ما لا يقل عن 75 في المائة من حمضنا النووي هو في الواقع مجرد قمامة عديمة الفائدة". مجلة نيوساينتست .
  56. ^ Dunham I, Kundaje A, Aldred SF, Collins PJ, Davis CA, Doyle F, et al. (The ENCODE Project Consortium) (سبتمبر 2012). "An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome". Nature . 489 (7414): 57–74. Bibcode :2012Natur.489...57T. doi :10.1038/nature11247. PMC 3439153. PMID 22955616.  مكنتنا هذه البيانات من تعيين وظائف كيميائية حيوية لـ 80% من الجينوم، وخاصة خارج مناطق ترميز البروتين المدروسة جيدًا. .
  57. ^ Andolfatto P (أكتوبر 2005). "التطور التكيفي للحمض النووي غير المشفر في ذبابة الفاكهة". مجلة نيتشر . 437 (7062): 1149–52. رمز Bibcode :2005Natur.437.1149A. doi :10.1038/nature04107. PMID  16237443. S2CID  191219.ملخص الموضوع في: "دراسة لجامعة كاليفورنيا في سان دييغو تظهر أن الحمض النووي "غير المرغوب فيه" له أهمية تطورية". ساينس ديلي . روكفيل، ماريلاند. 20 أكتوبر 2005.
  58. ^ "التحالف الدولي لتسلسل الجينوم البشري ينشر تسلسل وتحليل الجينوم البشري". المعهد الوطني لأبحاث الجينوم البشري . المعاهد الوطنية للصحة، وزارة الصحة والموارد البشرية الأمريكية. 12 فبراير 2001.
  59. ^ Pennisi E (فبراير 2001). "الجينوم البشري". مجلة العلوم . 291 (5507): 1177–1180. doi :10.1126/science.291.5507.1177. PMID  11233420. S2CID  38355565.
  60. ^ ab International Human Genome Sequencing Consortium (أكتوبر 2004). "Finishing the euchromatic sequence of the human genome". Nature . 431 (7011): 931–945. Bibcode :2004Natur.431..931H. doi : 10.1038/nature03001 . PMID  15496913.
  61. ^ مولتيني م (19 نوفمبر 2018). "الآن يمكنك تسلسل جينومك بالكامل مقابل 200 دولار فقط". Wired .
  62. ^ Saey TH (17 سبتمبر 2018). "إعادة إحصاء الجينات البشرية ترفع العدد إلى 46831 على الأقل". أخبار العلوم .
  63. ^ Alles J, Fehlmann T, Fischer U, Backes C, Galata V, Minet M, et al. (أبريل 2019). "تقدير العدد الإجمالي للميكروRNA البشرية الحقيقية". Nucleic Acids Research . 47 (7): 3353–3364. doi :10.1093/nar/gkz097. PMC 6468295. PMID  30820533 . 
  64. ^ Zhang S (28 نوفمبر 2018). "300 مليون حرف من الحمض النووي مفقودة من الجينوم البشري". الأطلسي .
  65. ^ ويد ن (23 سبتمبر 1999). "عدد الجينات البشرية وصل إلى 140 ألف جين، وهو مكسب كبير". نيويورك تايمز .
  66. ^ Ezkurdia I, Juan D, Rodriguez JM, Frankish A, Diekhans M, Harrow J, et al. (نوفمبر 2014). "تشير العديد من الأدلة إلى أنه قد يكون هناك ما يصل إلى 19000 جين ترميز بروتين بشري". علم الوراثة الجزيئي البشري . 23 (22): 5866-5878. doi :10.1093/hmg/ddu309. PMC 4204768. PMID  24939910 . 
  67. ^ Wrighton K (فبراير 2021). "ملء الفجوات بين التيلومير والتيلومير". Nature Milestones: التسلسل الجينومي : S21.
  68. ^ "علماء يتسلسلون الجينوم البشري الكامل لأول مرة". CNN . 31 مارس 2022. تم الاسترجاع 1 أبريل 2022 .
  69. ^ Zhang S (28 نوفمبر 2018). "300 مليون حرف من الحمض النووي مفقودة من الجينوم البشري". The Atlantic . تم الاسترجاع في 16 أغسطس 2019 .
  70. ^ Chaisson MJ, Huddleston J, Dennis MY, Sudmant PH, Malig M, Hormozdiari F, et al. (يناير 2015). "حل تعقيد الجينوم البشري باستخدام تسلسل الجزيء الواحد". Nature . 517 (7536): 608–611. Bibcode :2015Natur.517..608C. doi :10.1038/nature13907. PMC 4317254. PMID  25383537 . 
  71. ^ Miga KH ، Koren S، Rhie A، Vollger MR، Gershman A، Bzikadze A، et al. (سبتمبر 2020). "تجميع الكروموسوم البشري الكامل من طرف إلى طرف". Nature . 585 (7823): 79–84. Bibcode : 2020Natur.585...79M. doi :10.1038/s41586-020-2547-7. PMC 7484160. PMID  32663838. 
  72. ^ Logsdon GA, Vollger MR, Hsieh P, Mao Y, Liskovykh MA, Koren S, et al. (مايو 2021). "بنية ووظيفة وتطور الكروموسوم البشري الكامل 8". Nature . 593 (7857): 101–107. Bibcode :2021Natur.593..101L. doi :10.1038/s41586-021-03420-7. PMC 8099727. PMID  33828295 . 
  73. ^ "قائمة الجينوم – الجينوم – NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov . تم الاسترجاع في 26 يوليو 2021 .
  74. ^ NCBI . "GRCh38 – hg38 – Genome – Assembly". ncbi.nlm.nih.gov . تم الاسترجاع في 15 مارس 2019 .
  75. ^ "من خطاب حالة الاتحاد الذي ألقاه بيل كلينتون عام 2000". مؤرشف من الأصل في 21 فبراير 2017. اطلع عليه بتاريخ 14 يونيو 2007 .
  76. ^ Redon R, Ishikawa S, Fitch KR, Feuk L, Perry GH, Andrews TD, et al. (نوفمبر 2006). "التباين العالمي في عدد النسخ في الجينوم البشري". Nature . 444 (7118): 444–454. Bibcode :2006Natur.444..444R. doi :10.1038/nature05329. PMC 2669898. PMID  17122850 . 
  77. ^ "ما هو الجينوم؟". Genomenewsnetwork.org. 15 يناير 2003. تم الاسترجاع في 31 مايو 2009 .
  78. ^ "ورقة حقائق: رسم خريطة الجينوم: دليل للطريق الجيني الذي نسميه الجينوم البشري". المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية . المكتبة الوطنية الأمريكية للطب، المعاهد الوطنية للصحة. 29 مارس 2004. مؤرشف من الأصل في 19 يوليو 2010. تم الاسترجاع في 31 مايو 2009 .
  79. ^ "حول المشروع". مشروع HapMap الدولي . مؤرشف من الأصل في 15 مايو 2008. استرجاع 31 مايو 2009 .
  80. ^ "إصدار 2008: باحثون ينتجون أول خريطة تسلسلية للتنوع البنيوي واسع النطاق في الجينوم البشري". genome.gov . تم الاسترجاع في 31 مايو 2009 .
  81. ^ Kidd JM, Cooper GM, Donahue WF, Hayden HS, Sampas N, Graves T, et al. (مايو 2008). "رسم خرائط وتسلسل التباين البنيوي من ثمانية جينومات بشرية". Nature . 453 (7191): 56–64. Bibcode :2008Natur.453...56K. doi :10.1038/nature06862. PMC 2424287. PMID  18451855 . 
  82. ^ ab Abel HJ, Larson DE, Regier AA, Chiang C, Das I, Kanchi KL, et al. (يوليو 2020). "رسم خرائط وتوصيف التباين البنيوي في 17795 جينومًا بشريًا". Nature . 583 (7814): 83–89. Bibcode :2020Natur.583...83A. doi :10.1038/s41586-020-2371-0. PMC 7547914. PMID  32460305 . 
  83. ^ Gray IC, Campbell DA, Spurr NK (2000). "تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة كأدوات في علم الوراثة البشرية". علم الوراثة الجزيئي البشري . 9 (16): 2403-2408. doi : 10.1093/hmg/9.16.2403 . PMID  11005795.
  84. ^ لاي إي (يونيو 2001). "تطبيق تقنيات SNP في الطب: الدروس المستفادة والتحديات المستقبلية". أبحاث الجينوم . 11 (6): 927-929. doi : 10.1101/gr.192301 . PMID  11381021.
  85. ^ "استكمال مشروع الجينوم البشري: الأسئلة الشائعة". genome.gov . تم الاسترجاع في 31 مايو 2009 .
  86. ^ Singer E (4 سبتمبر 2007). "Craig Venter's Genome". MIT Technology Review . مؤرشف من الأصل في 7 يونيو 2011 . تم الاسترجاع في 25 مايو 2010 .
  87. ^ Pushkarev D, Neff NF, Quake SR (سبتمبر 2009). "تسلسل الجزيء الواحد لجينوم بشري فردي". Nature Biotechnology . 27 (9): 847–850. doi :10.1038/nbt.1561. PMC 4117198. PMID  19668243 . 
  88. ^ Ashley EA، Butte AJ، Wheeler MT، Chen R، Klein TE، Dewey FE، et al. (مايو 2010). "التقييم السريري الذي يتضمن جينومًا شخصيًا". لانسيت . 375 (9725): 1525–1535. doi : 10.1016 /S0140-6736(10)60452-7. PMC 2937184. PMID  20435227. 
  89. ^ Dewey FE, Chen R, Cordero SP, Ormond KE, Caleshu C, Karczewski KJ, et al. (سبتمبر 2011). "مخاطر وراثية على مراحل للجينوم الكامل في رباعية عائلية باستخدام تسلسل مرجعي رئيسي للأليل". PLOS Genetics . 7 (9): e1002280. doi : 10.1371/journal.pgen.1002280 . PMC 3174201. PMID  21935354 . 
  90. ^ "أضافت شركة Complete Genomics 29 مجموعة بيانات كاملة عالية التغطية لتسلسل الجينوم البشري إلى مستودعها الجينومي العام" (بيان صحفي).
  91. ^ العينة الأولى (17 فبراير 2010). "تسلسل جينوم ديزموند توتو كجزء من دراسة التنوع الجيني". الجارديان .
  92. ^ Schuster SC, Miller W, Ratan A, Tomsho LP, Giardine B, Kasson LR, et al. (فبراير 2010). "الجينومات الكاملة للخويسان والبانتو من جنوب أفريقيا". Nature . 463 (7283): 943–947. Bibcode :2010Natur.463..943S. doi :10.1038/nature08795. PMC 3890430. PMID  20164927 . 
  93. ^ راسموسن م، لي واي، ليندغرين إس، بيدرسن شبيبة، ألبريشتسن أ، مولتك الأول، وآخرون. (فبراير 2010). “تسلسل الجينوم البشري القديم لباليو-إسكيمو منقرض”. طبيعة . 463 (7282): 757-762. بيب كود :2010Natur.463..757R. دوى :10.1038/nature08835. بمك 3951495 . بميد  20148029. 
  94. ^ Corpas M ، Cariaso M، Coletta A، Weiss D، Harrison AP، Moran F، et al. (12 نوفمبر 2013). "مجموعة بيانات كاملة لجينوميات الأسرة في المجال العام". bioRxiv 10.1101/000216 . 
  95. ^ Corpas M (يونيو 2013). "Crowdsourcing the Corpasome". Source Code for Biology and Medicine . 8 (1): 13. doi : 10.1186/1751-0473-8-13 . PMC 3706263. PMID  23799911 . 
  96. ^ ماو كيو، سيوتلوس إس، تشانغ آر واي، بول إم بي، تشين آر، كارنيفالي بي، وآخرون (أكتوبر 2016). "تسلسلات الجينوم الكاملة والأنماط النمطية التجريبية لأكثر من 100 جينوم شخصي". جيجا ساينس . 5 (1): 42. doi : 10.1186/s13742-016-0148-z . PMC 5057367. PMID  27724973 . 
  97. ^ Cai B, Li B, Kiga N, Thusberg J, Bergquist T, Chen YC, et al. (سبتمبر 2017). "مطابقة النمط الظاهري للجينومات الكاملة: الدروس المستفادة من أربع تكرارات لمشروع الجينوم الشخصي الذي يواجه تحديات المجتمع". Human Mutation . 38 (9): 1266–1276. doi :10.1002/humu.23265. PMC 5645203. PMID 28544481  . 
  98. ^ Gonzaga-Jauregui C, Lupski JR, Gibbs RA (2012). "تسلسل الجينوم البشري في الصحة والمرض". المراجعة السنوية للطب . 63 : 35–61. doi :10.1146/annurev-med-051010-162644. PMC 3656720. PMID  22248320 . 
  99. ^ Choi M, Scholl UI, Ji W, Liu T, Tikhonova IR, Zumbo P, et al. (نوفمبر 2009). "التشخيص الجيني عن طريق التقاط الإكسوم الكامل وتسلسل الحمض النووي المتوازي الضخم". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 106 (45): 19096–19101. Bibcode :2009PNAS..10619096C. doi : 10.1073/pnas.0910672106 . PMC 2768590. PMID  19861545 . 
  100. ^ ab Narasimhan VM, Xue Y, Tyler-Smith C (أبريل 2016). "Human Knockout Carriers: Dead, Diseased, Healthy, or Improved؟". Trends in Molecular Medicine . 22 (4): 341–351. doi :10.1016/j.molmed.2016.02.006. PMC 4826344. PMID  26988438 . 
  101. ^ Saleheen D, Natarajan P, Armean IM, Zhao W, Rasheed A, Khetarpal SA, et al. (أبريل 2017). "التعديلات الجينية البشرية والتحليل الظاهري في مجموعة ذات معدل مرتفع من القرابة". Nature . 544 (7649): 235–239. Bibcode :2017Natur.544..235S. doi :10.1038/nature22034. PMC 5600291. PMID  28406212 . 
  102. ^ ab Hamosh A, Scott AF, Amberger J, Bocchini C, Valle D, McKusick VA (January 2002). "الوراثة المندلية عبر الإنترنت في الإنسان (OMIM)، قاعدة معرفة للجينات البشرية والاضطرابات الوراثية". Nucleic Acids Research . 30 (1): 52–55. doi : 10.1093/nar/30.1.52 . PMC 99152. PMID  11752252 . 
  103. ^ كاتسانيس ن (نوفمبر 2016). "استمرارية السببية في الاضطرابات الوراثية البشرية". علم الأحياء الجينومي . 17 (1): 233. doi : 10.1186/s13059-016-1107-9 . PMC 5114767. PMID  27855690 . 
  104. ^ Alekseyev YO، Fazeli R، Yang S، Basran R، Maher T، Miller NS، وآخرون. (2018). "مقدمة تسلسل الجيل التالي - كيف تعمل وماذا يمكنها أن تفعل؟". Academic Pathology . 5 : 2374289518766521. doi : 10.1177/2374289518766521 . PMC 5944141. PMID  29761157 . 
  105. ^ Wong JC (2017). "نظرة عامة على الفائدة السريرية لتسلسل الجيل التالي في التشخيص الجزيئي للاضطرابات الوراثية البشرية". في Wong LJ (المحرر). التشخيص الجزيئي السريري القائم على تسلسل الجيل التالي للاضطرابات الوراثية البشرية . شام: دار النشر سبرينغر الدولية. ص. 1-11. doi :10.1007/978-3-319-56418-0_1. ISBN 978-3-319-56416-6.
  106. ^ Fedick A, Zhang J (2017). "Next Generation of Carrier Screening". In Wong LJ (ed.). Next Generation Sequencing Based Clinical Molecular Diagnosis of Human Genetic Disorders . Cham: Springer International Publishing. ص. 339–354. doi :10.1007/978-3-319-56418-0_16. ISBN 978-3-319-56416-6.
  107. ^ Waterston RH, Lindblad-Toh K, Birney E, Rogers J, Abril JF, Agarwal P, et al. (December 2002). "Initial sequencing and comparison analysis of the mouse genome". Nature . 420 (6915): 520–562. Bibcode :2002Natur.420..520W. doi : 10.1038/nature01262 . PMID  12466850. يمكن تقدير نسبة الأجزاء الصغيرة (50–100 bp) في الجينوم الثديي التي تخضع للاختيار (التنقية) بنحو 5%. إن هذه النسبة أعلى بكثير مما يمكن تفسيره من خلال تسلسلات ترميز البروتين وحدها، مما يعني أن الجينوم يحتوي على العديد من الميزات الإضافية (مثل المناطق غير المترجمة، والعناصر التنظيمية، والجينات غير المشفرة للبروتين، والعناصر البنيوية الكروموسومية) تحت الانتقاء للوظيفة البيولوجية.
  108. ^ Birney E, Stamatoyannopoulos JA, Dutta A, Guigó R, Gingeras TR, Margulies EH, et al. (يونيو 2007). "تحديد وتحليل العناصر الوظيفية في 1% من الجينوم البشري من خلال مشروع ENCODE التجريبي". Nature . 447 (7146): 799–816. Bibcode :2007Natur.447..799B. doi :10.1038/nature05874. PMC 2212820. PMID  17571346 . 
  109. ^ The Chimpanzee Sequencing Analysis Consortium (سبتمبر 2005). "التسلسل الأولي لجينوم الشمبانزي والمقارنة بالجينوم البشري". Nature . 437 (7055): 69–87. Bibcode :2005Natur.437...69.. doi : 10.1038/nature04072 . PMID  16136131. ​​نحسب أن التباعد النوكليوتيدي على مستوى الجينوم بين الإنسان والشمبانزي يبلغ 1.23%، وهو ما يؤكد النتائج الأخيرة من دراسات أكثر محدودية.
  110. ^ The Chimpanzee Sequencing Analysis Consortium (سبتمبر 2005). "التسلسل الأولي لجينوم الشمبانزي والمقارنة بالجينوم البشري". Nature . 437 (7055): 69–87. Bibcode :2005Natur.437...69.. doi : 10.1038/nature04072 . PMID  16136131. ​​نقدر أن تعدد الأشكال يمثل 14-22% من معدل التباعد الملحوظ وبالتالي فإن التباعد الثابت هو ~1.06% أو أقل
  111. ^ Demuth JP, De Bie T, Stajich JE, Cristianini N, Hahn MW (2006). "The evolution of mammalian gene families". PLOS ONE . ​​1 (1): e85. Bibcode :2006PLoSO...1...85D. doi : 10.1371/journal.pone.0000085 . PMC 1762380 . PMID  17183716. تشير نتائجنا إلى أن البشر والشمبانزي يختلفون بنسبة 6% على الأقل (1418 من 22000 جين) في مكمل الجينات الخاص بهم، وهو ما يتناقض بشكل صارخ مع الاختلاف الذي يُستشهد به كثيرًا والذي يبلغ 1.5% بين تسلسلات النوكليوتيدات المتماثلة 
  112. ^ The Chimpanzee Sequencing Analysis Consortium (سبتمبر 2005). "التسلسل الأولي لجينوم الشمبانزي والمقارنة بالجينوم البشري". Nature . 437 (7055): 69–87. Bibcode :2005Natur.437...69.. doi : 10.1038/nature04072 . PMID  16136131. ​​نتج الكروموسوم البشري 2 عن اندماج كروموسومين أسلاف بقيا منفصلين في سلالة الشمبانزي
    أولسون إم في، فاركي إيه (يناير 2003). "تسلسل جينوم الشمبانزي: رؤى حول التطور البشري والأمراض". مراجعات الطبيعة الجينية . 4 (1): 20-28. doi :10.1038/nrg981. PMID  12509750. S2CID  205486561. التسلسل واسع النطاق لجينوم الشمبانزي أصبح وشيكًا الآن.
  113. ^ Gilad Y, Wiebe V, Przeworski M, Lancet D, Pääbo S (January 2004). "يتزامن فقدان جينات مستقبلات الشم مع اكتساب الرؤية ثلاثية الألوان الكاملة لدى الرئيسيات". PLOS Biology . 2 (1): E5. doi : 10.1371/journal.pbio.0020005 . PMC 314465. PMID  14737185. تشير نتائجنا إلى أن تدهور ذخيرة الشم حدث بالتزامن مع اكتساب الرؤية ثلاثية الألوان الكاملة لدى الرئيسيات . 
  114. ^ زيمر سي (21 سبتمبر 2016). "كيف وصلنا إلى هنا: الحمض النووي يشير إلى هجرة واحدة من أفريقيا". نيويورك تايمز . تم الاسترجاع في 22 سبتمبر 2016 .
  115. ^ نيلسن ر، أكي جيه إم، جاكوبسون م، بريتشارد جيه كيه، تيشكوف إس، ويليرسليف إي (يناير 2017). "تتبع توطين البشر في العالم من خلال علم الجينوم". نيتشر . 541 (7637): 302-310. رمز Bibcode :2017Natur.541..302N. doi :10.1038/nature21347. PMC 5772775. PMID  28102248 . 
  116. ^ سايكس ب (9 أكتوبر 2003). "الحمض النووي للميتوكوندريا والتاريخ البشري". الجينوم البشري. مؤرشف من الأصل في 7 سبتمبر 2015. تم الاسترجاع في 19 سبتمبر 2006 .
  117. ^ Misteli T (فبراير 2007). "ما وراء التسلسل: التنظيم الخلوي لوظيفة الجينوم". Cell . 128 (4): 787–800. doi : 10.1016/j.cell.2007.01.028 . PMID  17320514. S2CID  9064584.
  118. ^ بيرنشتاين بي إي، مايسنر إيه، لاندر إي إس (فبراير 2007). "الجينوم الثديي". الخلية . 128 (4): 669–681. doi : 10.1016/j.cell.2007.01.033 . PMID  17320505. S2CID  2722988.
  119. ^ Scheen AJ, Junien C (مايو-يونيو 2012). "[علم الوراثة فوق الجينية، الواجهة بين البيئة والجينات: الدور في الأمراض المعقدة]". مجلة لييج الطبية . 67 (5-6): 250-257. PMID  22891475.
يحتوي ويكي الاقتباس على اقتباسات متعلقة بـ الجينوم البشري .
يوجد في ويكيميديا ​​كومنز وسائط متعلقة بـ الكروموسومات البشرية .
  • عارض الجينوم الموضح (الإصدار 110) لـ T2T-CHM13 v2.0
  • الجينوم البشري الكامل T2T-CHM13 v2.0 (بدون فجوات)
  • مشروع متصفح الجينوم Ensembl
  • عارض بيانات الجينوم بالمكتبة الوطنية للطب (GDV)
  • متصفح جينوم جامعة كاليفورنيا سانتا كروز باستخدام T2T-CHM13 v2.0
  • Uniprot: قائمة الجينات لكل كروموسوم
  • مشروع الجينوم البشري
  • المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري
  • المكتب الوطني لعلم الجينوم الصحي العام
  • عارض الجينوم البشري البسيط

تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=الجينوم_البشري&oldid=1246548383#الجينات_المشفرة_للبروتين"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate