إعادة التركيب الجيني

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
نموذج لإعادة التركيب الميوزي، يبدأ 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. أما إعادة التركيب من نوع NCO فيُعتقد أنها تحدث بشكل أساسي وفقًا لنموذج تلدين السلسلة المعتمد على التخليق (SDSA)، الموضح على اليسار. ويبدو أن معظم أحداث إعادة التركيب من نوع SDSA.

إعادة التركيب الجيني (المعروفة أيضًا بإعادة الترتيب الجيني ) هي تبادل المادة الوراثية بين الكائنات الحية المختلفة ، مما يؤدي إلى إنتاج ذرية تحمل توليفات من الصفات تختلف عن تلك الموجودة في أي من الأبوين. في حقيقيات النوى ، يمكن أن تؤدي إعادة التركيب الجيني أثناء الانقسام الاختزالي إلى مجموعة جديدة من المعلومات الوراثية التي يمكن توريثها من الآباء إلى الأبناء. تحدث معظم عمليات إعادة التركيب بشكل طبيعي، ويمكن تصنيفها إلى نوعين: (1) إعادة التركيب بين الكروموسومات ، والتي تحدث من خلال التوزيع المستقل للأليلات التي تقع مواقعها على كروموسومات مختلفة ولكنها متماثلة (التوجيه العشوائي لأزواج الكروموسومات المتماثلة في الانقسام الاختزالي الأول)؛ و(2) إعادة التركيب داخل الكروموسوم الواحد ، والتي تحدث من خلال العبور. [ 1 ]

أثناء الانقسام الاختزالي في حقيقيات النوى ، تتضمن عملية إعادة التركيب الجيني اقتران الكروموسومات المتماثلة . وقد يتبع ذلك نقل المعلومات بين الكروموسومات. قد يحدث نقل المعلومات دون تبادل مادي (حيث يتم نسخ جزء من المادة الوراثية من كروموسوم إلى آخر، دون تغيير الكروموسوم المانح) (انظر مسار SDSA - مسار التلدين المعتمد على التخليق في الشكل)؛ أو عن طريق كسر وإعادة ربط خيوط الحمض النووي ، مما يؤدي إلى تكوين جزيئات جديدة من الحمض النووي (انظر مسار DHJ في الشكل).

قد تحدث عملية إعادة التركيب أيضًا أثناء الانقسام المتساوي في حقيقيات النوى، حيث تشمل عادةً الكروماتيدات الشقيقة المتكونة بعد تضاعف الكروموسومات. في هذه الحالة، لا تُنتج تراكيب جديدة من الأليلات لأن الكروماتيدات الشقيقة عادةً ما تكون متطابقة. في الانقسام الاختزالي والانقسام المتساوي، تحدث إعادة التركيب بين جزيئات الحمض النووي المتشابهة ( التسلسلات المتماثلة ). في الانقسام الاختزالي، تتزاوج الكروموسومات المتماثلة غير الشقيقة مع بعضها البعض، لذا تحدث إعادة التركيب بشكل مميز بين الكروموسومات المتماثلة غير الشقيقة. في كل من الخلايا المنقسمة اختزاليًا والخلايا المنقسمة متساويًا، تُعد إعادة التركيب بين الكروموسومات المتماثلة آلية شائعة تُستخدم في إصلاح الحمض النووي .

تحويل الجينات - العملية التي يتم خلالها جعل التسلسلات المتماثلة متطابقة تندرج أيضًا تحت إعادة التركيب الجيني.

يحدث إعادة التركيب الجيني وإصلاح الحمض النووي عن طريق إعادة التركيب أيضًا في البكتيريا والعتائق ، التي تستخدم التكاثر اللاجنسي .

يمكن إحداث إعادة التركيب بشكل اصطناعي في بيئات المختبر ( في المختبر )، مما ينتج عنه الحمض النووي المؤتلف لأغراض تشمل تطوير اللقاحات .

إعادة التركيب V(D)J في الكائنات الحية ذات الجهاز المناعي التكيفي هو نوع من إعادة التركيب الجيني الخاص بالموقع والذي يساعد الخلايا المناعية على التنويع بسرعة للتعرف على مسببات الأمراض الجديدة والتكيف معها .

الآلية

تُحفز عملية إعادة التركيب الجيني بواسطة العديد من الإنزيمات المختلفة . تُعدّ إنزيمات إعادة التركيب إنزيمات أساسية تُحفز خطوة نقل السلسلة أثناء عملية إعادة التركيب. يُعدّ RecA ، وهو إنزيم إعادة التركيب الرئيسي الموجود في بكتيريا الإشريكية القولونية ، مسؤولاً عن إصلاح كسور الحمض النووي المزدوجة (DSBs). في الخميرة والكائنات حقيقية النواة الأخرى، يوجد إنزيمان لإعادة التركيب ضروريان لإصلاح كسور الحمض النووي المزدوجة. يُعدّ بروتين RAD51 ضروريًا لإعادة التركيب الانقسامي والاختزالي ، بينما يُعدّ بروتين إصلاح الحمض النووي DMC1 خاصًا بإعادة التركيب الاختزالي. في العتائق، يُعدّ RadA نظيرًا لبروتين RecA البكتيري.

إعادة التركيب البكتيري

تخضع البكتيريا بانتظام لعملية إعادة التركيب الجيني بثلاث طرق رئيسية:

  • التحول ، وهو امتصاص الحمض النووي الخارجي من البيئة المحيطة.
  • النقل الفيروسي، وهو نقل الحمض النووي بين البكتيريا بواسطة الفيروس.
  • الاقتران ، هو نقل الحمض النووي من بكتيريا إلى أخرى عبر التلامس بين الخلايا. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

أحيانًا يتم نقل شريط من الحمض النووي إلى الخلية المستهدفة، لكنه يفشل في النسخ أثناء انقسام الخلية المستهدفة. وهذا ما يسمى بالنقل الفاشل .

إعادة التركيب الميوزي

يُوضح الشكل الأول في هذه المقالة نموذجًا جزيئيًا لآلية إعادة التركيب الميوزي، كما قدمه أندرسون وسيكلسكي [ 6 ] . يرتبط اثنان من الكروماتيدات الأربعة الموجودة في المراحل المبكرة من الانقسام الميوزي (الطور التمهيدي الأول) ببعضهما البعض، مما يُتيح لهما التفاعل. في هذا النموذج، تبدأ عملية إعادة التركيب بكسر في سلسلتي الحمض النووي (أو فجوة) كما هو موضح في جزيء الحمض النووي (الكروماتيد) أعلى الشكل. قد تُحفز أنواع أخرى من تلف الحمض النووي عملية إعادة التركيب أيضًا. على سبيل المثال، يمكن إصلاح الرابطة المتقاطعة بين سلسلتي الحمض النووي (الناتجة عن التعرض لعامل ربط متقاطع مثل ميتوميسين سي) بواسطة آلية إعادة التركيب المتماثل.

يُنتج نوعان من المنتج المُعاد تركيبه. يُشير الجانب الأيمن إلى نوع "التقاطع" (CO)، حيث يتم تبادل المناطق المُجاورة للكروموسومات، بينما يُشير الجانب الأيسر إلى نوع "عدم التقاطع" (NCO)، حيث لا يتم تبادل المناطق المُجاورة. يتضمن نوع إعادة التركيب CO تكوينًا وسيطًا لـ "وصلتي هوليداي"، مُشار إليهما في أسفل يمين الشكل ببنيتين على شكل X، حيث يحدث في كل منهما تبادل لخيوط مفردة بين الكروماتيدين المُشاركين. يُشار إلى هذا المسار في الشكل باسم مسار DHJ (وصلة هوليداي المزدوجة).

تُنتَج المُركَّبات المُعاد تركيبها من نوع NCO (الموضحة على اليسار في الشكل) بعملية تُعرف باسم "التصاق السلاسل المعتمد على التخليق" (SDSA). ويبدو أن أحداث إعادة التركيب من نوع NCO/SDSA أكثر شيوعًا من نوع CO/DHJ. [ 7 ] لا يُسهم مسار NCO/SDSA إلا قليلًا في التباين الجيني، نظرًا لأن أذرع الكروموسومات المُحيطة بحدث إعادة التركيب تبقى في التكوين الأبوي. وبالتالي، فإن تفسيرات الوظيفة التكيفية للانقسام الاختزالي التي تُركز حصريًا على العبور غير كافية لتفسير غالبية أحداث إعادة التركيب.

التشابك

أثناء الانقسام الاختزالي، عادةً ما يسبق التشابك (اقتران الكروموسومات المتماثلة) إعادة التركيب الجيني.

العبور الكروموسومي

رسم توضيحي لتوماس هانت مورغان لعبور الطريق (1916)

في حقيقيات النوى ، يُسهّل التبادل الكروموسومي عملية إعادة التركيب الجيني أثناء الانقسام الاختزالي . وتؤدي هذه العملية إلى امتلاك النسل تركيبات جينية مختلفة عن تلك الموجودة لدى آبائهم، وقد تُنتج أحيانًا أليلات هجينة جديدة . يُؤدي إعادة ترتيب الجينات الناتج عن إعادة التركيب الجيني إلى زيادة التنوع الجيني . كما يسمح للكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا بتجنب ظاهرة "آلية مولر" ، حيث تميل جينومات الكائنات اللاجنسية إلى تراكم طفرات ضارة أكثر من الطفرات المفيدة أو المُعكسة بمرور الوقت.

تتضمن عملية العبور الكروموسومي إعادة التركيب بين الكروموسومات المزدوجة الموروثة من كل من الوالدين، وتحدث عادةً أثناء الانقسام الاختزالي . خلال الطور التمهيدي الأول (مرحلة الباكيتين)، تكون الكروماتيدات الأربعة المتاحة متراصة بإحكام. في هذه المرحلة، يمكن للمواقع المتماثلة على كروماتيدين أن تتزاوج بشكل وثيق، وقد تتبادل المعلومات الوراثية. [ 8 ]

نظرًا لانخفاض احتمالية إعادة التركيب في أي موقع على طول الكروموسوم، فإن معدل إعادة التركيب بين موقعين يعتمد على المسافة الفاصلة بينهما. لذا، بالنسبة للجينات المتباعدة بما يكفي على نفس الكروموسوم، يكون معدل العبور مرتفعًا بما يكفي لإلغاء الارتباط بين الأليلات.

أثبت تتبع حركة الجينات الناتجة عن عمليات العبور الجيني فائدته الكبيرة لعلماء الوراثة. ولأن احتمالية انفصال جينين متقاربين أقل من احتمالية انفصال جينين متباعدين، يستطيع علماء الوراثة تحديد المسافة التقريبية بين جينين على الكروموسوم إذا عرفوا معدل حدوث عمليات العبور الجيني. كما يمكن لعلماء الوراثة استخدام هذه الطريقة للاستدلال على وجود جينات معينة. تُسمى الجينات التي تبقى عادةً معًا أثناء عملية إعادة التركيب الجيني بالجينات المرتبطة . ويمكن أحيانًا استخدام أحد الجينات في زوج مرتبط كعلامة للاستدلال على وجود الجين الآخر. ويُستخدم هذا عادةً للكشف عن وجود جين مُسبب للمرض. [ 9 ]

معدل إعادة التركيب بين موقعين جينيين مُلاحظين هو قيمة العبور . وهو معدل العبور بين موقعين جينيين مرتبطين ( علامات )، ويعتمد على المسافة بين الموقعين الجينيين المُلاحظين. في ظل أي 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 . [ 5 ] [ 10 ]

اللا تكاملية والتباين في التكافؤ

انعدام التناظر الكروموسومي هو ظاهرة يغيب فيها إعادة التركيب الكروموسومي الجسدي تمامًا في أحد الجنسين من النوع. وقد وُثِّق هذا الانفصال الكروموسومي بشكل جيد في ذكور ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا ميلانوغاستر) . وتنص "قاعدة هالدين-هكسلي" على أن انعدام التناظر الكروموسومي يحدث عادةً في الجنس غير المتجانس . [ 11 ]

يحدث التباين في معدل إعادة التركيب الجيني بين الجنسين في النوع الواحد. [ 11 ] في البشر، تحتوي كل بويضة على 41.6 ± 11.3 عملية إعادة تركيب جيني في المتوسط، أي أعلى بمقدار 1.63 مرة من الحيوانات المنوية. وقد لوحظ هذا النمط المتباين بين الجنسين في معدل إعادة التركيب الجيني في العديد من الأنواع. في الثدييات، غالبًا ما يكون لدى الإناث معدلات إعادة تركيب جيني أعلى. [ 12 ]

تحويل الجينات

في عملية تحويل الجينات، يُنسخ جزء من المادة الوراثية من كروموسوم إلى آخر، دون تغيير الكروموسوم المانح. تحدث هذه العملية بتردد عالٍ في موقع إعادة التركيب أثناء الانقسام الاختزالي . وهي عملية يتم من خلالها نسخ تسلسل الحمض النووي من حلزون DNA (الذي يبقى دون تغيير) إلى حلزون DNA آخر، يتغير تسلسله. وقد دُرست عملية تحويل الجينات بكثرة في التهجينات الفطرية [ 13 ]، حيث يمكن ملاحظة نواتج الانقسامات الاختزالية الأربعة بسهولة. ويمكن تمييز أحداث تحويل الجينات بانحرافات في الانقسام الاختزالي الفردي عن نمط الانفصال الطبيعي 2:2 (مثل نمط 3:1).

إعادة التركيب غير المتجانس

يمكن أن تحدث عملية إعادة التركيب بين تسلسلات الحمض النووي التي لا تحتوي على أي تشابه في التسلسل . وهذا قد يتسبب في حدوث انتقالات كروموسومية ، مما قد يؤدي أحيانًا إلى الإصابة بالسرطان.

في الخلايا البائية

تقوم الخلايا البائية في الجهاز المناعي بعملية إعادة التركيب الجيني، والتي تُسمى تبديل فئة الغلوبولين المناعي . وهي آلية بيولوجية تُغير الجسم المضاد من فئة إلى أخرى، على سبيل المثال، من النمط المتساوي IgM إلى النمط المتساوي IgG .

إصلاح إعادة التركيب

يمكن إصلاح تلف الحمض النووي الناتج عن مجموعة متنوعة من العوامل الخارجية (مثل الأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة السينية ، وعوامل الربط الكيميائي ) عن طريق إصلاح الحمض النووي المتماثل (HRR). [ 14 ] [ 15 ] تشير هذه النتائج إلى أن تلف الحمض النووي الناجم عن العمليات الطبيعية ، مثل التعرض لأنواع الأكسجين التفاعلية التي تُعد نواتج ثانوية لعمليات الأيض الطبيعية، يُصلح أيضًا بواسطة HRR. في البشر، من المرجح أن يؤدي نقص منتجات الجينات الضرورية لـ HRR أثناء الانقسام الاختزالي إلى العقم. [ 16 ] في البشر، يزيد نقص منتجات الجينات الضرورية لـ HRR، مثل BRCA1 و BRCA2 ، من خطر الإصابة بالسرطان (انظر اضطراب نقص إصلاح الحمض النووي ).

في البكتيريا، يُعدّ التحوّل عملية نقل جيني تحدث عادةً بين خلايا فردية من النوع البكتيري نفسه. يتضمن التحوّل دمج الحمض النووي المانح في كروموسوم الخلية المستقبلة عن طريق إعادة التركيب. ويبدو أن هذه العملية تكيف لإصلاح تلف الحمض النووي في كروموسوم الخلية المستقبلة بواسطة إصلاح الحمض النووي المتماثل. [ 17 ] قد يُفيد التحوّل البكتيريا الممرضة من خلال السماح بإصلاح تلف الحمض النووي، لا سيما التلف الذي يحدث في البيئة الالتهابية المؤكسدة المرتبطة بعدوى العائل.

عندما يُصيب فيروسان أو أكثر، يحمل كل منهما أضرارًا جينومية قاتلة، نفس الخلية المضيفة، غالبًا ما تتزاوج جينومات الفيروسات وتخضع لعملية إصلاح الحمض النووي المتماثل (HRR) لإنتاج ذرية قابلة للحياة. تُعرف هذه العملية باسم إعادة تنشيط التعدد، وقد دُرست في عاثيات لامدا وT4 ، [ 18 ] بالإضافة إلى العديد من الفيروسات الممرضة. في حالة الفيروسات الممرضة، قد تكون إعادة تنشيط التعدد ميزة تكيفية للفيروس، إذ تسمح بإصلاح تلف الحمض النووي الناتج عن التعرض للبيئة المؤكسدة التي تتكون أثناء إصابة المضيف. [ 17 ] انظر أيضًا: إعادة الترتيب .

في الفيروسات

تتمتع العديد من فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) بالقدرة على إعادة التركيب الجيني عند وجود جينومين فيروسيين على الأقل في نفس الخلية المضيفة. [ 19 ] [ 20 ] وتُعدّ إعادة التركيب مسؤولة إلى حد كبير عن تنوّع فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) وقدرتها على التهرب من الجهاز المناعي. [ 21 ] كما أن بعض فيروسات الحمض النووي (DNA)، مثل العاثية T4 (dsDNA)، قادرة أيضاً على إعادة التركيب. [ 22 ]

يبدو أن إعادة التركيب في فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) آلية تكيفية للتعامل مع تلف الجينوم، [ 19 ] كما يتضح في عملية إعادة التنشيط المتعدد (MR) المعروفة . تميل إصابة الخلايا الحيوانية إلى إحداث التهاب وإنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية ، مما قد يُلحق الضرر بالجينوم الفيروسي. [ 23 ] وقد اقتُرح في الأصل تبديل السلاسل القالبية أثناء تضاعف الجينوم، والذي يُشار إليه بإعادة التركيب الاختياري للنسخ، لتفسير الارتباط الإيجابي لأحداث إعادة التركيب على مسافات قصيرة في الكائنات الحية ذات جينوم الحمض النووي (انظر أعلاه، مسار SDSA ). [ 22 ]

قد يحدث إعادة التركيب بشكل غير متكرر بين فيروسات من أنواع مختلفة تصيب الخلية نفسها. يجمع الفيروس المُعاد تركيبه الناتج مزيجًا من المادة الجينية من كلا الفيروسين. عندما يحدث هذا النوع من إعادة التركيب في حيوان، تكون النتيجة أحيانًا فيروسًا قادرًا على إصابة البشر بكفاءة، مما يؤدي إلى تفشي المرض. [ 24 ]

الحمض النووي

في العاثية T4 (ذات الحمض النووي المزدوج)، تحدث عملية إعادة التركيب عن طريق إصلاح إعادة التركيب المتماثل. ويبدو أن فيروسات الحمض النووي المزدوج الأخرى المعروفة بخضوعها لإصلاح إعادة التركيب تستخدم آلية مماثلة؛ وتشمل هذه الفيروسات: الفيروسات الغدية (مثل الفيروس الغدي ) ، والفيروسات الهربسية (مثل فيروس الهربس البسيط )، والفيروسات الورمية المتعددة (مثل فيروس القرود 40 )، والفيروسات الجدري (مثل فيروس الوقس ). [ 23 ]

الحمض النووي الريبي المزدوج

من المعروف أن فيروسات dsRNA Reovirales ، التي تشمل فيروسات الريو التي تسبب الإسهال عند الأطفال، تخضع لعملية MR. [ 23 ]

(+)ssRNA

في عائلة الفيروسات البيكورناوية ، التي تضم الفيروسات المعوية (بما فيها فيروس شلل الأطفال )، يبدو أن إعادة تركيب الحمض النووي الريبي (RNA) قوة دافعة رئيسية في تحديد بنية الجينوم ومسار التطور الفيروسي. [ 25 ] عند تضاعف جينوم الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة الموجب (+)ssRNA ، يكون إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي الريبي (RdRp) الخاص بفيروس شلل الأطفال قادرًا على إجراء إعادة التركيب. ويبدو أن إعادة التركيب تحدث عبر آلية اختيار النسخة، حيث يقوم إنزيم RdRp بتبديل قوالب الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة الموجب (+)ssRNA أثناء تخليق السلسلة السالبة. [ 26 ]

تضم عائلة Tombusviridae فيروسات نباتية مثل فيروسات كارمو وفيروسات تومبوس . ويحدث إعادة التركيب أيضًا عن طريق تبديل سلسلة الحمض النووي الريبوزي المعتمد على الحمض النووي الريبوزي (RdRp). [ 27 ]

فيروسات كورونا

تمثيل تخطيطي للبنية الثانوية لـ s2m RNA، مع الإشارة إلى التفاعلات الهيكلية الثلاثية على أنها اتصالات بعيدة المدى.

يبدو أن إعادة التركيب الجيني قوة دافعة رئيسية في تحديد التباين الجيني داخل فيروسات كورونا، فضلاً عن قدرة أنواع فيروسات كورونا على الانتقال من مضيف إلى آخر، وفي حالات نادرة، ظهور أنواع جديدة، على الرغم من أن آلية إعادة التركيب الجيني غير واضحة. [ 24 ] وخاصة في فيروسات كورونا، قد تحدث إعادة التركيب الجيني حتى بين المجموعات التطورية المتباعدة (الأجناس الفرعية)، وذلك بسبب آلية النسخ المميزة لها، والتي تتضمن جزيئات mRNA فرعية تتكون عن طريق تبديل القالب. [ 28 ] [ 29 ] [ 24 ]

يحتوي جين البروتين الشوكي لفيروس كورونا، المسؤول عن ترميز البروتين الشوكي اللازم لدخول الخلايا، على مناطق حساسة لإعادة التركيب المتماثل وغير المتماثل بين السلالات المختلفة. وهذا يسمح للفيروسات بتبادل جيناتها الشوكية بفعالية، مما يحدد أنواع الخلايا والأنواع المستهدفة. [ 29 ]

فيروس سارس-كوف-2

في أوائل عام 2020، أظهرت العديد من التسلسلات الجينومية لعزلات فيروس SARS-CoV-2 الأسترالية حذفًا أو طفرات (29742G>A أو 29742G>U؛ "G19A" أو "G19U") في منطقة s2m، مما يشير إلى احتمال حدوث إعادة تركيب الحمض النووي الريبوزي (RNA) في هذا العنصر. وقد تم التنبؤ بأن المواقع 29742G("G19") و29744G("G21") و29751G("G28") تمثل نقاطًا ساخنة لإعادة التركيب. [ 30 ] خلال الأشهر الأولى من جائحة كوفيد-19، يُعتقد أن حدث إعادة التركيب هذا كان خطوة حاسمة في تطور قدرة فيروس SARS-CoV-2 على إصابة البشر. [ 31 ] أكد تحليل عدم التوازن الارتباطي أن إعادة تركيب الحمض النووي الريبوزي (RNA) مع الطفرة 11083G > T ساهمت أيضًا في زيادة الطفرات بين النسل الفيروسي. تشير النتائج إلى أن الطفرة 11083G > T لفيروس SARS-CoV-2 انتشرت خلال فترة الحجر الصحي على متن سفينة Diamond Princess ، ونشأت من خلال إعادة تركيب الحمض النووي الريبوزي (RNA) من جديد تحت ضغط الانتقاء الإيجابي. في ثلاثة مرضى على متن سفينة Diamond Princess ، وُجدت طفرتان، 29736G > T و29751G > T (G13 وG28)، في النمط الشبيه بالحلقة الجذعية الثانية 3′ لفيروس كورونا (s2m) الخاص بفيروس SARS-CoV-2. على الرغم من أن s2m يُعتبر نمطًا محفوظًا للغاية في المنطقة غير المترجمة 3′ بين العديد من أنواع فيروسات كورونا، إلا أن هذه النتيجة تشير أيضًا إلى أن s2m الخاص بفيروس SARS-CoV-2 هو بؤرة ساخنة لإعادة تركيب الحمض النووي الريبوزي (RNA) / الطفرات. [ 32 ]

أظهرت الملاحظات الأولية أن النمط الكامل لارتباط مستقبلات فيروس SARS-CoV-2 قد تم إدخاله عن طريق إعادة التركيب من فيروسات كورونا الموجودة في حيوان البنغول . [ 33 ] ومع ذلك، دحضت تحليلات أكثر شمولاً لاحقاً هذا الاقتراح، وأظهرت أن فيروس SARS-CoV-2 قد تطور على الأرجح داخل الخفافيش فقط، مع إعادة تركيب ضئيلة أو معدومة. [ 34 ] [ 35 ]

(-)ssRNA

من المعروف أن فيروسات Orthomyxoviridae (التي تشمل فيروس الإنفلونزا ) تخضع لعملية إعادة التركيب الجيني، [ 23 ] على الرغم من أن إعادة التركيب الجيني في هذه الحالة قد تكون ناتجة عن مزيج من إعادة الترتيب وإعادة التركيب داخل القطعة. [ 36 ]

ssRNA-RT

يحدث إصلاح الحمض النووي الريبوزي (MR) في الفيروسات القهقرية ، وتحديدًا في فيروس نقص المناعة البشرية (HIV ). [ 23 ] يبدو أن تلف جينوم الحمض النووي الريبوزي (RNA) يُتجنب أثناء النسخ العكسي عن طريق تبديل السلسلة (إعادة التركيب الاختياري للنسخ) بين نسختين تالفتين من جينوم الحمض النووي الريبوزي أحادي السلسلة (ssRNA). [ 37 ] [ 23 ] يحمل فيروس نقص المناعة البشرية نسختين من جينومه في كل فيريون، مما يُرجح أنه يُساعد في جعل هذا الإصلاح ممكنًا. [ 23 ]

يُسهم التفاعل الجيني بين سلالات فيروس نقص المناعة البشرية المتباينة في تطور التنوع الجيني. ولتحقيق ذلك، يجب أن يُصيب فيروسان مختلفان من فيروس نقص المناعة البشرية الخلية نفسها، مما يؤدي إلى تكوين فيروس هجين يحمل جينومين مختلفين. وعندما يُصيب هذا الفيروس الهجين خلية أخرى، يُمكن أن يحدث التفاعل الجيني داخل تلك الخلية. ومن المرجح أن يُسهم هذا النوع من التفاعل الجيني في مقاومة الأدوية، وربما يُساعد في التهرب من الجهاز المناعي. [ 23 ]

دور إعادة التركيب في نشأة الحياة

أشار نواك وأوتسوكي [ 38 ] إلى أن نشأة الحياة ( التكوين التلقائي ) هي أيضًا نشأة التطور البيولوجي . وأوضحا أن جميع أشكال الحياة المعروفة على الأرض تقوم على البوليمرات الحيوية، واقترحا أن أي نظرية لنشأة الحياة يجب أن تتضمن بوليمرات حيوية تعمل كناقلات للمعلومات ومحفزات. وجادل ليمان [ 39 ] بأن إعادة التركيب كانت تطورًا قديمًا قدم نشأة الحياة نفسها. واقترح سمايل وآخرون [ 40 ] أنه في الأرض البدائية، لعبت إعادة التركيب دورًا رئيسيًا في انتشار البوليمرات المعلوماتية القصيرة في البداية (يُفترض أنها الحمض النووي الريبي RNA ) التي كانت بمثابة السلائف للحياة.

الهندسة الوراثية

في الهندسة الوراثية ، يُشير مصطلح إعادة التركيب أيضًا إلى إعادة تركيب أجزاء متباينة من الحمض النووي (DNA)، غالبًا من كائنات حية مختلفة، مما يُنتج ما يُسمى بالحمض النووي المُعاد تركيبه . ومن أبرز الأمثلة على استخدام إعادة التركيب الجيني استهداف الجينات ، الذي يُمكن استخدامه لإضافة جينات أو حذفها أو تغييرها في الكائن الحي. تُعد هذه التقنية مهمة للباحثين في مجال الطب الحيوي لأنها تُتيح لهم دراسة تأثيرات جينات مُحددة. كما تُطبق التقنيات القائمة على إعادة التركيب الجيني في هندسة البروتينات لتطوير بروتينات جديدة ذات أهمية بيولوجية.

وتشمل الأمثلة التكامل بوساطة إنزيمات التقييد ، وتجميع جيبسون ، واستنساخ البوابة الذهبية .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ دالي، إم جيه؛ مينتون، كيه دبليو (أكتوبر 1995). "إعادة التركيب بين الكروموسومات في بكتيريا دايينوكوكس راديودورانس شديدة المقاومة للإشعاع" . مجلة علم البكتيريا . 177 (19): 5495-5505 . Bibcode : 1995JBact.177.5495D . doi : 10.1128/jb.177.19.5495-5505.1995 . ISSN 0021-9193 . PMC 177357. PMID 7559335 .   
  2. ^ باجروفيتش ك، ييفريتش-كاوسيفيتش أ، هادزيسيليموفيتش ر، محرران. (2005). استخدام الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية . معهد الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية (INGEB) في سراييفو. رقم ISBN 9958-9344-1-8.
  3. ↑ ألبرتس ب، جونسون أ، لويس ج، راف م، روبرتس ك (2002). البيولوجيا الجزيئية للخلية ( الطبعة الرابعة). جارلاند ساينس. ISBN  0-8153-4072-9.
  4. ↑ كينغ آر سي، سترانسفيلد دبليو دي (1998). قاموس علم الوراثة . نيويورك، أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 0-19-50944-1-7.
  5. 1 2 ريجر آر إم، جرين إم إم (1976). معجم علم الوراثة وعلم الوراثة الخلوية: الكلاسيكي والجزيئي . هايدلبرغ - نيويورك: سبرينغر-فيرلاغ. ISBN 3-540-07668-9.
  6. ↑ أندرسن إس إل، سيكلسكي جيه (ديسمبر 2010). "إعادة التركيب الميوزي مقابل إعادة التركيب الميتوزي: مساران مختلفان لإصلاح انقطاع الحمض النووي المزدوج: تنعكس الوظائف المختلفة لإصلاح انقطاع الحمض النووي المزدوج الميوزي مقابل الميتوزي في استخدام مسارات مختلفة ونتائج مختلفة" . BioEssays . 32 ( 12): 1058-66 . doi : 10.1002/bies.201000087 . PMC 3090628. PMID 20967781 .  
  7. ↑ 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 . PMC 1657055. PMID 17166055 .  
  8. ↑ ألبرتس ب (2002). البيولوجيا الجزيئية للخلية، الطبعة الرابعة . نيويورك: جارلاند ساينس. ISBN 978-0-8153-3218-3.
  9. ↑ "الوصول إلى التميز" . العبور: إعادة التركيب الجيني . مركز موارد المتحف الوطني للصحة . تم الاسترجاع في 23 فبراير 2011 .
  10. ↑ كينغ آر سي، سترانسفيلد دبليو دي (1998). قاموس علم الوراثة . نيويورك، أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 0-19-509442-5.
  11. 1 2 لينورماند تي (فبراير 2003). " تطور الازدواج الجنسي في إعادة التركيب" . علم الوراثة . 163 (2): 811-22 . doi : 10.1093/genetics/163.2.811 . PMC 1462442. PMID 12618416 .  
  12. ↑ أوتوليني، كريستيان س.؛ نيونهام، لويز ج.؛ كاباليو، أنطونيو؛ ناتيسان، سينثيلكومار أ.؛ جوشي، هريشيكيش أ.؛ سيمادومو، دانيلو؛ غريفين، دارين ك.؛ سيج، كارين؛ سامرز، مايكل س.؛ ثورنهيل، آلان ر.؛ هاوسورث، إليزابيث؛ هربرت، أليكس د.؛ رينزي، لورا؛ أوبالدي، فيليبو م.؛ هانديسايد، آلان هـ. (يوليو 2015). "خرائط على مستوى الجينوم لإعادة التركيب وانفصال الكروموسومات في البويضات والأجنة البشرية تُظهر اختيارًا لمعدلات إعادة التركيب الأمومية" . علم الوراثة الطبيعية . 47 (7): 727-735 . doi : 10.1038/ng.3306 . ISSN 1546-1718 . PMC 4770575 . PMID 25985139 .   
  13. ↑ ستايسي كيه إيه (1994). "إعادة التركيب". في كيندرو جيه، لورانس إي (محرران). موسوعة البيولوجيا الجزيئية . أكسفورد: بلاكويل ساينس. ص 945-950 . 
  14. ↑ بيكر، بي إس، بويد، جيه بي، كاربنتر، إيه تي، غرين، إم إم، نغوين، تي دي، ريبول، بي، سميث، بي دي (نوفمبر 1976). "الضوابط الجينية لإعادة التركيب الميوزي واستقلاب الحمض النووي الجسدي في ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا ميلانوغاستر)" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 73 (11): 4140-4144 . Bibcode : 1976PNAS...73.4140B . doi : 10.1073/pnas.73.11.4140 . PMC 431359. PMID 825857 .  
  15. ↑ بويد جيه بي (1978). "إصلاح الحمض النووي في ذبابة الفاكهة ". في هاناوالت بي سي، فريدبيرغ إي سي، فوكس سي إف (محررون). آليات إصلاح الحمض النووي . نيويورك: أكاديميك برس. ص 449-452 . 
  16. ↑ جاليتزكا د، وايس إي، كولشميدت ن، بيتز أو، شتاين ر، هاف ت (أبريل 2007). "تعبير جينات إصلاح الحمض النووي الجسدي في خصيتي الإنسان". مجلة الكيمياء الحيوية الخلوية . 100 (5): 1232-1239 . doi : 10.1002/jcb.21113 . PMID 17177185. S2CID 23743474 .  
  17. 1 2 ميشود، ر. إي.، بيرنشتاين، هـ.، نيديلكو، أ. م. (مايو 2008). "القيمة التكيفية للجنس في مسببات الأمراض الميكروبية" (ملف PDF) . العدوى، علم الوراثة والتطور . 8 (3): 267-285 . Bibcode : 2008InfGE...8..267M . doi : 10.1016/j.meegid.2008.01.002 . PMID 18295550. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 11 مايو 2020. تم الاسترجاع بتاريخ 29 يوليو 2013 . 
  18. ↑ بيرنشتاين ، سي (مارس 1981). "إصلاح الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين في العاثيات" . مراجعات علم الأحياء الدقيقة . 45 (1): 72-98 . doi : 10.1128/MMBR.45.1.72-98.1981 . PMC 281499. PMID 6261109 .  
  19. ١ ٢ بار جيه إن، فيرنز آر (يونيو ٢٠١٠). "كيف تحافظ فيروسات الحمض النووي الريبي على سلامة جينومها" . مجلة علم الفيروسات العام . ٩١ (الجزء ٦): ١٣٧٣-١٣٨٧ . doi : 10.1099/vir.0.020818-0 . PMID 20335491 . 
  20. ↑ سيمون-لوريير، إتيان؛ هولمز، إدوارد سي. (أغسطس 2011). "لماذا تتحد فيروسات الحمض النووي الريبي؟" . مجلة نيتشر ريفيوز مايكروبيولوجي . 9 (8): 617-626 . doi : 10.1038/nrmicro2614 . ISSN 1740-1526 . PMC 3324781. PMID 21725337 .   
  21. ↑ راوسون جيه إم، نيكولايتشيك أو إيه، كيلي بي إف، باثاك في كيه، هو دبليو إس (نوفمبر 2018). "إعادة التركيب ضرورية لتكاثر فيروس نقص المناعة البشرية من النوع الأول بكفاءة والحفاظ على سلامة الجينوم الفيروسي" . مجلة أبحاث الأحماض النووية . 46 (20): 10535-10545 . doi : 10.1093/nar/gky910 . PMC 6237782. PMID 30307534 .  
  22. 1 2 بيرنشتاين هـ (1962). "حول آلية إعادة التركيب داخل الجين. الجزء الأول: منطقة rII من العاثية T4". مجلة البيولوجيا النظرية . 3 (3): 335-353 . Bibcode : 1962JThBi...3..335B . doi : 10.1016/S0022-5193(62)80030-7 .
  23. 1 2 3 4 5 6 7 8 بيرنشتاين هـ، بيرنشتاين س، ميشود ر.إي (يناير 2018). "الجنس في مسببات الأمراض الميكروبية" . العدوى، علم الوراثة والتطور . 57 : 8-25 . Bibcode : 2018InfGE..57....8B . doi : 10.1016/j.meegid.2017.10.024 . PMID 29111273 . 
  24. 1 2 3 سو إس، وونغ جي، شي دبليو، ليو جي، لاي إيه سي، تشو جي، ليو دبليو، بي واي، غاو جي إف (يونيو 2016). "علم الأوبئة، وإعادة التركيب الجيني، وإمراضية فيروسات كورونا" . اتجاهات في علم الأحياء الدقيقة . 24 (6): 490-502 . doi : 10.1016/j.tim.2016.03.003 . PMC 7125511. PMID 27012512 .  
  25. ↑ موسلين سي، ماك كاين أ، بيسود م، بلونديل ب، ديلبيرو ف (سبتمبر 2019). "إعادة التركيب في الفيروسات المعوية: عملية تطورية معيارية متعددة الخطوات" . الفيروسات . 11 ( 9): 859. doi : 10.3390/v11090859 . PMC 6784155. PMID 31540135 .  
  26. ↑ كيركيغارد ك، بالتيمور د (نوفمبر 1986). " آلية إعادة تركيب الحمض النووي الريبي في فيروس شلل الأطفال" . الخلية . 47 (3): 433-443 . doi : 10.1016/0092-8674(86)90600-8 . PMC 7133339. PMID 3021340 .  
  27. ↑ تشنغ سي بي، ناجي بي دي (نوفمبر 2003). "آلية إعادة تركيب الحمض النووي الريبي في فيروسات كارمو وتومبوس: دليل على تبديل القالب بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي الريبي في المختبر" . مجلة علم الفيروسات . 77 (22): 12033-47 . doi : 10.1128/jvi.77.22.12033-12047.2003 . PMC 254248. PMID 14581540 .  
  28. ↑ غراهام، راشيل ل.؛ ديمينغ، دامون ج.؛ ديمينغ، ميغان إي.؛ يونت، بويد ل.؛ باريك، رالف س. (ديسمبر 2018). "تقييم فيروس كورونا المقاوم لإعادة التركيب كمنصة لقاح قابلة للتطبيق على نطاق واسع وسريعة التنفيذ" . مجلة كوميونيكيشنز بيولوجي . 1 (1): 179. doi : 10.1038/s42003-018-0175-7 . ISSN 2399-3642 . PMC 6206136. PMID 30393776 .   
  29. 1 2 نيكولايديس، ماريوس؛ ماركولاتوس، بانايوتيس؛ فان دي بير، إيف؛ أوليفر، ستيفن جي؛ أموتزياس، غريغوريوس دي (2021-10-12). هيب، كريستال (محرر). "منطقة جين سبايك هي بؤرة ساخنة لإعادة التركيب المتماثل وغير المتماثل بين الأنماط في جينومات فيروس كورونا" . علم الأحياء الجزيئي والتطور . 39 msab292. doi : 10.1093/molbev/msab292 . ISSN 0737-4038 . PMC 8549283. PMID 34638137 .   
  30. ↑ يه تي واي، كونتريراس جي بي (يوليو 2020). "الطفرات الفيروسية الناشئة في أستراليا تشير إلى حدث إعادة تركيب الحمض النووي الريبي في جينوم فيروس سارس-كوف-2" . المجلة الطبية الأسترالية . 213 (1): 44-44.e1. doi : 10.5694/mja2.50657 . PMC 7300921. PMID 32506536 .  
  31. ↑ وانغ هـ، بايبس ل، نيلسن ر (2021). "الطفرات المترادفة والتطور الجزيئي لأصول فيروس سارس-كوف-2" . تطور الفيروس . 7 veaa098. bioRxiv 10.1101/2020.04.20.052019 . doi : 10.1093/ve/ veaa098 . PMC 7798566. PMID 33500788 .   
  32. ↑ يه تي واي، كونتريراس جي بي (1 يوليو 2021). "انتقال الفيروس وديناميكيات تطور فيروس سارس-كوف-2 في الحجر الصحي على متن السفن" . نشرة منظمة الصحة العالمية . 99 (7): 486-495 . doi : 10.2471/BLT.20.255752 . PMC 8243027. PMID 34248221 .  
  33. ↑ Li X، Giorgi EE، Marichannegowda MH، Foley B، Xiao C، Kong XP، Chen Y، Gnanakaran S، Korber B، Gao F (يوليو 2020). "ظهور فيروس SARS-CoV-2 من خلال إعادة التركيب والانتقاء القوي للتنقية" . تقدم العلوم . 6 (27) eabb9153. بيب كود : 2020SciA....6.9153L . دوى : 10.1126/sciadv.abb9153 . بمك 7458444 . بميد 32937441 .  
  34. ↑ بوني إم إف، ليمي بي، جيانغ إكس، لام تي تي، بيري بي دبليو، كاستو تي إيه، وآخرون . (نوفمبر 2020). "الأصول التطورية لسلالة فيروس سارس-كوف-2 المسببة لجائحة كوفيد-19" . مجلة نيتشر مايكروبيولوجي . 5 (11): 1408-1417 . Bibcode : 2020NatMb...5.1408B . doi : 10.1038/s41564-020-0771-4 . hdl : 20.500.11820/222bb9b9-2481-4086-bd22-f0b200930bef . PMID 32724171 .  
  35. ↑ نيتشز آر واي، ماكجي إم دي، كيربيدس إن سي (نوفمبر 2020). "لا ينبغي اعتبار إعادة التركيب أمرًا ثانويًا" . مجلة نيتشر ريفيوز. علم الأحياء الدقيقة . 18 (11): 606. doi : 10.1038/s41579-020-00451-1 . PMC 7503439. PMID 32958891 .  
  36. ↑ هاو، و. (1 أغسطس 2011). " دليل على إعادة التركيب المتماثل داخل القطعة في فيروس الإنفلونزا أ" . جين . 481 (2): 57-64 . doi : 10.1016/j.gene.2011.04.012 . PMC 7127770. PMID 21571048 .  
  37. ↑ هو، و.س.، وتيمين، هـ.م. (نوفمبر 1990). "إعادة التركيب الفيروسي العكسي والنسخ العكسي". مجلة ساينس . 250 (4985): 1227-1233 . رمز Bibcode : 1990Sci...250.1227H . doi : 10.1126/science.1700865 . PMID 1700865 . 
  38. ↑ نواك، مارتن أ.؛ أوتسوكي، هيساشي (30-09-2008). "الديناميكيات ما قبل التطور وأصل التطور" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 105 ( 39): 14924-14927 . Bibcode : 2008PNAS..10514924N . doi : 10.1073/pnas.0806714105 . ISSN 0027-8424 . PMC 2567469. PMID 18791073 .   
  39. ↑ ليمان، نايلز (2003). " حجة على قدم عملية إعادة التركيب". مجلة التطور الجزيئي . 56 (6): 770-777 . Bibcode : 2003JMolE..56..770L . doi : 10.1007/s00239-003-2454-1 . PMID 12911039. S2CID 33130898 .  
  40. ↑ سمايل، بنديكت أ.؛ كليفتون، برايس إي.؛ ميزوتشي، ريو؛ ليمان، نايلز (2019). "الظهور التلقائي للتنوع الجيني في تجمعات الحمض النووي الريبوزي من خلال آليات إعادة التركيب المتعددة" . الحمض النووي الريبوزي . 25 (4): 453-464 . doi : 10.1261/rna.068908.118 . PMC 642629. PMID 30670484 .  

المجال العام تتضمن هذه المقالة مواداً متاحة للعموم من موقع Science Primer التابع للمركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI ) . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 8 ديسمبر 2009.