نقطة إعادة التركيب

تُعرف مناطق إعادة التركيب الساخنة بأنها مناطق في الجينوم تُظهر معدلات مرتفعة من إعادة التركيب مقارنةً بالمعدل الطبيعي. قد يصل معدل إعادة التركيب داخل هذه المناطق إلى مئات أضعاف معدله في المناطق المحيطة بها. ^{[ 1 ]} تنشأ مناطق إعادة التركيب الساخنة نتيجةً لارتفاع معدل تكوّن فواصل الحمض النووي في هذه المناطق، وهي تنطبق على كلٍّ من الخلايا الانقسامية والانقسامية الاختزالية . يُمكن أن يُشير هذا المصطلح إلى أحداث إعادة التركيب الناتجة عن التوزيع غير المتكافئ لفواصل الحمض النووي المزدوجة المبرمجة أثناء الانقسام الاختزالي. ^{[ 2 ]}

يُعتقد أن إعادة التركيب الميوزي عبر العبور آليةٌ تُعزز بها الخلية الانفصال الصحيح للكروموسومات المتماثلة وإصلاح تلف الحمض النووي. يتطلب العبور حدوث كسر في سلسلتي الحمض النووي، يليه غزو السلسلة المتماثلة ثم الإصلاح. ^{[ 3 ]} تُحدد مواقع بدء إعادة التركيب عادةً برسم خرائط أحداث العبور من خلال تحليل النسب أو تحليل اختلال التوازن الارتباطي . وقد حدد اختلال التوازن الارتباطي أكثر من 30,000 بؤرة ساخنة ضمن الجينوم البشري. ^{[ 3 ]} في البشر، يبلغ متوسط ​​عدد أحداث إعادة التركيب عبر العبور لكل بؤرة ساخنة عبورًا واحدًا لكل 1,300 انقسام ميوزي، ويبلغ معدل العبور في أكثر البؤر الساخنة تطرفًا عبورًا واحدًا لكل 110 انقسامات ميوزية. ^{[ 4 ]}

قد يحدث إعادة التركيب أيضًا نتيجةً لأخطاء في تضاعف الحمض النووي تؤدي إلى إعادة ترتيب الجينوم. غالبًا ما ترتبط هذه الأحداث بالأمراض. مع ذلك، يُعتقد أن إعادة ترتيب الجينوم قوة دافعة في التطور، إذ تُنتج تراكيب جينية جديدة. ^{[ 5 ]} قد تنشأ بؤر إعادة التركيب من تفاعل القوى الانتقائية التالية: فائدة تعزيز التنوع الجيني من خلال إعادة ترتيب الجينوم، إلى جانب الانتقاء الذي يعمل على الحفاظ على التراكيب الجينية المواتية. ^{[ 6 ]}

يحتوي الحمض النووي (DNA) على "مواقع هشة" ضمن تسلسله، وهي أكثر عرضة لإعادة التركيب. ترتبط هذه المواقع الهشة بتكرارات ثلاثية النوكليوتيدات التالية : CGG-CCG، وGAG-CTG، وGAA-TTC، وGCN-NGC. ^{[ 5 ]} تُحفظ هذه المواقع الهشة في الثدييات والخميرة، مما يشير إلى أن عدم الاستقرار ناتج عن شيء متأصل في البنية الجزيئية للحمض النووي، ويرتبط بعدم استقرار تكرارات الحمض النووي. ^{[ 5 ]} يُعتقد أن هذه المواقع الهشة تُشكّل بنى حلقية على الشريط المتأخر أثناء التضاعف، نتيجةً لتزاوج قواعد الحمض النووي أحادي السلسلة مع نفسه في منطقة تكرار ثلاثي النوكليوتيدات. ^{[ 5 ]} تُسبب هذه البنى الحلقية كسورًا في الحمض النووي، مما يؤدي إلى زيادة معدل إعادة التركيب في هذه المواقع. ^{[ 5 ]}

يُعتقد أيضًا أن بؤر إعادة التركيب تنشأ نتيجةً لبنية الكروموسوم ذات الترتيب الأعلى، والتي تجعل بعض مناطق الكروموسوم أكثر عرضةً لإعادة التركيب من غيرها. ^{[ 6 ]} تم تحديد موقع بدء كسر الحمض النووي المزدوج في الفئران والخميرة، ويقع عند سمة كروماتينية مشتركة: وهي مثيلة ثلاثية لليسين 4 من الهيستون H3 ( H3K4me3 ). ^{[ 3 ]}

لا يبدو أن مناطق إعادة التركيب النشطة ناتجة فقط عن ترتيب تسلسل الحمض النووي أو بنية الكروموسوم. بل قد تكون مواقع بدء إعادة التركيب النشطة مُشفّرة في الجينوم. ومن خلال مقارنة إعادة التركيب بين سلالات مختلفة من الفئران، تم تحديد الموضع Dsbc1 كموضع يُساهم في تحديد مواقع بدء إعادة التركيب في الجينوم في موقعين على الأقل من مواقع إعادة التركيب النشطة. ^{[ 3 ]} وقد حددت عملية رسم الخرائط الإضافية للعبور الموضع Dsbc1 في المنطقة من 12.2 إلى 16.7 ميجابايت من كروموسوم الفأر 17، والتي تحتوي على جين PRDM9. يُشفّر جين PRDM9 إنزيم ناقل ميثيل الهيستون في منطقة Dsbc1، مما يُقدّم دليلاً على وجود أساس وراثي غير عشوائي لمواقع بدء إعادة التركيب في الفئران. ^{[ 3 ]} يُفسر التطور السريع لجين PRDM9 الملاحظة القائلة بأن الإنسان والشمبانزي يشتركان في عدد قليل من النقاط الساخنة لإعادة التركيب، على الرغم من المستوى العالي من تطابق التسلسل. ^{[ 7 ]}

يُحفز النسخ بقوة عملية إعادة التركيب المتماثل في المناطق الوظيفية للحمض النووي ، كما لوحظ في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} ويبدو أن إعادة التركيب المرتبطة بالنسخ تعود، جزئيًا على الأقل، إلى قدرة النسخ على فتح بنية الحمض النووي وتعزيز وصول المواد الكيميائية الخارجية والمستقلبات الداخلية التي تُسبب تلفًا في الحمض النووي يُؤدي إلى إعادة التركيب . ^{[ 10 ]} تشير هذه النتائج إلى أن إعادة التركيب المرتبطة بالنسخ قد تُساهم بشكل كبير في تكوين بؤر إعادة التركيب.

يُعدّ التأشيب المتماثل شائعًا جدًا في فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA). ^{[ 12 ]} يحدث التأشيب بشكل متكرر بين الفيروسات شديدة التشابه، حيث قد توجد مواقع العبور في أي مكان عبر الجينوم، ولكن بعد ضغط الانتقاء، تميل هذه المواقع إلى التمركز في مناطق/نقاط ساخنة معينة. ^{[ 13 ]} على سبيل المثال، في الفيروسات المعوية، تم تحديد نقاط ساخنة للتأشيب عند وصلة منطقة 5'UTR مع منطقة الغلاف البروتيني، وفي بداية منطقة P2. ^{[ 14 ]} تُحيط هاتان النقطتان الساخنتان بمنطقة P1 التي تُشفّر الغلاف البروتيني. ^{[ 14 ]} في فيروسات كورونا، تُعدّ منطقة جينوم البروتين الشوكي نقطة ساخنة للتأشيب. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

• موقع تشي
• تطور
• إعادة التركيب الجيني

• توصل باحثون إلى اختلافٍ مُفاجئ بين جينومات الإنسان والشمبانزي. "على الرغم من تشابه الحمض النووي بنسبة 99% بين البشر وأقرب أقربائنا، الشمبانزي، فإن مواقع تبادل الحمض النووي بين الكروموسومات، والمعروفة باسم نقاط إعادة التركيب، تختلف اختلافًا كبيرًا. وقد نُشرت هذه النتيجة المُفاجئة في ورقة بحثية [عام 2005] في مجلة ساينس، من إعداد إحصائيين من جامعة أكسفورد وعلماء وراثة أمريكيين وهولنديين."
• ما الذي يميز مناطق إعادة التركيب الجيني؟ مقدمة عن مناطق إعادة التركيب الجيني بقلم جودي هاي، منشورة في مجلة PLoS Biology