نقص در ژن Filaggrin موجب بروز آلرژی کودکان به بادام زمینی می شود

پژوهشگران علوم پزشکی  می گویند نقص ژنتیکی کشف کرده اند که می تواند خطر بروز آلرژی کودکان به بادام زمینی را سه برابر افزایش دهد.  
   
 
به گزارش خبرنگار سایت پزشکان بدون مرز  به نقل از یونایتدپرس  ،   گروهی از محققان کانادایی، انگلیسی ، ایرلندی و هلندی به سرپرستی دانشگاه دوندی در اسکاتلند می گویند، پیش از این، نقش این نقص ژنی در بروز اگزما و آسم فاش شده بود.
این ژن که Filaggrin نام دارد به پوست کمک می کند مانع محافظی در برابر مواد محرک و آلرژی زا باشد اما بروز نقص در آن می تواند این عملکرد را کاهش دهد و به مواد محرک و آلرژی اجازه می دهدکه به بدن یورش ببرند و گستره وسیعی از بیماری های آلرژیک را ایجاد کنند.
آلرژی به بادام زمینی که جان کودکان را تهدید می کند در حال حاضر یک تا دو درصد کودکان انگلیسی را مبتلا کرده است.
بیماری های آلرژیک اغلب در خانواده ها مشاهده می شوند که این امر نشان می دهد که عوامل ژنتیکی در بروز این بیماری ها نقش مهمی را ایفا می کنند.
نتایج این بررسی ها در نشریه آلرژی و ایمنولوژی بالینی منتشر شده است.

كراسينگ اور

كراسينگ اور

در ميوز I، هنگام جفت شدن كروموزوم‌هاي همتا و ايجاد تتراد، گاهي قطعه‌اي از يك كروموزوم با قطعه‌ي متناظر خود در كروموزوم همتا مبادله مي‌شود. اين پديده را كراسينگ اور مي‌گويند.


 

 

اگر قطعات مبادله شده حاوي الل‌هاي متفاوتي باشند، تركيب جديدي از الل‌ها به‌وجود مي‌آيد.

تلومر

کارکرد و ویژگی های تلومر

انتهای مولکول خطی که بطور معمول چسبنده می‌باشد با حضور تلومر و ساختمان آن این چسبندگی را از دست می‌دهد. از این رو تلومر مانند سپری کروموزم را از ایجاد پیوستگی‌های نابجا و غیر صحیح و تخریب به‌وسیله آنزیمهای اگزونوکلئاز سلول محافظت می‌نماید. همچنین، مشخص شده است که تلومر درمکان یابی و جایگیری کروموزم در هسته و خاموشی انتخابی ژن‌های مجاور خود، ایفای نقش می‌کند علاوه برا ین، تلومر نقش اساسی دیگری در ابتدای سنتز خود ایفا می‌کند که در ارتباط با رونویسی می‌باشد. در واقع در انتهای یک DNA خطی کار آنزیم های همانند ساز در رشته پیرو به مشکل برخورد می‌کند چرا که این آنزیم‌ها برای برداشتن آخرین پرایمر و قراردادن آخرین بازها، پایانه 'OH۳- را در اختیار ندارند. آنزیم تلومراز        (Telomerase) این مشکل را با ستنز تلومر حل می‌کند.

ادامه نوشته

معرفی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری

تاريخچه و اهداف پژوهشگاه

 توجه به علم و تكنولوژي براي دستيابي به پيشرفت و استقلال واقعي از عناصر اساسي فرهنگ جهان معاصر به شمار مي آيد ، بي شك، شناخت درست علوم و فنون جديد و كاربرد آنها و همچنين انجام پژوهشهاي متناسب با نيازهاي جامعه، عامل اصلي رشد و توسعه فرهنگي ، اجتماعي ، صنعتي و اقتصادي است . بديهي است كه بدون توجه به اين امر، تحقق اهداف آموزش و پژوهشي به نحو مقتضي (مطلوب ) امكان پذير نخواهد بود. بنابر اين، بين پيشرفتهاي علمي و فني از يك سو و رشد و توسعه فراگير و پويا از سوي ديگر رابطه اي مستقيم و ناگسستني برقرار است.
پژوهشهاي مستمر علمي ، در قلمروهاي مختلف دانش بشري طبيعتاً تحولاتي را ايجاد مي كند وافقهاي جديد و روشني را براي دسترسي به فرآورده هاي بديع و بي سابقه پيش روي قرار مي دهد. بر اين اساس، تاريخ زيست شناسي – در روند تحول خود، گهگاه به نقاط عطفي دست يافته است . پيشرفتهاي چشمگير حاصل در زيست شناسي مولكول ، به ويژه در پژوهشهاي ژنتيكي و بيوشيميايي ، به كمك فنون و روشهاي دستكاري ژنها و پيدايش مهندسي ژنتيك ، در حقيقت انقلابي را در عرصه علوم تجربي به وجود آورده است. با اطمينان مي توان گفتت كه مهندسي ژنتيك شگفت انگيز ترين رخداد علمي – تجربي است كه بشر تاكنون به آن دست يافته است وبديهي است كه آگاهي جامع و ريشه اي از چگونگي پيدايش ، استقرار و كاربرد آن ضروري است.
مهندسي ژنتيك و زيست فناوري در زمينه هاي مختلف علمي – زيستي (مانند كشاورزي – علوم پزشكي و دارويي و صنعت ) كاربردهاي ارزشمند است كه آثار خود را به طور مستقيم يا غير مستقيم در زندگي روزمره انسان و در عرصه هاي گوناگون علمي ، پژوهشي ، اقتصادي ، صنعتي اجتماعي و فرهنگي ظاهر ساخته است.
پژوهشگاه ملي مهندسي ژنتيك و زيست فناوري به عنوان يك موسسه پژوهشي و به منظور انجام تحقيقات علمي – صنعتي و بويژه كاربردي ، براساس مصوبه ي ۶۶/۳/۳۰ شوراي گسترش آموزش عالي تاسيس گرديد تا از يك سو در جهت نيل به اهدافي چون تحقيقات در زمينه هاي مختلف علوم زيستي ، پزشكي ،‌ كشاورزي ، دارويي و بيوتكنولوژي گام بردارد و از سوي ديگر، آموزش و تربيت متخصصان و محققان دانشگاههاي كشور را به عهده گيرد. در حال حاضر ، بيش از ۲۰۰ نفر در بخش هاي مختلف پژوهشي ، اداري و خدماتي مركز فعاليت مي كنند . علاوه بر اين ، تعدادي از متخصصان و پژوهشگران ساير دانشگاهها و مراكز آموزشي و تحقيقاتي داخل و خارج از كشور ،
 از طريق انجام طرح هاي تحقيقاتي مشترك و برگزاري دوره هاي آموزشي با پژوهشگاه همكاري مي كنند.
 
 
رسالت ما و سازمان ما چيست؟ 
 
ما توليد كننده علم و خالق فناوري هاي زيستي هستيم.
 
ما براي رفع تنگناهاي علمي و اجتماعي ، ايجاد زمينه هاي رشد علمي و اقتصادي ، تربيت محققان مجرب، دستيابي به دانش فني لازم در جهت توسعه فناوري هاي زيستي و كمك به خودكفايي كشور كه حاصل آنها كسب اقتدار ملي و افتخار بين المللي براي ملت ودولت ايران است به وجود آمده ايم. بقاي ما در گرو رسيدن به اهداف فوق است، زيرا بدون كسب اين اهداف وجود ما مفهومي ندارد.
ما در تماس دائم با مراكز علمي معتبر داخل و خارج كشور هستيم و اين تماس ها را توسعه خواهيم داد تا علم و دانش روز را كسب كرده ، نيازهاي اساسي و مشكلات سياسي ، اقتصادي ، فرهنگي و اجتماعي جامعه را بهتر تشخيص داده و با نوآوري هاي موفق خود، در مقابله با آنها كنش مناسب نشان دهيم. فلسفه وجودي ما ايجاد محيطي سالم براي بقاي هموطنان، كمك به سلامت و بهداشت آنان و خدمت به جامعه بشري است.
ارزش بنيادي ما نه پول است ، نه ابزار، هر چند هر دو را براي ادامه كار لازم داريم، ارزش بنيادي ما نيروي انساني متخصص و متعهد است (نيروهاي فكري مسئول) . ما عزم آن داريم تا با تلاش در جهت دستيابي به علم و فناوري هاي زيستي نوين،ساير فناوري ها را تحرك بخشيده و راه حل هايي براي مسايل اجتماعي ، فرهنگي و اقتصادي كشور پيدا كنيم و از اين راه حمايتهاي سياسي و مالي مسئولين طراز اول كشور و مردم را بدست آورده و به سمت اهداف عاليه خود براي تبديل شدن به يك مركز علمي پيشتاز در منطقه خاور ميانه و جهان حركت نمائيم. وجه تمايز ما با ساير مراكز علمي نو بودن دانش ما است .

 

 

مشاركت هاي تحقيقاتي – صنعتي
تاكنون 54 تفاهم نامه داخلي و 7 تفاهم نامه خارجي بين پژوهشگاه و ديگر مراكز تحقيقاتي و شركت ها منعقد شده است كه نتايج حاصل از اجراي برخي از اين تفاهم نامه ها به قرار زير است:
-       داروي Triptoreline  و ساير آنالوگ هاي GnRH براي مصرف انساني ساخته شد.
-       توليد هورمون رشد انساني (بالك) با همكاري شركت داروسازي ثامن ساخته شد.
-       اپرون سولفورزدايي به منظور طراحي سويه هاي باكتري نوتركيب با همكاري وزارت نفت كلون و بيان شد.
-       دستيابي به دانش فني توليد باكتري هاي ريشه زا در تكثير انواع نهال با همكاري موسسه خاك و آب.
-       تركيبات جديد از هورمون القاكننده تكثير ماهيان به نام GnRH براي ماهيان كپور، قزل آلا و خاوياري ( فاز 1 و2) با همكاري شركت سهامي شيلات و كارگاه هاي تكثير و پرورش ماهي تهيه شد.
-       كيت خالص سازي پلاسميد با همكاري شركت سينا ژن ساخته شد.
-       كلونينگ و بيان ژن پوشش پروتئيني ويروس BNYVV در گياه چغندر قند تراريخت، فازهاي 1 و 2 و 3 با همكاري موسسه تحقيقات، اصلاح و تهيه بذر چغندر قند.
-       GM-CSF انساني نوتركيب در مقياس نيمه صنعتي توليد گرديد.
-       ژن هاي فرايند گوگردزدايي در باكتري انتخابي با همكاري پژوهشگاه صنعت نفت شناسايي شدند.
-       عوامل بيماري هاي ويروسي تنفسي طيور با استفاده از روش هاي مولكولي با همكاري سازمان دامپزشكي تشخيص داده شد.
-      توليد آنتي بادي هاي نوتركيب انساني بر عليه تومور ماكرها ي HER-2، CEA كه به طور مشترك در كارسينوما و آدنو كارسينوماي بيماران ايراني وجود دارد.
-      بررسي افزايش توليد در ميزان مواد موثره دارويي در Oleofera Sub  ، Papaver Somniferum و Artemisia با بكارگيري تكنيك هاي مهندسي ژنتيك با همكاري شركت تامين مواد اوليه داروپخش (تماد)
-      تشخيص ويروس تب برفكي به وسيله RT-PCR و شناسايي سروتيپ هاي ويروس با استفاده از روش Multiplex-PCR با همكاري اتحاديه تعاوني دامداران استان تهران انجام شد.
-      روش هاي تشخيص مولكولي بيماري هاي ژنتيكي PKU، گالاكتوزميا، لبر راه اندازي شده است و سرويس منظم به بيماران داده مي شود.
 فناوري هاي توليد شده پژوهشگاه
1- هورمون رشد نوتركيب انساني
2- GnRH ماهيان
3- كيت خالص سازي پلاسميدي DNA
4- GM-CSF نوتركيب انساني
5- دستيابي به دانش فني توليد باكتري هاي ريشه زا در تكثير انواع نهال
6- كيت تشخيص گروه هاي خوني
7- كيت تشخيص سريع Total RNA از بافت، ويروس، گياه و سلول
8- كاربرد برگ و پايه جوانه حاصل از كشت بافت براي تراريختي گياه چغندر قند
9- كيت تعيين جنسيت
10- كيت Nested-PCR براي تشخيص بيماري لكه سفيد در ميگو
11- كيت تشخيص سريع DNA از خون، بافت، ويروس، گياه و سلول
12- آنزيم تك پليمراز

منبع:www.nigeb.ac.ir

پیشرفت حیرت انگیز علمی در راه تولید اسپرم انسان توسط حیوانات

پیشرفت حیرت انگیز علمی در راه تولید اسپرم انسان توسط حیوانات

یک گروه از دانشمندان با تولید اسپرم موش صحرایی در بیضه موش خانگی که گونه ای کاملاً متفاوت و متمایز از موش صحرایی است راه را برای تولید اسپرم انسان در دیگر پستانداران هموار کردند.

اقدام تازه نتایج و تبعات دامنه داری از نظر علمی و اخلاقی در بر دارد و محدوده های به کلی ناشناخته ای را در دسترس دانشمندان قرار داده است.

به نوشته هفته نامه علمی نیچر دکتر رالف برینستر از دانشگاه پنسلوانیا و همکارانش در دانشگاه تکزاس بخشهایی موسوم به ریشه اسپرم را که جزو اصلی سازنده اسپرم محسوب می شود از بیضه یک موش صحرایی جدا کردند و آن را در بیضه ده موش خانگی قرار دادند. به منظور جلوگیری از دفع این عضو اضافی سیستم ایمنی بدن موشهای خانگی مورد استفاده با کمک شیوه های مهندسی ژنتیک، قبلاً برداشته شده بود.

بررسی دقیق تر نحوه عمل موشها نشان داد که پس از 110 روز موشهای خانگی موفق به تولید اسپرمهایی شده اند که از حیث شکل و اندازه به کلی با اسپرم خودشان متفاوت بوده و شباهت کاملی با اسپرمهای موشهای صحرایی داشته اند.

از آنجا که گونه های موشهای خانگی و صحرایی 11 میلیون سال قبل در جریان تطور انواع از یکدیگر جدا شده اند و در مسیرهای متفاوتی به تکامل خویش ادامه داده اند تولید اسپرم موش صحرایی توسط موش خانگی به این معناست که علی الاصول می توان در تولید اسپرم مرزهای بیولوژیک را کنار زد و اسپرم جانداران مختلف از جمله انسان را در بیضه دیگر حیوانات پرورش داد.

این توانایی برای گذشتن از مرز طبیعی میان گونه ها، امکانات متعددی را برای زیست شناسان و متخصصان ژنتیک پدید آورده است. از جمله این امکانات ذخیره سازی ریشه اسپرم افراد برای مدتهای بسیار طولانی است.

تفاوت ریشه اسپرم که سازنده اسپرم به شمار می آید با اسپرم در آن است که اسپرم محصول نهایی یک فراگرد پیچیده به شمار می آید و هر اسپرم هویتی مشخص و

متمایز از دیگر اسپرمها دارد. اما ریشه اسپرم واجد همه خصوصیات ژنتیکی فرد به صورت بالقوه است و به این اعتبار نسخه بدل خود شخص به شمار می آید.

ذخیره سازی ریشه اسپرم برای مدتهای طولانی به عنوان نمونه می تواند کمک مؤثری برای آن دسته از نوزادان پسر یا پسربچه های خردسال باشد که دچار سرطان شده اند و می باید تحت شیمی درمانی قرار گیرند.

در مورد این خردسالان می توان ریشه های اسپرمشان را منجمد کرد و در بزرگسالی آنها را در بدن یک قوم و خویش نزدیک مثلاً پدر یا برادر و یک حیوان پستاندار مثلاً موش یا خوک پرورش داد و اسپرمهای پرورش یافته را مجددا در بیضه شخص کار گذارد.

علاوه بر این می توان ریشه های اسپرم یک شخص را چند قرن بعد در بدن یکی از اعقابش قرار داد و به این ترتیب این امکان را به وجود آورد که فرزند شخص چند قرن بعد از خودش متولد شود. با استفاده از این روش همچنین می توان نسل حیواناتی را که در شرف منقرض شدن هستند از خطر زوال قطعی نجات داد و با حفظ ریشه های اسپرم آنها و پرورش در بیضه دیگر حیوانات مقدمات تولید مثل مجدد گونه های در معرض خطر را فراهم آورد.

از جمله دیگر نتایج عملی موفقیت تازه شناخت دقیق تر نحوه عمل بیضه در تولید اسپرم است. این امر می تواند به مسأله کاسته شدن از شمار اسپرم مردان در

جوامع مدرن نور تازه ای بتاباند. تولید اسپرم گونه های مختلف در بدن دیگر گونه ها تازه ترین مرحله از یک سلسله تلاشهای همه جانبه به منظور مداخله در طبیعت است که در سالهای اخیر در حوزه مهندسی ژنتیک مورد توجه قرار گرفته است.

برخی از مهمترین پروژه ها در این زمینه عبارتند از تولید حیوانات مزرعه با اندامهای درونی نظیر قلب یا کبد و کلیه به منظور پیوند زدن به انسان، تولید ضد یخ ژنتیکی با استفاده از مواد موجود در بدن ماهیهایی که در قطب شمال زیست می کنند و تولید گوجه فرنگیهای مقاوم در برابر سرما با استفاده از این ماده ژنتیکی، تولید موزی که حاوی واکسن ضد یرقان است و کودکان را از تزریق این واکسن بی نیاز می سازد، تولید گیاه خردل حاوی نوعی ژن مخصوص که این گیاه را به تولید نوعی پلاستیک قابل جذب در محیط زیست قادر می سازد، تولید تنباکوی مجهز به ژنی که سبب کاسته شدن از غلظت خون می شود و پرورش درختهای تولیدکننده صمغ لاستیک که می توانند به صورت کارخانه طبیعی ساخت انواع واکسنها عمل کنند

منبع:www.hawzah.net

دکتر پردیس ثابتی افتخار ایرانیان

دانشمند ایرانی دانشگاه MIT و نابغه شماره چهل و نهم دنیا با اعمال تغییراتی در ژنوم انسانی به دنبال ارایه شیوه ای کاربردی برای مصون ساختن افراد در برابر انواع بیماریهای کشنده است.

دکتر پردیس ثابتی که به عنوان یکی از  100 نابغه دنیانیز معرفی شده است جزئیات یافته های اخیر خود را تشریح کرده است.

دکتر پردیس ثابتی محقق ایرانی دانشگاه MIT ، گفت : آنچه که من و محققان همراهم در Broad Institute دانشگاه MIT انجام دادیم در حقیقت ارایه روشی است که نشان می دهد چه عواملی در ژنوم انسانی مهم بوده و می توان روی آن کار کرد تا بسیاری از اسرار نهفته آن را رمز گشایی کنیم.

وی در بخشی از تحقیقات خود در قالب تیمی از دانشمندان بین المللی با استفاده از این روش، ابزار ژنومیک مدرنی ارایه کرده است تا با استفاده از آن به کنکاش در زیست شناسی انگل مالاریا پرداخته تا آن را در مناطق مستعدی همچون آفریقا ریشه کن کند.

این محقق ایرانی افزود : هم اکنون یکی از مهمترین تمرکزهایمان کار بر روی ژنوم مالاریا و HIV است. به دنبال آن هستیم که با درک روشنی از آنها متوجه شویم چگونه می توان با اعمال تغییراتی در ژنوم انسانی تمامی افراد را در برابر بیماریهای مختلفی نظیر مالاریا مصون کرد.

به گزارش خبرگزاری مهر ، دکتر ثابتی گفت : ما همواره از این نکته در تعجب و حیرت بوده ایم که چرا برخی از افراد به بیماری همچون مالاریا مبتلا می شوند اما برخی مصونیت دارند!

دکتر ثابتی طی سالهای اخیر تحقیقات وسیع و دامنه داری را در عرصه تکامل انسانی با همکاری اریک لندر از محققن سرشناس این عرصه در جهان آغاز کرده که نتیجه آن انعکاس گام به گام این دستاوردها در معتبرترین نشریان علمی و تحقیقاتی جهان از جمله نیچر و ساینس بوده است.

این محقق ایرانی مولف بیش از 20 عنوان مقاله تخصصی در این عرصه است. در عین حال از کارشناسان و متخصصان تاثیرگذار در عرصه تکامل انسانی و بیماریهای واگیردار محسوب می شود.

وی یکی از سرشناس ترین محققان آمریکا در زمینه بررسی ژنوم مالاریا بوده و از بنیاد Gates Foundation Grant نیز بالغ بر 2 میلیون دلار بودجه تحقیقاتی دریافت کرده است.

پردیس ثابتی اخیرا نیز به عنوان یکی از 100 چهره نابغه جهان از سوی گروه بین المللی Creators Synectics معرفی شده است.این گروه بین المللی پردیس ثابتی از محققان برجسته دانشگاههای معتبری نظیر هاروارد، آکسفورد و MIT را به عنوان چهره چهل و نهم معرفی کرده است.

وی در این خصوص گفت : من هم خودم هیچ چیز در این خصوص نمی دانستم و پس از مشخص شدن از سوی یکی از رسانه های خبری مطلع شدم. در هرحال خوشحالم که موجب شادی مردم ایران شده ام.

دکتر پردیس ثابتی فارغ التحصیل دانشگاههای سرشناس جهان نظیر MIT ، آکسفورد و هاروارد آمریکاست و در جریان تحقیقات چندین ساله خود به بررسی دقیق تکامل انسانی پرداخته است.

این محقق سرشناس سومین زنی لقب گرفته است که با بالاترین درجات از مدرسه پزشکی هاروارد آمریکا فارغ التحصیل شده است. به گفته دانشمندان تحقیقات این پژوهشگر ایرانی دانش بشری درخصوص تکامل انسانی را کامل می کند.

شبکه خبری سی.ان.ان نیز اخیرا در گزارشی وی را به عنوان یکی از 8 دانشمند و محققی در سراسر جهان عنوان کرده است که موجب ایجاد تغییراتی در جهان خواهند شد.

 

 

پردیس ثابتی در سال ۱۳۵۳ در تهران به دنیا آمده و از دو سالگی به همراه خانواده‌اش به آمریکا مهاجرت کرده است.

 

وی دوره لیسانس را در مؤسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT) سپری کرد و پس از آن تحصیلات عالی خود را در دانشگاه آکسفورد ادامه داد.

دکتر ثابتی تحصیلات خود را در دانشگاه هاروارد آمریکا نیز با نتیجه‌ای شگفت‌انگیز به پایان رساند، او سومین زن در طول تاریخ این دانشگاه بود که با معدل ۱۰۰ و درجه کامل فارغ‌التحصیل شد و به درجه پرفسوری رسید.

پس از آن دانشگاه هاروارد از وی دعوت به همکاری کرد و اکنون وی با عنوان استادیار هاروارد، یکی از اساتید جوان ایرانی‌تبار این دانشگاه به شمار می‌رود و سرپرستی یک پژوهش مهم پزشکی درباره تکامل انسانی را در مرکز سامانه‌های زیست‌های تکاملی بر عهده دارد.

دکتر پردیس ثابتی در این بار می گوید: "در دانشگاه هم به جوانان آموزش می‌دهم و هم در آزمایشگاه پروژه‌ای دارم که روی آن کار می‌کنم. حوزه کار من ژنوم و – بیماری‌های توانمند- است".

 

وی در ادامه تاکید می کند: "البته کار من بیشتر روی مالاریا است. این بیماری سالانه صد میلیون قربانی در جهان می‌گیرد که از آن میان، یک یا دو میلیون کودک در آفریقا جان خود را از دست می دهند".

پیش از این شبکه تلویزیونی سی.ان.ان از این دانشمند ایرانی به عنوان «یکی از هشت نابغه عصر نوین» یاد کرده‌ بود.

برای دیدن صفحه دکتر ثابتی در دانشگاه هاروارد کلیک کنید

برای دیدن گزارش مجله معتبر Science از دکتر ثابتی کلیک کنید

تحقیقات

ثابتی به‌دنبال درک روشنی از چگونگی تکامل ژنوم انسانی است، و تیم همراهش در جریان مطالعاتی که نتایج آنها در شماره اخیر نشریه نیچر منتشر شده‌است به طور مثال تغییراتی را در دی ان آ مردم آفریقای غربی شناسایی کرده‌است که به نظر می‌رسد با ابتلا به تب Lassa در ارتباط است.

این محقق ایرانی-آمریکایی همچنین تغییراتی را در دو ژن جمعیت آسیایی‌ها شناسایی کرده‌است که در شکل گیری غدد ریز مویی و غدد تولید کننده عرق بدن نقش دارد.

تحقیقات وی در خصوص تکامل انسانی در طیف وسیعی از نشریات معتبر علمی و تحقیقاتی جهان نظیر نیچر و ساینس منتشر شده‌است. دکتر ثابتی که تاکنون بالغ بر ۲۰ اثر علمی و تحقیقاتی را به رشته تالیف درآورده‌است.

 موفقیت ها

ثابتی سومین زنی در تاریخ است که با معدل ۱۰۰ و مدارج کامل (به لاتین: Summa Cum Laude) از مدرسه پزشکی دانشگاه هاروارد آمریکا فارغ التحصیل شده‌است. وی بعنوان یکی از سرشناس ترین محققان آمریکا در زمینه بررسی ژنوم مالاریا، از بنیاد بیل و ملیندا گیتس بالغ بر ۲ میلیون دلار بودجه تحقیقاتی دریافت کرده‌است.^[۲]

پردیس ثابتی اخیرا نیز به عنوان یکی از ۱۰۰ چهره نابغه جهان از سوی گروه بین المللی Creators Synectics معرفی شده‌است.^[۳] این گروه بین المللی پردیس ثابتی را از محققان برجسته دانشگاه‌های معتبری نظیر هاروارد، آکسفورد و ام آی تی را به عنوان چهره چهل و نهم معرفی کرده‌است.

شبکه خبری سی‌ان‌ان نیز در سال ۲۰۰۷، ثابتی را به عنوان «یکی از ۸ نوابغی که دنیای ما را متحول خواهند ساخت» عنوان کرده‌است.^[۴]

وی همچنین عضو هیئت ناظرین متخصص در گردهمایی سال ۲۰۰۸ مجمع جهانی اقتصاد بود.^[۵]

 منابع

‎

1. ↑ FAS Center: Pardis Sabeti
2. ↑ http://sysbio.harvard.edu/csb/research/sabetiprofile_science.pdf
3. ↑ Awardee Profile - Pardis Sabeti
4. ↑ Geniuses who will change your life - CNN.com
5. ↑ Women in Science: Pardis Sabeti, Cool Super Scientist
6. ↑ CDBaby | Thousand Days | Headlight Waves

‎‎

تنظيم بيان ژن

تنظيم بيان ژن (Regulation of gene Expression)

با توجه به عمل متفاوت ژن‌هاي مختلف،‌ همه آنها در همه شرايط روشن نيستند. به عبارت ديگر در هر شرايط، تنها گروهي از آنها روشن هستند و بقيه خاموش مي‌شوند. مكانيسم‌هاي مختلفي براي تنظيم روشن يا خاموش كردن ژن‌ها در پروكاريوت‌ها و يوكاريوت‌ها به كار گرفته مي‌شود.

1- تنظيم بيان ژن در پروكاريوت‌ها

تحقيقات اوليه انجام‌شده بر روي آنزيم‌هاي مؤثر در متابوليسم لاكتوز نشان داد كه به طور كلي ژن‌هاي موجود در باكتري‌ها را مي‌توان به دو دسته تقسيم كرد: ژن‌هاي دائمي‌ و ژن‌هاي قابل كنترل.  

1-1  ژن‌هاي دائمي‌: به ژن‌هايي گفته مي‌شود كه تنظيم بيان آنها مستقل از غلظت سوبستراي محيطي است. بيان اين ژنها نسبتاً ثابت است. به عبارت ديگر فعاليت اين ژن‌ها با سرعت ثابت به طور دائمي صورت مي‌گيرد.  

1-2- ژن‌هاي قابل كنترل: به ژن‌هايي گفته مي‌شود كه ميزان بيان آنها ثابت نيست و برحسب شرايط محيطي تغيير مي‌كند. ژن‌هاي قابل كنترل به دو دسته القايي و سركوب‌شونده تقسيم مي‌شوند.

الف: ژن‌هاي القاء شونده (Inducible genes)

محصول اين ژن‌ها در حضور يك مولكول اختصاصي افزايش مي‌يابد. براي مثال توليد بتاگالاكتوزيداز (لاكتاز) با حضور سوبستراي آن (لاكتوز) در محيط كشت افزايش مي‌يابد.

ب: ژن‌هاي سركوب‌شونده (Suppressible gene)

محصول اين ژن‌ها در حضور يك ماده به خصوص كاهش مي يابد.

 در هر صورت، تنظيم ژن‌هاي باكتريايي عمدتاً از طريق كنترل همزمان چند ژن (اپرون) صورت مي‌گيرد.

 تعريف اپرون

طبق تعريف "اپرون" به گروهي از چند ژن متوالي اطلاق مي‌شود كه تنها داراي يك پروموتر واحد هستند و هماهنگ با هم تنظيم مي‌شوند. در واقع به هر يك از توالي‌هاي سازنده يك پلي‌پپتيد در يك اپرون سيسترون گفته مي‌شود. عمل محصولات مربوط به سيسترون‌هاي مختلف يك اپرون،‌ به طريقي مرتبط با هم است. به عبارت ديگر يك اپرون مثلا مي تواند ساخت هماهنگ چند آنزيم مربوط به يك مسير متابوليكي خاص را بر عهده داشته باشد. اولين اپرون شناخته شده اپرون لاكتوز است كه توسط «ژاكوب و مونود» معرفي شد. به طور كلي هر اپرون شامل قسمت‌هاي زير است:

1-     ژن‌هاي ساختماني (Structural genes)

محصولات اين ژن‌ها ممكن است آنزيم، انواع پروتئين‌هاي ديگر، tRNA يا rRNA باشند. محصولات ژن‌هاي ساختماني براي بقاي سلول ضروري هستند.

2-    توالي‌هاي تنظيمي (Regulatory Sequence)

اين توالي‌ها شامل پروموتر،‌ اپراتور، توالي‌هاي تضعيف‌كننده و ساير توالي‌هاي تنظيمي مانند جايگاه اتصال به CAP مي‌باشند. اين توالي‌ها در واقع نوعي عنصر پاسخ‌دهنده سيس[1] هستند.

تنظيم اپرون ها

عمل يك اپرون توسط ژن‌هاي اختصاصي صورت مي‌گيرد كه با وجودي كه محل آنها ممكن است نسبت به اپرون دور يا نزديك باشد، ولي محصول آنها با اتصال به توالي‌هاي تنظيمي، عمل خود را انجام مي‌دهد. به طور كلي ژن‌هاي تنظيم كننده را جزء ساختمان اپرون در نظر نمي‌گيرند و محصول آنها در واقع نوعي فاكتور پاسخ‌دهنده ترانس[2] هستند.

طبقه‌بندي اپرون‌ها

براساس نوعي طبقه‌بندي اپرون‌ها را به انواع كاتابوليسمي و آنابوليسمي و غيره طبقه‌بندي مي‌كنند. در اينجا از نوع كاتابوليسمي،‌ اپرون لاكتوز و از نوع آنابوليسمي، اپرون تريپتوفان توضيح داده مي‌شوند.

---

1- - Cis acting elements  به توالي‌هايي گفته مي‌شود كه در نزديكي ژن‌ مورد نظر قرار دارند و مي‌توانند در شرايط خاص (وجود فاكتورهاي پاسخ‌دهنده‌ترانس) باعث روشن يا خاموش شدن (يا به طور كلي تنظيم) ژن‌ مورد نظر شوند.

2- Trans acting factors - به پروتئين‌هايي گفته مي‌شود كه توسط ژن‌هاي ديگري (خواه دور و يا نزديك) ساخته مي‌شوند و با اثر بر روي عناصر پاسخ‌ دهنده سيس مربوطه، باعث تنظيم ژن مورد نظر مي‌شوند.

 

 

ادامه نوشته

واژگان ژنتیک

تصویر	معادل فارسی	تعریف	واژه لاتین
	کروموزوم آسانتریک	کروموزوم ناقصی که فاقد سانترومر است.	Acentric chromosome
	آکروسانتریک	اصطلاحی جهت کروموزوم یا کروموزوم یا کروماتیدهایی که سانترومر آنها در انتهاست.	Acrocentric
	آدنین	یکی از بازهای پورین موجود در DNA و RNA	Adenine
	آلل	فرمهای مختلف یک ژن که در مکان مشخی از یک کروموزوم قرار گرفته‌اند.	Allel
	آلوپلی پلوئید	پلی پلوئیدی که مجموعه‌های کروموزومی خود را از گونه‌های مختلف بدست آورده باشد.	Allopolyploid
	آنتی کدن	3 باز موجود در مولکول tRNA که با 3 باز موجود در یک کدن مخصوص مولکول mRNA مکمل می‌باشد.	Anticodon
		توزیع تصادفی ترکیبات مختلف کروموزومهای والدین در گامتها	Assortment
	اتوگامی	فرایند خودباروری در یک سلول تقسیم ناپذیر که نهایتا باعث هموزیگوسیتی می‌شود.	Autogamy
	اتوپلی پلوئید	یک موجود پلی پلوئید است که دارای مجموعه کروموزومی چندگانه و مشابه است.	Autopoly ploid
	آتوزوم	کروموزومهای غیر جنسی	Autosome
	جسم بار	کروماتین جنسی که در سلولهای سوماتیک ماده‌ها یافت می‌شود.	Barr body

ادامه نوشته

انواع جهش ها

انواع جهش ها

کلا جهش ها رو به دو دسته تقسیم میکنن : نقطه ای و کلی

الف ) نقطه ای (point )

1 ) بد معنی ( missense ) : تغییر یک باز در بازهای اول یا دوم کدون و در نتیجه تغییر یک اسید آمینه

۲ ) بی معنی ( nonsense ) : ایجاد کدون خاتمه

۳ ) تغییر چارچوب ( frame shift ) : حذف یا اضافه شدن یک باز

۴ ) خاموش ( silent ) : تغییر یک باز در ناحیه سوم کدون

۵ ) متقاطع ( transversion ) : جابجایی پورین با پیرمیدین و بالعکس

۶ ) انتقالی ( transition ) : جابجایی پورین با پورین و جابجایی پیرمیدین با پیرمیدین

ب ) کلی ( gross )

1 ) حذف ( deletion)

2 ) اضافه ( insertion )

۳ ) نوآرایی ( rearrangement )

DNA - موتورها

DNA - موتورها

ماکرو مولکولی است که از هر نظر، برای ایفاء مهمترین نقش خود یعنی انتقال اطلاعات بیولوژیک شایسته است. بعبارتی DNA شاهکار خلقت در ایجاد ماکرو مولکولهای زیستی بحساب می آید . همة فواصل و زوایای پیوند، انرژی ها و نوع پیوند عناصر از دقیقترین قوانین فیزیک مولکولی پیروی می کنند. دانشمندان بارها سعی کرده اند با ساخت ماکرومولکولهای دیگری، بتوانند جایگزینی برای DNA بیابند. اما تاکنون تلاشهای آنها با شکست روبرو شده است. از دید بسیاری از محققان،DNA متکاملترین مولکول ایجاد شده توسط طبیعت می باشد. مشخصه مهم مولکول DNA، بعنوان یک مولکول ، هوشمندی آن است. دو رشته DNA که از نظر توالی بازها، مکمل یکدیگرمی باشند، می توانند یکدیگر را شناسایی کرده، پیوند هیدروژنی برقرار کنند و این، آن چیزی است که دانشمندان را قادر ساخته است تا از DNA در واکنشهای شیمیایی استفاده کنند. DNAتقریباً در اکثر علوم همانند علوم کامپیوتر ، مکانیک مولکولی ،معماری ، سیبرنتیک و حتی علوم محضی همانند ریاضیات کاربردهایی یافته است .
در حال حاضر ریاضی دانان برای حل برخی ازمسائل هندسی و جبر خطی که به کمک قویترین رایانه ها هم قابل حل نیستند، از مولکول DNA کمک می گیرند . مسأله معروفی در جبر خطی بنام مساله Hamiltonian path سالها ذهن ریاضی دانان را بخود مشغول کرده بود . در سال 1991ریاضی دانی بنام Adleman توانست با بکارگیری DNA این مسأله را حل کند .
ساختار مارپیچ دورشته ای DNA دارای نظم هندسی خاصی است. این نظم هندسی باعث می شود که، برایند نیروهای وارد بر مولکول DNA بر روی محور مرکزی مولکول قرار گیرد. در ریاضیات از این ساختار منظم برای حل مسائل مربوط به اشکال هندسی مقاطع مخروطی و مسائل معروفی مانند مسأله Kepler استفاده می شود . درعلوم کامپیوترهمDNAباعث بوجودآمدن رشته های جدیدی همانند رشته هایGenetic programing و ایجاد مبحث Genelic Algorithm شده است.

اخیرا دانشمندان توانسته اند بااستفاده از این خواص DNA، ابداعات بسیاری خلق کنند. هدف از ارائه مطالب زیر، شرح کامل جزئیات نیست، بلکه سعی شده است با نشان دادن اساس کار این سیستمها و سادگی بکار رفته درآنها، روح خلاقیت و ابتکار را در خواننده بیدار کرده و نشان داد که با چه امکانات ساده ای (و یا در حد تئوری ) می توان دست به ابداع و اختراع زد.




شکل۱






شکل ۲


DNA موتورها یا DNA- ماشین ها، نسل جدیدی از سازه های حاصل از DNA هستندکه، بدون نیاز به انرژی خارجی و تنها با انرژی پیوندهای هیدروژنی DNA (DNA-fueled) قادر به حرکت می باشند.برنارد یورک وهمکارانش در Lucent Technologies' Bell Labs و دانشگاه آکسفورد سالهاست که برروی این نوع ماشینها کار می کنند.
برای مثال یک نمونه ساده از این ماشین ها ، به صورت پنس می باشد . این پنس از سه رشته DNA ساخته شده است (رشته های C,B,A) در حالت عادی بازوهای این پنس باز می شود، ولی با اضافه کردن رشته DNA دیگر (رشته F)، رشته جدید با قسمتهای تک رشته ای دوبازوی پنس هیبرید شده، باعث بسته شدن آن می شود.(شکل ۳) با اضافه کردن یک رشته دیگر (رشته F΄) که کاملاً مکمل رشتهF است ، رشته F΄ با رشته Fهیبرید می شود ودو بازوی پنس را آزاد می کند . این عمل از نظر تغییرات انرژی آزاد (∆G0) امکان پذیر است زیرا پیوند میان رشتهF و رشته های C وB، بعلت فشار فضایی سست است. اما رشته F با رشتة F΄ پیوند های هیدروژنی محکمی برقرار می کند.




شکل ۳:پنس باز از دو رشته A,B,C تشکیل شده که پس از اضافه کردن رشته F بحالت بسته در میآید(شکل از Xzay©2001)

نمونه فوق ، نمونة ساده ای از انواع حرکتهای دینامیکی است که بوسیله DNA -موتورها انجام می شود. دانشمندان در نظر دارند با تکمیل سیستمهای فوق ، از DNA- موتورها در نقل و انتقال مولکولهای بسیار کوچک مانند داروها، در داخل سلول استفاده کنند. به علاوه DNAبعلت هوشمند بودن قابل برنامه ریزی است و به عبارتی می توان با این سیستم نانوروبوتهایی(Nano Robot) را طراحی کرد، که می توانند برای انجام عمل خاصی در سلولها برنامه ریزی شوند.برای مثال این نانوروبوتهارا میتوان طوری برنامهریزی کرد که در زمان خاصی از سیکل سلولی ویا در اثر رسیدن یک سیگنال به سلول ، فعال شده و وزیکول حاوی مواد دارویی را به قطب خاصی از سلول و یا یک اندامک ویژه ، ارائه کند.




دکتر برنارد یورک و همکارانش


استفاده ازDNA به ­عنوان پیستون
بیوفیزیکدانان با استفاده از DNA، قطعه­ای مولکولی ساخته­­اند که با افزودن DNA سوخت منبسط و منقبض می­شود.آلبرتی و مرنی از موزة ملی تاریخ طبیعی پاریس، این قطعه را با استفاده از یک زنجیر منفرد از نوکلئوتیدها ساختند. آنها معتقدند که این وسیله را می­توان به­عنوان جزء ساختاری در نانوماشینهای مولکولی مورد استفاده قرار داد.
DNA ترکیب جالبی برای استفاده در ماشین­های مولکولی است. خودسامانی DNA به سادگی انجام می­پذیرد و ساختارهای مولکولی پیچیده­های از شاخه­های سادة DNA ساخته می­شود. به علاوه DNA می­تواند تغییر شکل دهد و این توانایی موجب گسترش دامنة ساختارهای حاصل از آن می­شود.
آلبرتی و مرنی از یک ساختار چهارگانة غیرمعمولی از DNA استفاده کردند. این ساختار از چهار زنجیره با بیست و یک باز تشکیل شد بود که به شکل خاصی به هم پیچیده شده بودند. با افزودن DNA سوخت به این ساختار، زنجیره­های آن از هم باز شده و ساختار بسیار معمولی و دو زنجیره­ای را بوجود می­آورد. محققین به­منظور دوباره پیچاندن زنجیره­ها به همدیگر، از یک ضد سوخت استفاده کردند. این ضد سوخت با سوخت ترکیب شده و به شکل محصول دورریز درمی­آید. چرخة انبساط و انقباض فقط چند ثانیه به­طول می­انجامد و نتایج طیف نگاری نشان می­دهد که این فرآیند در فاصله­ای بین 5 تا 6 نانومتر انجام می­شود.
این ابزار بین دو حالت کاملاً شناخته شده تغییر حالت می­دهد و می­توان از آن جهت حرکت دادن یک پیستون درون یک سیلندر استفاده نمود. مرنی می­گوید:" این نوع جدید از حرکت انقباضی- انبساطی، به خوبی با دیگر انواع حرکات چرخشی و نیز حرکات قیچی مانند، برابری می­کند. از دیدگاه نانوتکنولوژی این فرآیند در نهایت می­تواند منجر به کنترل ساختار از طریق افزودن شاخه­هایی با توالی خاص گردد."
توالی بازها در زنجیرة مورد استفاده توسط محققین از نظر زیستی اهمیت دارد و این تیم با استفاده از توالی­های دیگر، به ­دنبال دسترسی به انواع دیگری از حرکت هستند. مرنی افزود: "ما همچنین به دنبال یافتن این موضوع هستیم که آیا ساختارهای چهارگانه قادر به شکل­گیری درون سلول انسانی هستند یا خیر؟"

 

GLYCATION

 

سالهاست که بر اساس مطالعات آنزیمولوژی و مولکولار بیولوژی ، بعنوان یک اصل پذیرفته شده است که کلیه سنتزها و تجزیه ها در سلول تحت کنترل سیستم آنزیمی که خود تحت کنترل ژنوم میباشد، انجام میشود. اما اخیرا دانشمندان پدیده ای را بنام گلایکیشن شناسایی کرده اند که طی آن مونومر های قند بدون کمک هیچ آنزیمی ، طبق یک واکنش شیمیایی بنام واکنش میلارد (Milard) به پروتئینها متصل میشود. این واکنش بطور طبیعی در سلولها به میزان خیلی اندکی انجام میشود اما در افراد مبتلا به دیابت که میزان قند خون آنها زیاد است، این واکنش به مقدار زیادی انجام میشود و باعث گلایکه شدن پروتئینها میشود. ( تفاوت گلایکیشن با گلایکوزیلیشن این است که گلایکوزیلیشن یک پدیده آنزیمی است).

گلایکه شدن پروتئینهای سلولی باعث تغییر کونفورماسیون آنها و در اغلب موارد غیر فعال شدن آنها میشود. یکی از دلایلی که در افراد مبتلا به دیابت سرعت پیر شدن سلولها زیاد است نیز همین غیر فعال شدن پروتئینها میباشد. به پروتئینهای  گلایکه شد  ،AGE  گفته میشود که هم به معنی پیری بوده و هم مخفف Advace Glycation End products میباشد.مثلا به آلبومیم گلایکه شده، AGE-Albumin میگویند.

رفتار سلولهایی که پروتئینهای آنها دچار AGE شده اند در محیط کشت تاحدودی متنوع و پیچیده است چرا که در اثر این پدیده طیف متنوعی از انواع پروتئینهای سلولی (پروتئینهای کنترل کننده چرخه سلولی، آنزیمها، پروتئینهای اسکلت سلولی و.... ) گلایکه میشوند. برخی از سلولها در محیط کشت در اثر AGE دچار آپوپتوز میشوند و برخی دیگر نامیرا شده و به سمت سرطانی شدن پیش میروند ( مطالعات نشان داده اند که میزان بروز سرطان در افراد مبتلا به دیابت بیشتر است که شاید یکی از دلایل آن همین پدیده AGE باشد ). همچنین گلایکه شدن پروتئینها بر تمایز آنها در محیط کشت تاثیر میگذارد.

در سطح سلولها برای پروتئینهایی که دچار AGE شده اند رسپتورهایی وجود دارد که RAGE نام دارند.RAGE از ابر خانواده ایمونوگلوبینها (immunoglobulin superfamily )میباشد. هنگامی که پروتینهای گلایکه شده به این رسپتورها متصل میشوند، باعث شروع یک مسیر انتقال پیام در سلولها میشوند که در نهایت باعث تغییر الگوی بیان ژنها در سلول میشود. این مسیر RAGE-signaling نام دارد. در طی اطن مسیر ابتدا Ras فعال شده و سپس Ras باعث فعال شدن کمپلکس ERK1/2-Rsk2 می شود. در سس در اثر این کمپلکس cyclic AMP response element-binding protein یا CREB فسفریله و فعال میشود و بر بیان ژنها تاثیر میگذارد. یکی از پروتئینهایی که بیان آن تحت تاثیر RAGE-signaling افزایش می یابد پروتین Chromogranin B است.این پروتئین از اجزاء وزیکولهای ترشحی میباشد.

مسیر RAGE-signaling مشابه مسیر RAS-MAP-K میباشد که فعال شدن بیش از حد آن منجر به سرطان میشود. به نظر من، یکی از دلایل افزایش میزان بروز سرطان در افراد مبتلا به دیابت، فعال شدن بیش از حد این مسیر میباشد؟ نــــــــــــــــــظر شما چیــــــــــــــــــــــســــــــــــــــت؟



DNA نیز در اثر افزایش قند در محیط گلایکه میشود. carboxyethylguanosine به به عنوان اصلی ترین محصول این واکنش است. در آزمایشهایی که در اخیرا انجام شده، مشخص شده AGE ها میتوانند منجر به جهش در DNA شکست DNA ، فعال شدن ترانسپوزونها و ... شوند. این اثر توسط آزمون commet نیز به اثبات رسیده. به نظر می رسد این اثرات در اثر اتصال AGE ها به RAGE صورت گیرد نه به صورت مستقیم توسط گلایکه شدن DNA . یکی دیگر امسیرهایی که در هنگام اتصال AGE ها به RAGE آغاز میشود، مسیر NF-kB pathways است. در اثر فعال شدن این مسیر ، باعث تولید رادیکالهای فعال اکسیژن در داخل سلول میشوند که همینها عواملی هستند که به DNA آسیب میرسانند.


RAGE ها همچنین بعنوان رسپتورهای amyloid-betta- peptide عمل میکنند.این پپتید در بیماری آلزایمر نقش دارد.
از دیگر لیگاندهای RAGE می توان به polypeptide amphoterin اشاره کرد. این پلی پپتید در رشد neurite در هنگام تکوین مغز نقش دارد. برهمگنشهای RAGE/amphoterin در تکثیر سلولها، رشد تومورها و افزایش متاستاز از طریق فعال کردن مسیرهای SAP/JNK-MAP-K و RAS-MAP-K نقش دارد. آمفوترین در مراحل آخر تکوین سیستم عصبی به میزان زیادی بیان میشود. به علت اینکه در شرایط عادی ، amyloid betta-peptide و AGE وجود ندارد ، بنابر این آمفوترین لیگاند فیزیولوژیک RAGE است.

همانندسازی DNA 2

به روند ساخته شدن مولکول DNA از روی الگوی آن در هسته سلول را همانند سازی ژنتیکی یا همانند سازی DNA گفته می‌شود. که یکی از مراحل تقسیم میتوز است. طی این همانند سازی ، مولکول DNA بدون تغییر به نسل بعد سلولها منتقل می‌شود.

مقدمه

پیشرفتهایی که در سده اخیر نصیب علم ژنتیک شده است، تا حدود زیادی مرهون مطالعه و بررسی وراثت در باکتریها است. امروزه ثابت شده است که مکانیسمها ژنتیکی در باکتریها از نظر واکنشهای شیمیایی مشابه یاخته‌های یوکاریوت است. پروکاریوتها موجودات ساده و مناسبی برای بررسیهای ژنتیکی هستند. زیرا در آنها تنها یک مولکول DNA در هر یاخته وجود دارد و این DNA دارای ساختار کروموزمی پیچیده‌ای نیست. استفاده از میکروارگانیسمها به عنوان ابزار مطالعه ژنتیکی دارای نقاط ضعفی نیز است.

اول آنکه کوچکی اندازه این موجودات بررسی ویژگیهای ظاهری هر یاخته را دشوار می‌سازد. دوم آنکه تولید مثل جنسی در این موجودات وجود ندارد و یا بطور ناقص دیده می‌شود. پس از اینکه ساختار مولکولی DNAکه نخستین بار بوسیله واتسون و کریک معرفی و ارائه شد، نحوه بیوسنتز آن را نیز در یاخته مشخص کردند. در اواخر سالهای 1950 ، کریک اصل بنیادی را مطرح کرد. این اصل بیان کننده چگونگی انتقال اطلاعات ژنتیکی از مولکول DNAبه RNAو ترجمه آن در پروتئینها است.

همانندسازی DNA

در مطالعات اولیه برای همانندسازی سه الگو مطرح شد که شامل الگوهای حفاظتی ، نیمه حفاظتی و پراکنده است. در الگوی حفاظتی از روی مارپیچ دو رشته‌ای DNA ، یک مولکول کامل DNA ساخته می‌شود. در الگوی نیمه حفاظتی ابتدا دو رشته DNA از هم باز شده و در مقابل هر یک از رشته‌ها ، رشته مکمل ساخته می‌شود. در الگوی پراکنده ابتدا مولکول DNA به قطعاتی تقسیم می‌گردد و هر یک از قطعه رشته مکمل خود را سنتز می‌کند. واتسون و کریک با پژوهشهای خود بر روی مولکول DNA ، الگوی نیمه حفاظتی را منطقی و تنها راه همانند سازی می‌دانستند. سپس مزلسون و استال با انجام آزمایشهای بسیار ظریف و مهم ، درستی چنین الگویی را به اثبات رساندند.

آزمایش مزلسون و استال

مزلسون و استال برای اثبات فرآیند همانند سازی آزمایشی انجام دادند که به شرح زیر می‌باشد. آنها ابتدا یاخته‌های باکتری اشرشیاکلی را در محیط کشت ویژه‌ای که نیتروژن آن از نوع سنگین (N¹⁵) بود، برای زمان معین کشت دادند و سپس یاخته‌ها را به محیط کشت عادی که نیتروژن آن از نوع سبک (N¹⁴) بود، انتقال دادند و در محدوده‌های زمانی معین از یاخته‌های نسلهای اول ، دوم و سوم حاصل از محیط کشت جدید ، نمونه برداری کرده و DNA آنها را به روشهای اختصاصی جدا ساختند. نمونه‌های DNA بر روی گرادیان (شیب) چگالی کلرور منیزیم سانتریفوژ شده و در این روش ترکیبات مختلف بر اساس چگالی آنها جدا سازی می‌شوند.

بدین ترتیب DNA واجد وزنهای متفاوت از یکدیگر جدا می‌شوند. DNA معمولی که N¹⁴ دارد (DNA سبک) به علت داشتن چگالی کمتر در بالای لوله قرار می‌گیرد. در حالی که مولکول DNA با (N¹⁵ سنگین) در محلی پایین تر از DNA سبک واقع می‌شود. DNA های واجد مقادیر متفاوت N¹⁵ و N¹⁴ نیز در بینابین این دو حد جای می‌گیرند.

با کشت یاخته‌های دارای DNA واجد نیتروژن سنگین در محیط کشت حاوی نیتروژن سبک مشاهده می‌شود که مولکول DNA ماهیت سبک - سنگین پیدا می‌کند. یعنی دو رشته DNA کاملا از هم باز شده و رشته‌هایی در تکمیل هر یک از دو رشته قبل ساخته می‌شود. این رشته‌های جدید همگی دارای نیتروژن سبک (محیط کشت جدید) هستند. با ادامه کشت در نسلهای دوم و سوم ملاحظه می‌شود که از میزان DNA سبک - سنگین کم شده و به DNA سبک افزوده می‌شود.

نتیجه آزمایش مزلسون و استال

مزلسون و استال با چنین مشاهداتی نتیجه گرفتند که همانند سازی در مولکول DNA به طریق نیمه حفاظتی صورت می‌گیرد که مستلزم باز شدن دو رشته از هم و سنتز مولکول DNA جدید در مقابل هر رشته قدیم است. این پدیده به نام همانند سازی مشهور است.

آنزیمهای لازم در همانند سازی

آنزیمهای پلیمراز

آنزیمهایی هستند که پلیمر شدن زنجیره‌های پلی‌نوکلئوتیدی را کاتالیز می‌کنند. تا کنون سه نوع آنزیم پلیمراز به نامهای Ι و ΙΙ و ΙΙΙ جداسازی و مشخصات آنها ارائه شده‌اند. از بین آنها آنزیم پلیمراز ΙΙΙ نقش اصلی را در سنتز DNA دارد. از خصوصیات مهم آن ، این است که منحصرا نوکلئوتیدها را در جهت '5 به '3 بهم متصل می‌کنند و در جهت عکس نمی‌تواند عمل کند. آنزیم پلیمراز ΙΙ نیز در مرحله‌ای از سنتز DNA وارد شده و سنتز را در جهت '3 به '5 پیش می‌برد. و آنزیم پلیمراز I عمل ترمیم همانند سازی را انجام می‌دهد.

آنزیم هلیکاز

این آنزیم به مولکول DNA دو رشته‌ای متصل شده و با عمل خود موجب باز شدن دو رشته از یکدیگر می‌شود.

آنزیم لیگاز

در مرحله‌ای از سنتز DNA وارد عمل شده و دو رشته DNA را بهم پیوند می‌دهد.

آنزیم پریماز

آنزیمی است که در ساختن قطعه کوچک RNA پرایمر ، هنگام همانند سازی وارد عمل شده و نوکلئوتیدهایی از نوع اسید ریبونوکلئوتید را به یکدیگر متصل می‌کند. تعدادی پروتئینهای ویژه وجود دارند که پس از باز شدن دو رشته DNA از یکدیگر به محلهای باز شده متصل شده و مانع اتصال مجدد دو رشته به یکدیگر می‌شوند.

همانند سازی متوالی

در روی مولکول DNA نقاطی وجود دارند که همانند سازی از آنها آغاز می‌شود. این نقاط مبدا همانند سازی خوانده می‌شوند. در DNA باکتریها ، یک مبدا همانند سازی و در DNA موجودات عالی ، تعدادی زیادی از این مبدا وجود دارند. هنگام همانند سازی ابتدا آنزیم هلیکاز به مارپیچ دو رشته‌ای DNA متصل شده و پیچش DNA را در آن نقطه باز می‌کند. پرتئینهای DBP به ناحیه باز شده هجوم آورده و با اتصال به DNA تک رشته‌ای مانع از جفت شدن بعدی DNA می‌شوند.

ناحیه‌ای را که هلیکاز به آن متصل می‌شود، چنگال همانند سازی می‌نامند. همانند سازی به صورت دو سویه است. آنزیم پلیمراز ΙΙΙ که اتصال نوکلئوتیدها را به یکدیگر به عهده دارد، فقط می‌تواند همانند سازی را در جهت 3 به 5 پیش ببرد. در این حالت دو رشته مولکول DNA در خلاف جهت یکدیگر هستند. در نتیحه رشته‌ای که در جهت '5 به '3 سنتز می‌شود، به راحتی سنتز DNA را آغاز کرده و پیش می‌برد. این رشته به نام رشته راهنما معروف است. در همانند سازی این رشته را متوالی می‌نامند.

همانند سازی نامتوالی

در مولکول DNA رشته‌ای که '5 آزاد دارد، سنتز DNA طبق آنچه درباره رشته راهنما ذکر شد، انجام نمی‌گیرد. دلیل آن این است که آنزیم پلیمراز ΙΙΙ نمی‌تواند نوکلئوتیدها را در جهت 3 به 5 کاتالیز کند. لذا می‌بایست مکانیسم دیگری برای سنتز این رشته از DNA وجود داشته باشد. این رشته DNA به نام رشته عمل کننده یا پیرو معروف است. در این حالت ابتدا دو رشته DNA در فواصل معینی از یکدیگر باز شده و آنزیم پریماز در آن محل قرار می‌گیرد و با استفاده از ریبونوکلئوتیدها ، RNA کوچکی ساخته می‌شود که RNA پرایمر نام دارد.

انتهای 3 این RNA کوچک که از روی الگوی DNA ساخته شده است، می‌تواند به آنزیم پلیمراز III امکان دهد تا دزاکسی ریبونوکلئوتیدها را به انتهای آن متصل کند. لذا در این رشته از مولکول DNA قطعاتی از DNA سنتز می‌شوند که قطعات اوکازاکی نام دارد. (اوکازاکی نخستین کسی بود که این قطعات سنتز شده DNA را با میکروسکوپ الکترونی مشاهده کرد).

در این حالت آنزیم پلیمراز I وارد عمل شده و به ترتیب یکی یکی ریبونوکلئوتیدها را در جهت 5 به 3 برداشته و به جای آنها نوکلئوتیدهای از انواع دزاکسی جایگزین می‌کند تا این که قطعات همه از نوع دزاوکسی شوند. سپس انتهای قطعات ساخته شده بوسیله آنزیم لیگاز به هم متصل شده و یک رشته ممتد DNA حاصل می‌شود. اندازه هر قطعه اوکازاکی حدود 1000 تا 2000 نوکلئوتید است.

تاریخچه علم ژنتیک

چندین هزار سال است که سلولهای ما از دستور کوچکی که در درون آن ها نهفته است، پیروی می کنند و سلولهای مشابه خود تولید می کنند. اما راز این توالد و انتقال صفات برای قرن ها نهفته بود. انسان قرن بیستم در پرتو پیشرفت دانش ژنتیک توانست بخش عظیمی از این معما را حل کند، اگر چه هنوز راه درازی در پیش دارد.
● تاریخچه علم ژنتیک سالها پیش از آن که دانشمندان سعی کنند تا با استفاده از قوانین فیزیکی و شیمیایی علت پدیده های زیست شناختی را نیز تبیین کنند، زیست شناسان با مشاهده گیاهان و جانوران قلمرو دانش خود را گسترش می دادند. در واقع، تحقیقات دو تن از پیشگامان این علم وجود نوعی دستور یا کد وراثتی بر همگان اثبات کرده بود.

ادامه نوشته

نقاط عطف در اکتشافات ژنتیک

 

1859  چارلز داروین Charles Darwin کتاب منشأ گونه ها را منتشر می کند.

1865   گرگور مندل  Gregor Mendel مقاله آزمایشاتی روی هیبریداسیون گیاهان را ارائه می دهد.

1903   کروموزوم ها به عنوان واحدهای وراثتی کشف می شوند.

1906   کلمه ژنتیک genetics  اولین بار در سومین کنفرانس ژنتیک در لندن توسط ویلیام باتسون William Bateson مطرح می شود.

1910   توماس هانت مورگان Thomas Hunt Morgan مکان ژنها را روی کروموزومها نشان می دهد و همچنین کشف می کند که ژنهای موجود روی کروموزومها ، قانون "تفکیک مستقل اللها " ی مندلی را پیروی نمی کنند.

---

---

1913   آلفرد استوارت وانت  Alfred Sturtevant اولین نقشه ژنتیکی یک کروموزوم را ترسیم می کند.

1913  نقشه های ژن نشان می دهند که کروموزومها شامل ژنهای منظم خطی هستند.

1918  رونالد فیشر Ronald Fisher کتاب " همبستگی بین خویشاوندیها در فرضیات وراثت مندلی " را منتشر می کند – فرضیات جدیدی شروع می شود.

1927  تغییرات فیزیکی در ژنها موتاسیون mutation نامیده می شود.

1928  فردریک گریفیث Fredrick Griffith ملکول وراثتی که بین باکتریها قابل انتقال است را کشف می کند.

1931  کراسینگ آور علت نوترکیبی شناخته می شود.

1941  تاتوم Edward Lawrie Tatum و بیدل George Wells Beadle نشان می دهند که ژنها پروتئین ها را رمز می کنند.

1944  آوری Oswald Theodore Avery ، مک لئود Colin McLeod و مک کارتی Maclyn McCarty ملکول DNA را به عنوان ماده ژنتیکی جدا می کنند . ( البته در آن زمان اصول دگرگونی نامیده شدند)

1950  اروین شارگاف Erwin Chargaff نشان می دهد که چهار نوکلئوتید در اسید نوکلئیک به نسبتهای ثابتی حضور ندارند ، اما چند قائده عمومی برای آنها وجود دارد. ( از جمله بازهای نوکلئوتیدی آدنین – تیمین و سیتوزین – گوانین همیشه به نسبت مساوی باقی می مانند.)

1950  باربارا مک کلینتوک Barbra McClintock ترانسپوزونها را در ذرت کشف می کند.

1952  آزمایش هرشی – چیس Hershey-Chase ثابت می کند که ماده ژنتیکی در فاژها (و همه موجودات زنده ) DNA می باشد.

1953  ساختمان DNA توسط واتسون James D. Watson و کریک Francis Crick و با کمک روزالین فرانکلین Rosalind Franklin بصورت مارپیچ دوتایی معرفی می شود.

1956  جو هین تیو Jo Hin Tjio و آلبرت لوان Albert Levan تعداد صحیح کروموزومها در انسان را 46 معرفی کردند.

1958  آزمایش مسلسون – استال Meselson-Stahl نشان می دهد که ملکول DNA بصورت نیمه محافظت شده همانندسازی می کند.

1961  رمزهای ژنتیکی بصورت سه تایی مرتب می شوند.

1964  هاوارد تمین Howard Temin با به کار بردن ویروسهای RNA نشان داد که فرضیه مرکزی واتسون همیشه صحیح نیست.

---

---

1970  آنزیم های محدود کننده که در مطالعات روی باکتری هموفیلوس اینفلوئنزا Haemophilus influenzae کشف شده بود ، دانشمندان را در بریدن و الصاق DNA توانا می کند.

1977  ترادف ملکول DNA برای اولین بار توسط فرد سانگر Fred Sangr ، گیلبرت Walter Gilbert و ماکسام Allan Maxam که بطور مستقل کار می کردند ، مرتب شد.آزمایشگاه سانگر ژنوم کامل ترادف باکتریوفاژ را کامل کرد.

1983  کاری مولیس Kary Banks Mullis عمل زنجیره ای پلیمری که تکثیر DNA را آسان می کند ، کشف میکند.

1985  الک جفریس Alec Jeffreys  اثر انگشت ژنتیکی را کشف می کند.

1989  ترادف اولین ژن انسان توسط فرانسیس کالین Francis Collin و چی تسویی Chee Tsui مشخص می شود.ژنی که پروتئین CFTR را کد می کند.

1995  ژنوم هموفیلوس اینفلوانزا اولین ژنومی است از یک ارگانیسم زنده آزاد که ترادف آن مشخص می شود.

1996  ساکارومایسز سرویزیه cerevisiae Saccharomyces اولین ترادف ژنتیکی یوکاریوتی است که مشخص می شود.

1998  اولین ترادف ژنوم یک یوکاریوت پرسلولی به نام کانور هابدیتیس الگانس C.elegans (یک نماتود) تعیین می شود.

2001  اولین پیش نویس ترادف ژنوم انسان همزمان توسط پروژه ژنوم انسان و مرکز ژنومیک کلرا Celera Genomic منتشر می شود.

2003  (14 آوریل) تکمیل موفقیت آمیز پروژه ژنوم انسان با ترادف 99% از ژنوم و با دقت 99/99 %.

2006  مارکوس پمبرلی Marcus Pembrey و بایرن Olov Bygren کتاب Sex-specifics, male line trans-generational responses in humans  را که شواهدی بر اپی ژنز می باشد را منتشر کردند.

عنوان: موجودات تراريخت يا ترانسژنيك

تاريخچه ترانسژنيك :

اطلاعات بدست آمده دربارهDNA دردهه 1950 آغازي براي پاسخ به پرسشهاي ديگردرموردژنها بود.

در اوايل دهه 1970 نخستين آزمايش موفقيت آميز دستكاري و اصلاح ژن انجام شد و دردهه 1980 نخستين گياه دستكاري شده به روش مهندسي ژنتيك كه يك اطلسي مقاوم به بيماري بود توليد شد.

در سال 1984 اولين كلون گوسفند انجام شد و در سال 1995 استفاده از سلولهاي جنيني براي توليد گوسفندهاي مگان و موراگ صورت پذيرفت ..در سال 1996 تولد دالي اولين حيوان كلون شده بوقوع پيوست و تا به امروز آزمايشات براي توليد موجودات ترانسژن و كلون شده ادامه دارد .

تكنولوژي DNA نوتركيب :

در فرآيند ترانسژنيك قسمتي از ژن جدا شده و سپس در جاي ديگر يا سلول موجود ديگر قرار مي گيرد براي انجام اين كار از تكنيكهاي بيوشيميايي كه شامل آنزيم هاي ويژه براي بريدن رشته DNA در نقاط ويژه ، الحاق قطعه هاي جديد و اتصال دوباره قطعه هاي جدا شده به يكديگر ، استفاده مي شود.نتيجه اين اعمال كه به نام تكنولوژي DNA نوتركيب است ، DNA اي است كه داراي قطعات اضافي و حامل ژنهايي است كه قبلا داراي آن ژنها نبوده است .

ادامه نوشته

کروموزوم

کروموزوم در سلولهای یوکاریوتی از ترکیب کروماتین و پروتئینهای هیستونی و غیر هیستونی تشکیل شده است. و در سلولهای پروکاریوتی از ترکیب کروماتین و پروتئینهای غیر هیستونی ساخته شده است.

 

واژه کروموزم به مفهوم جسم رنگی ، که در سال 1888 بوسیله والدیر بکار گرفته شد. هم اکنون این واژه برای نامیدن رشته‌های رنگ‌پذیر و قابل مشاهده با میکروسکوپهای نوری بکار می‌رود که از همانندسازی و نیز بهم پیچیدگی و تابیدگی هر رشته کروماتین اینترفازی در سلولهای یوکاریوتی تا رسیدن به ضخامت 1000 تا 1400 نانومتر ایجاد می‌شود. در پروکاریوتها نیز ماده ژنتیکی اغلب به حالت یک کروموزوم متراکم می‌شود. در برخی باکتریها علاوه بر کروموزوم اصلی که اغلب ژنها را شامل می‌شود کروموزوم کوچک دیگری که بطور معمول آن را پلاسمید می‌نامند، قابل تشخیص است گر چه تعداد کمی از ژنها بر روی پلاسمید قرار دارند.

اما از آنجا که در بیشتر موارد ژنهای مقاومت به آنتی بیوتیکها بر روی آن جایگزین شده‌اند، از نظر پایداری و بقای نسل باکتری اهمیت زیادی دارد. کروماتین در ساختمان کروموزوم به شکل لوپ دیده می‌شود. لوپها توسط پروتئینهای اتصالی به DNA که مناطق خاصی از DNA را تشخیص می‌دهند پابرجا می‌ماند. سپس مراحل پیچ خوردگی نهایتا نوارهایی را که در کروموزومهای متافازی دیده می‌شود ایجاد می‌کند. هر تیپ کروموزومی یک نوع نواربندی اختصاصی را در ارتباط با نوع رنگ آمیزی نشان می‌دهد. این رنگ آمیزیها منجر به مشخص شدن تعداد و خصوصیات کروموزومهای هر گونه از موجودات زنده می‌گردد. که این خصوصیات تعدادی و مورفولوژیک کروموزومها را کاریوتیپ می‌نامند.

مراحل تبدیل رشته کروماتین به کروموزوم

برای تبدیل یک رشته کروماتینی 10 تا 30 نانومتری به یک کروموزوم ، علاوه بر لزوم همانندسازی رشته کروماتین سطوح سازمان یافتگی‌ای را در نظر می‌گیرند که ضمن آن با دخالت H₃ ، H₁ و پروتئین‌های غیر هیستونی پیچیدگیها و تابیدگیهای رشته کروماتین افزایش می‌یابد، طول آن کم ، ضخامت و تراکمش زیاد می‌شود و به کروموزوم تبدیل می‌گردد. این سطوح سازمان یافتگی و اغلب به صورت رسیدن از رشته 10 تا 30 نانومتری به رشته 90 تا 100 نانومتری تشکیل رشته 30 تا 400 نانومتری و در مراحل بعد با افزایش پیچیدگیها و تابیدگیها ، ایجاد رشته 700 نانومتری و بالاخره تشکیل کروموزوم دارای دو کروماتید و با ضخامت تا 1400 نانومتر در نظر می‌گیرند.

اولین مرحله پیچیدگی و تراکم رشته کروماتین برای تبدیل به کروموزوم با فسفریلاسیون شدید هیستونهای H₃ ، H₁ همراه است. پس از رها شدن DNA از اکتامر هیستونی ، با دخالت آنزیمهای مسئول همانندسازی ، پیوندهای هیدروژنی بین دو زنجیره گسسته می‌شود، هر زنجیره مکممل خود را می‌سازد و به تدریج با ادامه همانندسازی ، دو مولکول DNA بوجود می‌آید که در هر مولکول یک زنجیره قدیمی و زنجیره دیگر نوساخت است. بخشهای مختلف این دو مولکول DNA که نظیر همدیگر هستند به تدریج که همانندسازیشان پایان می‌پذیرد، با اکتامرهای هیستونی که نیمی از آنها اکتامرهای والدی و نیمی جدید هستند ترکیب می‌شوند.

بعد از تشکیل ساختمان نوکلئوزومی ، دو رشته کروماتین 10 نانومتری و سپس رشته‌های 30 نانومتری ایجاد می‌شوند. هر رشته کروماتین 30 نانومتر سطوح سازمان یافتگی را می‌گذارند، با مجموعه‌ای از پروتئینهای غیر هیستونی زمینه‌ای یا اسکلتی آمیخته می‌شود و به یک کروماتید تبدیل می‌شود. مجموعه دو کروماتید نظیر هم که از محل سانترومر بهم متصل‌اند کروموزوم متافازی را ایجاد می‌کنند.

اجزای ساختمانی کروموزوم

در متافاز که کروموزومها سازمان یافتگی بیشتری دارند، برای هر کروموزوم بخشهای زیر در نظر گرفته می‌شود.

کروماتید

کروماتید بخشی از کروموزوم متافازی است که نیمی از سراسر طول کروموزوم را می‌سازد. دو کروماتید هر کروموزوم از ناحیه سانترومر بهم متصل‌اند. هر کروماتید از ابر پیچیدگیهای رشته کروماتین و آمیختگی آن با پروتئینهای غیر هیستونی اسکلتی یا زمینه‌ای بوجود آمده است. دو کروماتید هر کروموزوم متافازی را که در حکم تصویر آینه‌ای یکدیگر هستند، کروماتیدهای خواهر یا کروماتیدهای نظیر می‌نامند.

در پروفاز و گاهی در اینترفاز ، کروموزوم به صورت رشته‌های بسیار نازکی است که آنها را کرومونما می‌نامند این رشته‌ها مراحل مقدماتی تراکم کروماتید را نشان می‌دهند. کروماتید و کرومونما ، نامی برای مشخص کردن دو ساختمان یکسان اما با دو درجه سازمان یافتگی است. کرومومر نیز از تجمع ماده کروماتینی به صورت دانه‌های کروی ایجاد می‌شود.

سانترومر

محل اتصال دو کروماتید خواهر هر کروموزوم متافازی را سانترومر نامند. سانترومر بخش نازکی از کروموزوم که جایگاه آنرا فرورفتگی اولیه نیز می‌نامند. ناحیه سانترومر ناحیه بسیار هتروکروماتینی است و بویژه در بخشهای کناری خود دارای ژنها یا ترتیب‌های نوکلوتیدی تکراری است. این بخشهای هتروکروماتین با رنگهای بازی شدت رنگ می‌گیرند. هر کروموزوم علاوه بر سانترومر اصلی ممکن است دارای سانترومر یا سانترومرهای فرعی در محل فشردگیهای ثانویه باشد. فشردگیهای ثانویه با داشتن پیچیدگیهای کمتر از فشردگی اولیه قابل تشخیص‌اند.

کینه توکور

طرفین سانترمر هر کروموزوم را دو بخش پروتئینی پیاله مانند و متراکم به اسم کینه توکور می‌پوشاند. هر کینه توکور دارای سه بخش بیرونی و میانی و درونی است. در ساختمان هر بخش پروتئینهای رشته‌ای با تراکم متفاوتی قابل تشخیص هستند بخش بیرونی متراکم و بخش میانی کم تراکم است. بخش درونی بطور فشرده‌ای با سانترومر اتصال دارد. کینه توکورها از مراکز سازماندهی میکروتوبولها و رشته‌های دوک میتوزی هستند.

تلومر

این اصطلاح برای بخشهای انتهایی کروماتید بکار گرفته می‌شود. تلومرها دارای ویژگیهای سلول شناسی خاصی هستند. در مگس سرکه ترتیب‌های DNAای تلومری که در انتهای همه کروموزومها وجود دارد جدا سازی و بررسی شده است. تلومرها انتهاهای مولکولهای طویل و خطی DNAای هستند که در هر کروماتید وجود دارد. از سوی دیگر وقتی کروموزومها بوسیله عواملی مثل پرتوهای X یا اثر آلکالوئیدها شکسته شوند، انتهاهای آزاد بدون تلومر آنها چسبنده می‌شود و با سایر کروموزومها ادغام می‌شود. علاوه بر نقشی که تلومرها در پایداری کروموزومها دارند، در برخی گونه‌ها به حالت مهیا و بعضی بین دو کروموزوم عمل کرده و نوک به نوک اتصال موقتی پیدا می‌کنند.

فرورفتگی ثانویه

یکی دیگر از ویژگیهای ریخت شناسی کروموزومها هستند که از نظر موقعیت و فواصلشان بر حسب گونه‌ها جای ثابتی دارند. وجود آنها از نظر تشخیص کروموزومها بویژه در یک مجموعه کروموزومی مفید است فرورفتگیهای ثانویه به دلیل عدم ایجاد انحرافهای زاویه‌دار در قطعات کروموزومی از فرورفتگیهای اولیه شناخته می‌شوند.

سازمان دهندگان هستکی

این نواحی فرورفتگیهای ثانویه‌ای هستند که دارای ژنهای رمزدار کننده RNAهای ریبوزومی جز rRNA5S می‌باشند و در تشکیل هستک دخالت دارند. پدیدار شدن فرورفتگی ثانویه به دلیل رونویسی بسیار فعال ژنهای rRNAای است که آنها را از فرورفتگی‌های اولیه مشخص می‌سازد. در انسان سازمان دهندگان هستکی در فرورفتگیهای ثانویه کروموزومهای 13 و 14 و 15 و 21 و22 قرار دارند که همه از کروموزمهای آکروسانتریک و دارای ماهواره هستند.

ماهواره

جسم کوچکی کروی است که از بقیه کروموزوم بوسیله یک فرورفتگی ثانویه جدا می‌شود. ماهواره و فرورفتگی ثانویه از نظر شکل و بزرگی برای هر کروموزوم ویژه ، ثابت هستند. ماهواره‌های کروموزومی بخشهایی از کروموزوم از دیدگاه ریخت شناسی هستند و نبایستی آنها را با ماهواره‌های DNAای که دارای ترتیب‌های DNAای بسیار تکراری می‌باشند اشتباه کرد.

انواع کروموزمها از نظر تعداد سانترومر

کروموزومها را از نظر تعداد سانترومرهایشان به کروموزمهای یک سانترومری ، دو سانترومری و چند سانترومری تقسیم می‌کنند وقتی تحت تاثیر عواملی مثل پرتوهای X کروموزمها خرد شوند و قطعاتشان ادغام شود، کروموزومهای به اصطلاح بدون سانترومر ایجاد می‌کنند. این کروموزومها هنگام تقسیم سلولی رفتار عادی مثل سایر کروموزومها را ندارند.

انواع کروموزوم از نظر محل سانترومر

• کروموزمهای تلوسانتریک: سانترومر در یکی از دو انتهای کروموزومها قرار گرفته است.
  
  
• کروموزومهای آکروسانتریک: سانترومر آنها نزدیک به یکی از دو انتهای کروموزوم قرار گرفته در نتیجه یکی از بازوها نسبتا به دیگری بسیار کوچک است از قطعات کروموزومی از محل قرار گرفتن سانترومر از بازوهای کروموزومی می‌نامند.
  
  
• کروموزمهای متاسانتریک: سانترومر آنها در وسط کروموزوم قرار گرفته و در نتیجه بازوهای کروموزم هم اندازه هستند اکثر کروموزمها دارای یک سانترومر هستند. برخی گونه‌ها سانترومرهای بخش شده‌ای دارند در رشته‌های دوکی به تمامی طول کروموزوم متصلند این کروموزومها را هولوسانتریک گویند.

وراثت

کلمهٔ وراثت در ابتدا در زمینهٔ وسیع‌تری مورد استفاده قرار می‌گرفت؛ چرا که مرز میان صفات اکتسابی و صفات ژنتیکی به درستی مشخص نبود. این دو تعریف تنها در اواخر قرن نوزدهم از هم جدا شدند.

امروزه وراثت از مباحث علم ژنتیک است.

تاریخچه

برای نخستین بار، گرگور مندل با پایه‌گزاری قوانین وراثت در قرن نوزدهم مدلی برای نشان دادن نحوهٔ انتقال صفات از والدین به فرزندان در پیشنهاد داد. از آن‌جا که ماهیت مادهٔ ژنتیکی که عامل انتقال خصوصیات است، در آن زمان مشخص نبود، این پیشنهاد رد شد.

با این حال، هم‌زمان با کارهای مندل، آزمایش‌هایی اهمیت نقش کروموزوم‌ها را در انتقال صفات ثابت کرد.

در سال ۱۹۴۳، اسوالد ایوری مولکول دی‌ان‌ای در کروموزوم‌ها را به عنوان ماهیت مادهٔ ژنتیک شناسایی کرد. سرانجام مدل واتسون و کریک در سال ۱۹۵۳ اطلاعات کافی را برای درک و تصحیح قوانین مندل در اختیار دانشمندان قرار داد.

طرز انتقال صفات

طبق قوانین وراثت، جانداران دیپلویید (همچون انسان)، برای هر صفت خود، ۲ الل دارند که یکی از آن‌ها را از پدر و دیگری از مادرش دریافت کرده اند. در صورتی که این دو الل یکسان باشند، فرد از نظر آن ژن هموزیگوت، و اگر متفاوت باشند هتروزیگوت است. در این صورت فنوتیپ فرد می‌تواند چندین حالت داشته باشد. به طور مثال اگر یکی از الل‌ها غالب باشد (یعنی خود را به طور کامل بروز دهد) و دیگری مغلوب باشد (اثری از خود ظاهر نکند)، فنوتیپ فرد مربوط به الل غالب خواهد بود. به طور مثال، فردی که یک الل A و یک الل O برای گروه خونی خود دارد، فنوتیپ گروه خونی A را خواهد داشت؛ چرا که الل O نسبت به A مغلوب است و بروز نمی‌کند.

همچنین، دو الل نا‌همسان می‌توانند هم‌زمان خود را بروز دهند. به این حالت هم‌توانی گفته می‌شود. در این صورت، در فنوتیپ فرد، دو صفت مربوط به هر کدام از دو الل ظاهر خواهند شد؛ همچون فردی که دارای گروه خونی AB است.

حالت دیگری که ممکن است رخ دهد غالب ناقص است. در این صورت، فنوتیپ فرد ترکیب و حد واسطی از دو صفت خواهد بود. همچون فردی که یک الل مربوط به موهای مجعد و یک الل مربوط به موهای صاف داشته باشد. در این صورت فنوتیپ موهای او موج‌دار خواهد بود.

به‌علاوه، برخی صفات می‌توانند تحت تأثیر چند ژن قرار داشته باشند. این ژن‌ها ممکن است همگی بر روی یک کروموزوم، یا حتی چند کروموزوم مختلف قرار داشته باشند. به این حالت صفات چندژنی می‌گویند. تعیین اثر و سهم هر کدام از این ژن‌هادر فنوتیپی که فرد نشان می‌دهد بسیار دشوار است. طول قد و رنگ مو از جمله این صفات هستند.

به جز موادی که ذکر شد (که همگی از قوانین مندل پیروی می‌کنند)، صفاتی هستند که از این قوانین مستقل می‌باشند. عامل بروز این صفات در کروموزوم‌های موجود در هسته قرار ندارد؛ بلکه به اندامک‌هایی که سلول تخم از گامت‌ها دریافت می‌کند بستگی دارد.

همچنین، برخی صفات تحت اثر محیط قرار دارند؛ همچون رنگ گل‌برگ‌های گیاه ادریسی که در خاک‌های اسیدی آبی، و در خاک‌های خنثی صورتی است. 

استفاده ازDNAوغشاي باكتري به عنوان حسگر زيستي

در ساخت این بیوسنسورها از اجزای مختلف باکتری (DNA، غشا، جسم زنده، مرده و اگزوپلی ساکارید) به عنوان حسگر زیستی برای جذب فلزات سنگین سرب و روی استفاده شد. به این منظور از سه باکتری E. coli Rp1 ، ازتوباکتر و ریزوبیوم استفاده گشت. ابتدا DNA این باکتریها استخراج شده و درجه خلوص آن تعیین گشت. نتایج حاصل از بررسی جذب فلزات به DNA نشان داد که DNA ریزوبیوم %39 Zn+2و %26 Pb+2و DNA ازتوباکتر %9/16 Zn+2 و %9/22 Pb+2 و %1/25 Zn+2 E.coli Rp1DNA و %9/15 Pb+2 را جذب نمود. به این ترتیب DNA ریزوبیوم با اختلاف معنی داری نسبت به دو باکتری دیگر بیشترین جذب فلز را داشت. همچنین مشخص شد که آلودگی پروتئینی نقش زیادی در جذب فلزات به DNA ندارد. به منظور استفاده از غشا به عنوان حسگر زیستی، در مورد E. coli Rp1 هر دو روش استفاده از امواج ماورای صوت و فریز و ذوب نمودن برای شکستن سلولها مناسب می‌باشد، ولی درمورد ازتوباکتر و ریزوبیوم روش فریز و ذوب نمودن ترجیح داده شد.غشای ازتوباکتر Zn+2 را %3/12 بیشتر از E.coli Rp1 و %16 بیشتر از ریزوبیوم جذب نمود. در مورد Pb+2 نیز غشای ازتوباکتر %9/25 بیشتر از غشای ریزوبیوم و %6/21 بیشتر از غشای E. coli Rp1 جذب کرد. برای تهیه حسگر اگزوپلی ساکارید از ازتوباکتر و ریزوبیوم استفاده شد. با توجه به منحنی رشد این دو باکتری، پلی ساکارید در یک مرحله از رشد تولید نمی‌شود، به طوریکه ازتوباکتر در فاز لگاریتمی رشد و ریزوبیوم در فاز سکون اگزوپلی ساکارید بیشتری را تولید نمودند. این اگزوپلی ساکاریدها در ازتوباکتر %91 Zn+2 و %100 Pb+2 ولی در ریزوبیوم %82 Zn+2 و %90 Pb+2 را جذب نمودند. اجسام سلولی زنده E. coli Rp1 ، ریزوبیوم و ازتوباکتر به ترتیب %45 ، %1/33 و %46 Zn+2 را جذب کردند، ولی در جذب Pb+2 بین اجسام زنده سه باکتری تفاوت معنی داری مشاهده نشد. در جذب Zn+2 بین اجسام مرده E. coli Rp1 و ریزوبیوم و همچنین ریزوبیوم و ازتوباکتر تفاوتی وجود نداشت. در مورد Pb+2 نیز بین اجسام مرده E. coli Rp1 و ریزوبیوم و در ضمن E. coli Rp1 و ازتوباکتر اختلاف معنی داری مشاهده نشد. سرب موجود در نمونه هایی از آب زاینده رود، آب چاه و ادرار نیز با استفاده از حسگر اگزوپلی ساکارید اندازه گیری شد. اگزوپلی ساکارید ازتوباکتر از ml 100 آب چاه، آب زاینده رود و ادرار به ترتیب 4، 25/0 و 1/0 میلی گرم Pb+2در هر گرم پلی ساکارید جذب نمود، ولی اگزوپلی ساکارید ریزوبیوم فقط 8/0 میلی گرم سرب را از ml 100 آب چاه جذب کرد.نتایج نشان داد که مقدار جزئی فلز سرب را که در حالت عادی نمی‌توان اندازه گیری نمود، با استفاده از این حسگر می توان اندازه گرفت

RNA

مخفف اسید ریبونوکلئیک است که یکی از انواع اسیدهای نوکلئیک می‌باشد. در داخل سلول انواع مختلف RNA وجود دارد که هر کدام از آنها وظایف مخصوص به خود را دارند.

مقدمه

RNA صرف نظر از انواعی که دارای ساختمان خاصی است. برخلاف DNA که ساختمان مارپیچ دو رشته‌ای دارد RNA معمولا یک رشته‌ای و تقریبا صاف و بدون تاخوردگی و یا به صورت کلاف است. علت اصلی عدم تشکیل مارپیچ دو رشته‌ای RNA مزاحمت فضایی گروه OH متصل به کربن شماره 2- قند ریبوز است که مانع پیچش لازم می‌شود. زیرا گروه OH به طرف داخل محور مارپیچ قرار می‌گیرد و مانع فرم پایدار می‌گردد.

بنابراین حتی در مقابل DNA الگو که دقیقا مکمل RNA است، RNA نمی‌تواند به شکل مارپیچی به آن متصل شود. همین خاصیت RNA باعث عدم پایداری آن در محیط قلیایی می‌شود، بطوری که در محیط قلیایی ، RNA به مونونوکلئوتیدها تجزیه می‌شود، در حالی که DNA در محیط قلیایی فقط به صورت تک رشته‌ای درمی‌آید ولی تجزیه نمی‌شود

ادامه نوشته

ژنوم

به کل ماده ژنتیکی موجود در داخل یک سلول ، ژنوم گفته می‌شود و اندازه ژنوم در موجودات مختلف متغیر است. ولی در هر گونه از موجودات اندازه ژنوم یکسان است.

اطلاعات اولیه

در ساده‌ترین حالت یک ژن را می‌توان به صورت قطعه‌ای از یک مولکول DNA و حاوی رمز برای توالی اسید آمینه‌ای یک رشته پلی پپتیدی و توالیهای تنظیم کننده لازم برای بروز آن در نظر گرفت. در بین جانداران دو نوع سلول یوکاریوت و پروکاریوت در نظر گرفته می‌شود. جانداران یوکاریوت به جاندارنی گفته می‌شود که سلولهای آنها دارای هسته است و مولکولهای DNA آنها در داخل ساختمانهایی به نام کروموزوم درهسته بسته بندی شده‌اند. در جانداران پروکایوت هسته مشخص و کروموزومها یافت نمی‌شوند و مولکولهای DNA در ساختارهایی به نام نوکلوئید که فاقد پروتئینهای هیستون هستند مجتمع می‌شوند. به مجموعه این ژنها در هر سلول در جانداران مختلف ژنوم آن جاندار گفته می‌شود.

 

ادامه نوشته

اصول‌ و مبانیPCR

اصول‌ و مبانیPCR ‌
‌‌‌‌واكنش‌ زنجیره‌ پلی‌مراز مبتنی‌ بر تكثیر آنزیمی‌ قطعه‌ای‌ ازDNA است‌ كه‌ با استفاده‌ ازآغازگر صورت‌ می‌گیرد. طول‌ آغازگر بایستی‌ به‌ اندازهِ كافی‌ بزرگ‌ باشد تا توالیهای‌ مشابه‌ به‌ آنها درنواحی‌ غیر هدف‌ یافت‌ نگردد پرایمرها دو عمل‌ را انجام‌ می‌دهند.اندازه‌ قطعات‌ تكثیر شونده‌ را مشخص‌ می‌كنند،محل ‌ ژنی‌ كه‌ باید تكثیر شود را مشخص‌ می‌كنند.‌‌‌‌بعد از اتصال‌ آغازگر به‌ مكملهای‌ خود در توالی‌ هدف، انتهای‌ هیدروكسیل‌ َ3 آنها رو به‌ سوی ناحیه‌ هدف‌ قرار می‌گیرد.
PCR‌‌‌‌ طی‌ سه‌ دورهِ متوالی‌ واسرشت‌ سازیرشتهِ الگو، اتصال‌ آغازگر و بسط توسط آنزیم‌ پلی‌مراز انجام‌ می‌گیرد.
‌‌‌‌در چرخه‌ اول‌ و دوم‌ فرآوردهِ حاصل‌ از بسط‌ دارای‌ طول‌ مشخصی‌ نیست. در چرخه‌ سوم قطعاتی‌ ساخته‌ می‌شود كه‌ طول‌ آنها مشخص‌ است‌ از چرخهِ چهارم‌ تكثیر به‌ صورت‌ نمائی‌ است‌

ادامه نوشته

کروماتین

ساختارهای مرتبه بالاتر کروماتین

از آن جا که نوکلئوزوم فقط عرض دارد و به نظر می رسد کروزوموزوم های متافاز فیبرهایی با قطرباشند باید چندین سطح اضافی فشردگی کروماتین وجود داشته باشد تا کروموزوم متافاز تولید شود.

شکل 726

آزمایش های مختلف شامل تغییر قدرت یونی که بر روی کروماتین صورت گرفته است نشان می دهد که با افزایش قدرت یونی DNA110 آنگسترومی به طور خودبخود فیبرهای مارپیچ شکل 300 آنگسترومی تشکیل می دهد.

به نظر می رسد این فیبرها نتیجه پیچ خوردن DNA نوکلئوزومی می باشد.

شکل 727

هر چند این فیبر 300 آنگسترومی آخرین فرم نیست می توان تبدیل فیبر 300 آنگسترومی به فیبر 2000 آنگسترومی در مرحله متافاز را در نتیجه تشکیل دومین ساختار مارپیچی از فیبرهای 300 آنگسترومی در نظر گرفت.

شکل 728

اگر هیستون ها از یک کروموزوم حذف شوند ساختار DNA دگرگون می شود و یک ساختار پروتئین که از آن به scaffold یاد می شود بر جای می ماند.

این ساختار از 12 الی 20 نوع و یا بیشتر پروتئین تقریباً‌یکنواخت تشکیل شده است بنابراین اکثر پروتئین های غیر هیستونی احتمالاً در ساختار کروموزوم شرکت دارند و نه در کنترل ژنتیکی. هر چند روش های تجزیه ای به کار گرفته شده در بیشتر بخش ها قابلیت جداسازی کمتر از %1 پروتئین های کروماتین را ندارند. بنابراین ممکن است کنترل بیان ژن توسط پروتئین هایی که به مقدار بسیار کم در کروماتین وجود دارند صورت پذیرد.

Polyteny ,puffs and Balbiani rings

غدد بزاقی همانند برخی دیگر از بافت های Drosophila و سایر حشرات حاوی کروموزوم های بزرگ و دسته ای می باشند

شکل 731

این پدیده نتیجه سیناپس همولوگ است که بدنبال همانند سازیDNA بدون تقسیم سلول بوقوع می پیوندد (endomitiosis). این کروموزوم ها از بیش از یکصد کپی از یک کروماتید تشکیل شده اند و به صورت باندهای تاریک و نواحی بین باندی روشن به نظر می رسند. به باندهای تاریک کرومومر گفته می شود. به این نواحی پراکنده chromosome puffs نیز گفته می شود

شکل 730

همچنین به آن Balbianirings نیز گفته می شود که اساساً بهpuffهایی گفته می شود که در ریشه Chironomusوجود دارد که کروموزوم های polytene آن توسط E.G.Balbiani در سال 1881 کشف شد. اخیراً این کلمه برای همه puff ها استفاده می شود و یا حداقل برای puffهای بزرگتر در همه گونه هایی که دارای کروموزوم های می باشند به کار می رود.

ساختار کروموزوم polytene می تواند توسط نمودار شکل 731 توضیح داده شود. نوارهای تاریک ( کرومرها ) مربوط به پیچیدگی محکم فیبرهای 300 آنگسترومی هستند و نواحی بین باندی روشن مربوط به پیچیدگی سست تر می باشد این شکل همچنین نشان می دهد که چگونهChromosome puffs در نواحی تانشده فیبر که رونویس فعال است حاضر هستند.

با بکار گیری رنگ آمیزی مخصوص RNA بوسیله رنگ هایی از قبیل تولوئیدن بلر و یا رادیوگرافی با 3H_uridine نشان داده شده است رونویس فعال در نواحیpuff ها صورت می گیرد ولی در نواحی مجاور کروموزوم های polytene اعمال نمی شود. نشان داده شده است که mRNA جدا از سلول های دارای puff فقط در نواحی puff های کورموزوم هیبرید می شوند. پس این نواحی DNA مکمل mRNA هستند و نواحی رونویسی فعال را نشان می دهند. بوسیله تکنیک جدید DNA نوترکیب همچنین نشان داده شده است که احتمالاً هر puff تنها رونویسی یک ژن را نشان می دهد.

شکل 732

puffها عموماً به چهار دسته تقسیم می شوند. در یک مرحله بخصوص از تکوین مثلاً پوست اندازی stage_specific puffs دیده می شوند. Tissue_specific puffs فقط در یک بافت فعال هستند و نه در بافت های دیگر ( در لار و حشرات بافت های به غیر از غدد بزاقی کروموزوم polyteneدارند. Constitutive تقریباً در یک بافت خاص همواره فعال هستند و environmentally induced puffs پس از برخی تغییرات محیطی از قبیل شوک حرارتی دیده می شوند.

شکل 733

در Drosophilaتقریباً 80 درصد puffها مرحله – ویژه هستند. در Chironomus این عدد فقط %20 است. برای مثال در زمان پوست اندازی در حشرات هورمون ecdysone توسطprothoracic glands ترشح می شود در همان زمان بسیاری از الگوهای puffها تغییر می کند.

شکل 734

تغییرات مشابهی در الگوی puffها می تواند بوسیله تزریق ecdysone القاء شود. لذا پوست اندازی که یک توالی تکوینی مرحله – ویژه است به یک توالی رونویسی دنباله دار در کروموزوم مربوط شده است

Lampbrush chromosomes

کروموزوم های Lampbrushدر جانوران دو زیست بوجود می آیند و نام گذاری آن ها به این جهت است که کونفیگوراسیون loop_out دارند و شبیه ماهوت پاک کنی که برای تمیز کردن لامپ ها به کار می رود loop های کروموزوم های lampbrush بوسیله یک ماتریس ازDNA پوشیده شده است و بدون شک جایگاه های رونویسی می باشند. احتمالاً loop ها کروموزوم ها را از پیچش باز می کنند همانند آنچه که در مورد کروموزوم هایpolytene در شکل 731 نشان داده شده است ولی در موارد خاص مثلاً در polytene Chromosomal و در کروموزوم های lampbrush رونویسی فعال دیده می شود. از آنجا که باندهای خاصی از ها در هر لحظه در کروموزوم های polytene و loopکروموزوم lampbrush اندازه های متفاوتی دارند ( به همراه نواحی که اصلاً به صورت loop نیستند ) ما شواهدی داریم که رو نویسی های خاصی را بدون هیچ یک از نشانه هایی که تا به حال دادیم انجام می شود و مربوط به طبیعت کنترل آن رونویسی است

شکل 735

---

جهش

جهش یعنی تغییر در توالی نوکلئوتیدها در ساختمان DNA. جهش رویدادی شیمیایی است که بدون توجه به تاثیر بالفعل مثبت یا منفی برای جاندار رخ میدهد.

مقدمه

تغییرپذیری ماده ژنتیکی یکی از خواصی بود که دانشمندان همواره برای ماده ژنتیک فرض می‌کردند. جهش پدیده‌ای تصادفی است یعنی تغییر در تمام نوکلئوتیدهای ژنوم ، کم و بیش یکسان است. بر اثر انتخاب طبیعی جهش یاخته‌های زیانبار کمتر تولید مثل می‌کنند یا اصلا تولید مثل نمی‌کنند. جهش یافته‌هایی با جهش سودمند بیشتر تولید مثل می‌کنند و در نسل‌های بعد فراوانتر می‌شوند.

جهش یاخته‌ها مهمترین ابزار ژنتیک بوده‌اند. میزان جهش در پروکاریوتها و یوکاریوتها یک نوکلئوتید در هر نوکلئوتید در هر چرخه سلولی است. برای موجودات زنده‌ای که از راه جنسی تولید مثل می‌کنند تنها جهش‌هایی که در سلول‌های جنسی رخ داده‌اند به نسلهای بعد منتقل می‌شوند. جهش در سلول غیر جنسی فقط در دودمان همان سلول در فرد جهش یافته تاثیر می‌گذارد.

تقسیم بندی جهش‌ها

یک نوع تقسیم بندی جهش‌ها بر حسب خودبخود بودن یا القایی بودن آنهاست.

جهش خودبخودی

جهشهای خودبخودی بر اثر عوامل و شرایط روز مره زندگی جاندار رخ می‌دهند. جهش‌های خودبخودی میزان زمینه‌ای جهش را تعیین می‌کنند. مثلا جهشهای که بر اثر تابش‌های فرابنفش که از خورشید به زمین می‌رسد یا بر اثر کیفیت عملکرد DNA پلیمراز در همانند سازی DNA. یکی از جهشهای معمول خودبخود ، حذف گروه آمین از با سیتوزین و تبدیل آن به یوراسیل است.
جهش القایی

در اثر استفاده از مواد جهش‌زا بوجود می‌آید. و باعث افزایش مقدار زمینه‌ای جهش می‌شوند. بعضی مواد شیمیایی ، تابش‌های فرابنفش و اشعه ایکس از عوامل جهش‌زا به شمار می‌آیند. جهش القایی بر رابطه مکملی نوکلئوتید تاثیر می‌گذارد پرتو ایکس و گاما در DNA شکستگی ایجاد می‌کند تابش فرابنفش باعث پیوند کووالان بین دو تیمین مجاور در یک رشته DNA می‌شوند و مسیرهای تیمین اشکالاتی را در همانند سازی DNA بوجود می‌آورند.

از دیدگاه دیگر می‌توان جهشها را به جهشهای بزرگ و کوچک تقسیم کرد.

 

جهش‌های بزرگ

جهش‌هایی هستند که با میکروسکوپ نوری می‌توان تاثیر آنها را بر ماده ژنتی تشخیص داد این جهش باعث تغییر در تعداد یا شکل کروموزوم‌ها می‌شوند این جهش‌ها بر فنوتیپ تاثیر دارند و این جهشهای اساس ملکولی دارند.

جهش‌های کوچک

جهشهایی هستند که بر فنوتیپ تاثیر می‌گذارند و تشخیص تغییر ایجاد شده در آنها تقریبا دشوار است. و جهشهایی هستند که اساس مولکولی دارند. جهشهای کوچک خود به چند دسته تقسیم میشوند.

جهش نقطه‌ای

فراوانترین جهشهای کوچک هستند. در اثر این جهش‌ها یک جفت نوکلئوتید جایگزین یک جفت نوکلئوتید دیگر می‌شود. یکی از دلایلی که جهش‌ها می‌توانند بی‌تاثیر باشند تکراری بودن رمزگان ژنتیک است. که تبدیل رمز یک اسید آمینه را به رمز دیگری برای همان اسید آمینه ممکن می‌سازد. به همین علت تشخیص آنها دشوار است همچنین امکان دارد بر اثر جهش نوکلئوتید یا اسید آمینه جدیدی در RNA یا پروتئین محصول ژن جهش یافته وارد شود بدون اینکه تغییری در فعالیت محصول ژن ایجاد کند.

برای مثال یک اسید آمینه جایگزین اسید آمینه‌ای با همان بار الکتریکی می‌شود. یک سری نقطه‌ای هم وجود دارد که تشخیص آنها راحت‌تر است بعنوان مثال برای ژنهای پروتئین ساز. جهشهای نقطه‌ای رمز یک اسید آمینه را به رمز اسید آمینه دیگر ، رمز اسید آمینه را به رمز پایان پروتئین سازی یا رمز پایان پروتئین سازی را به یک اسید آمینه تبدیل می‌کنند. و در حالت اخیر طول پروتئین به ترتیب کوتاه‌تر یا بلندتر می‌شود. جهشهای نوع اول اثر نامطلوب بر فعالیت پروتئین دارند ولی گاهی پروتئینی بوجود می‌آید که بهتر از پروتئین طبیعی عمل می‌کند.

جهش حذف و اضافه

این جهش‌ها اثر نامطلوبی دارند. اگر تعداد مضرب اسید آمینه در سطح نوکلئوتیدهای حذف اضافه شده سه یا مضربی از سه باشد به تعداد مضربها اسید آمینه در پروتئین حذف یا اضافه می‌شود. رمزها از جایگاه جهش به بعد تغییر می‌کنند. و پروتئین حاصل از توالی جهش یافته فعالیت نخواهد داشت مگر در مواردی که فقط تعداد کمی اسید آمینه در انتهای کربوکسیل پروتئین عوض شده باشد. این نوع جهشها ، جهش تغییر چارچوب می‌نامند.

جهش ساختاری

جهشهایی هستند که باعث تغییر در توالی اسیدهای آمینه در ملکول پروتئین شده‌اند. برای مثال ، جهشهای نقطه‌ای حذف و اضافه ، جهش‌هایی که توالی نوکلئوتیدها را در RNA‌هایی که ترجمه نمی‌شوند تغییر می‌دهند مانند rRNAها و tRNA‌ها نیز جهش ساختاری دارند.

جهش‌های تنظیمی

توالی نوکلئوتیدها را در بخش‌های تنظیمی مانند راه اندازها و جایگاه اتصال ریبوزوم در mRNA تغییر می‌دهند این جهش‌ها بر میزان تجلی تاثیر می‌گذارند. به این معنی که تجلی ژن مربوط را زیاد ، کم یا ناهمگن می‌سازد.

جهش در اثر پرتوها

پرتو فرابنفش عامل جهش‌زای بسیار موثری است. پرتوهای فرابنفش با طول موج 260 نانومتر بوسیله بازهای DNA به شدت جذب می‌شوند و این امر به ایجاد تغییرات شیمیایی در رشته DNA می‌انجامد معروفترین و شناخته شده‌ترین اثر پرتوفرابنفش بر روی بازهای رشته DNA این است که موجب ایجاد پیوندهای دو تایی (دیمر) بین مولکول تیمین مجاور هم می‌شود نسخه‌برداری غیر طبیعی از این قسمتها که حاوی تیمین دیمر است موجب جهش خواهد شد.

بسیاری از ارگانیسم‌ها دارای آنزیمهای ترمیم کننده‌ای هستند که می‌توانند آسیبهای ناشی از پرتو را ترمیم کنند علاوه بر این ، پرتو فرابنفش می‌تواند موجب تغییرات دیگر در رشته DNA شود ولی چگونگی وقوع این اثر گذاری مشخص نیست. پرتوهای یونیزه کننده ، مانند پرتو ایکس و پرتوهای اتمی ، نیز جهش‌زا هستند و چگونگی عمل آنها متفاوت است این پرتوها می‌توانند در بازهای رشته DNA موجب تغییرات شیمیایی شوند و یا باعث شکسته شدن رشته DNA یا حذف یک یا چند باز از رشته گردند.

ترمیم جهش

مجموع روندهای سلولی بکار رفته در مرمت تغییرات وارد شده به ماده ژنتیک را ترمیم می‌گویند. جهش‌های زیادی روزانه رخ می‌دهند اما اغلب این جهش‌ها پایدار نیستند زیار ترمیم می‌شوند. یقینا بدون دستگاه ترمیم طول عمر سلول‌های موجودات خیلی کمتر می‌بود. تعداد زیادی پروتئین در پروکاریوتها و یوکاریوتها در ترمیم فعالیت داند در معمولترین روند ترمیم نوکلئوتید تغییر یافته از یک رشته DNA حذف و از رشته مقابل به عنوام الگوی برای بازسازی منطقه حذف شده استفاده می‌شود.

PCR

این تکنیک تنها با اتکا به شناخت توالی اسید نوکلئیکی یک ژن و سازمان یابی کنش آن ، امکان می‌دهد که مقادیر چشمگیری به اندازه میکروگرم از توالی ویژه نوکلئوتیدی از هر بخش از ژنوم سنتز و تکثیر شود. PCR مخفف (Polymerase Chain Reaction) به معنی واکنش زنجیره پلیمراز است.

اطلاعات اولیه

این روش فوق العاده ساده بوده و با استفاده از تغییرات حرارت می‌توان چندین فرآیند را به دنبال همدیگر انجام داد. با این تکنیک می‌توان به عنوان یک روش قدرتمند تشخیص بالینی (Diagnostic) برای وجود موتاسیون‌ها در ژنوم انسانی ، یا برای وارد کردن جهش‌های ویژه به داخل ژن همسانه شده ، استفاده کرد.

PCR بطور دستی و با قرار دادن پر زحمت و انتقال لوله‌های آزمایش بین حمام‌های آب دارای دمای لازم ، بوجود آمد. امروزه دستگاههایی بطور تجارتی تهیه می‌شوند که در آنها جایگاههای لوله‌ای با بلوک فلزی حرارت پذیر تعبیه شده است و قابل برنامه ریزی برای تغییر سریع بین دماهای لازم است. π چرخه PCR ، DNAی مورد نظر را 2π بار تکثیر می‌کند.

تاریخچه

در گذشته معمولا از روش های شیمیایی برای تولید قطعات نوکلئوتیدی استفاده می‌کردند، اما این روش ها پر زحمت بوده و نیاز به مدت زمان طولانی داشتند از سال 1980 به بعد عمدتا از روش PCR در آزمایشگاههای زیست شناسی مولکولی استفاده می‌شود.

مراحل PCR

• مرحله دناتوراسیون DNA: در مرحله اول برای مدت کوتاهی (30S) قطعات DNA را در درجه حرارت 94 درجه سانتیگراد حرارت می‌دهند تا دو زنجیره DNA از هم باز نشود.
  
  
• مرحله پرایمر و مرحله اتصال دو قطعه نوکلئوتیدی: این قطعات معمولا از 25 - 18 باز آلی تشکیل می‌شوند و می‌توانند به قطعات مکمل خود که بر روی ژن مورد نظر قرار می‌گیرند، اتصال یابند. قطعه‌ای که در آن PCR به تعداد زیاد ساخته می‌شود. ما بین دو پرایمر ساخته می‌شود. مرحله اتصال پرایمرها کوتاه بوده و حدودا 30S در دمای 65 - 30 درجه سانتیگراد صورت می‌گیرد.
  
  
• مرحله پلیمریزاسیون یا مرحله سنتز: در این مرحله با دخالت آنزیم DNA پلیمر از بر روی رشته DNA الگو. سنتز DNA با استفاده از نوکلئوتید تری فسفات‌هایی که در محلول وجود دارند، صورت می‌گیرد و برای سنتز DNA همیشه یک رشته DNA به صورت الگو و یک قطعه پلی نوکلئوتیدی به عنوان پرایمر مورد نیاز است.

ادامه PCR بعد از چرخه اول

بعد از این 3 مرحله ، چرخه اول تمام می‌شود، چرخه‌های بعدی تکرار چرخه اول است. بدین صورت به دنبال چرخه‌های متعدد PCR قطعه DNA مورد نظر بطور تصاعدی افزایش می‌یابد. یعنی از 20 چرخه ، ژن مورد نظر دارای بیش از 250 هزار خواهد بود. بنابراین روش PCR روش کارا در ازدیاد یک قطعه از DNA است.

کاربردهای مهم PCR

• تهیه نسخه‌های متعدد از یک ژن مورد نظر: گاهی برای مطالعات بیولوژی مولکولی لازم است که یک ژن با نسخه‌های نسبتا زیاد در دسترس باشد. بدین منظور می‌توان با استفاده از روش PCR ژن مورد نظر را در مقایسه با بقیه ژن‌ها تکثیر نمود.
  
  
• بررسی حضور یا عدم حضور یک ژن: با استفاده از این روش می‌توان تشخیص داد که آیا یک ژن در یک سلول حضور دارد یا نه؟ گاهی نیز از این مطالعات برای بررسی وجود ژنهای مختلف باکتری‌ها یا ویروس‌ها در بدن افراد استفاده می‌کنند.
  
  
• تشخیص بیماری‌های قبل از تولد: با استفاده از PCR و بکار گرفتن پرایمرهای مربوط به یک ژن بیمار و پرایمرهای مربوط به ژن سالم آلل آن می‌توان از تولد کودکان دارای بیماری‌های ژنتیکی جلوگیری کرد. برای این کار بعد از لقاح تخمک در آزمایشگاه ، بعد از رسیدن تخمک به حالت 10 سلولی ، یک سلول را جدا کرده و با استفاده از پرایمرها از ژن مورد نظر PCR صورت می‌گیرد، اگر بعد از PCR منحصرا ژن سالم تکثیر پیدا کرد، این مفهوم هموزیگوت بودن سلول‌های جنینی و سالم بودن آنهاست.
  
  
• تعیین جنسیت جنین: معمولا چند تخمک با چند اسپرم در آزمایشگاه لقاح می‌یابند و سپس اجازه تکثیر به سلول تخم داده و با رسیدن تخم به مرحله ده سلولی ، یکی از سلول‌ها را جدا کرده و بوسیله پرایمرهای ویژه مربوط به کروموزوم y مورد PCR قرار می‌گیرد. کروموزوم y منحصرا در سلول‌های نر دیده می‌شود. اگر قطعه تولید نشده در PCR بوسیله الکتروفورز و بطور دقیق‌تر توسط ساترن بلوتینگ تشخیص داده شد، جنین از نوع پسر و در غیر این صورت دارای کروموزوم‌های xx خواهد بود.

تشخیص بیماریها

کشت میکروبها که جهت تشخیص بیماریهای عفونی در اکثر آزمایشگاهها بکار می‌رود. زمان‌بر بوده و ثانیا باعث افزایش تعداد میکروب‌های بیماریزا و غیر بیماریزا در شرایط آزمایشگاهی می‌گردد. امروزه در برخی آزمایشگاهها روش PCR جایگزین روش‌های کشت شده است. یعنی قطعه‌ای از ژن مربوط به میکروب بیماریزا مورد شناسایی قرار گرفته و پرایمرهای مربوط تولید می‌شوند، با استفاده از این پرایمرها می‌توان تشخیص داد که آیا ویروس ایدز در داخل بدن وجود دارد یا نه؟

مشکل PCR و راه حل آن

اشکال PCR ، آلودگی نمونه‌های مورد بررسی توسط قطعات DNA خارجی است. اگر قبلا در داخل دستگاهی PCR یک نمونه انجام گرفته باشد. و ذره کوچکی از آن در داخل دستگاه باقی بماند. در PCR نمونه بعدی مشکل ایجاد خواهد کرد. برای رفع مشکل امروزه از ظروف یکبار مصرف استفاده می‌شود. کلیه ظروف قبل از استفاده اتوکلاو می‌شوند تا سلول‌ها و مولکولهای موجود در آنها ، حتی‌الامکان غیر فعال می‌شوند.

یکی از روش‌های پیشنهادی انجام PCR داخلی یا Nestied PCR است. از این روش با استفاده از دو پرایمر قطعه‌ای از DNA را تکثیر می‌دهند و سپس قطعه‌ای دیگر در داخل DNA‌های تکثیر شده PCR می‌شود. بدین صورت احتمال آلودگی کاهش می‌یابد.

ژن

تعریف: ژن یا ماده وراثتی (hereditary factor)، ماده پیچیده‌ای است که در هنگام تقسیم می‌تواند همانند خود را بوجود آورد. واحدهایی از این ماده وراثتی از پدر و مادر به فرزندان انتقال می‌یابند. این واحدها دارای ویژگیهای بسیار پایدار بوده و بطور مشخص موجودی را که صاحب آن است، تحت تاثیر قرار می‌دهند. ژنها بر روی کروموزومها در جایگاههای ویژه ، مرتب شده‌اند.

پس از آنکه اسیدهای نوکلئیک بوجود آمدند، احتمال می‌رود که پیدایش جانداران جدید با سرعت بسیار زیادتری انجام گرفته باشد. این شتاب عظیم را ژنها ، که القاب کنونی اسیدهای نوکلئیک هستند امکان‌پذیر ساخته‌اند. اکنون جانداران بر طبق دستورالعمل‌هایی که ژنهایشان فراهم می‌آورند، به تولید مثل می‌پردازند و به سبب اینکه نسلهای متوالی جانداران ، ژنها را به ارث می‌برند. پدید آمدن یک جاندار جدید به صورت فرایندی کنترل شده و غیر تصادفی درآمده است. آنچه جاندار به ارث می‌برد تا حد زیادی بقای او را تعیین می‌کند، بنابراین وراثت از نظر سازگاری جانداران حائز اهمیت است.
اما چیزی که جانداران به ارث می‌برند، ماهیچه نیرومند ، برگ سبز ، خون قرمز یا مانند آن نیست، بلکه ژنها و دیگر محتویات سلولهای زاینده است. سپس در فردی که از این سلولها ناشی می‌شود، صفات قابل رویت تحت نظارت ژنهایی که به ارث برده است، پدید می‌آید. محصول این گونه وراثت موجود زنده منحصر به فردی است که در بعضی از صفات کلی خود به والدینش شباهت دارد و در بسیاری از صفات جزئی با آنها تفاوت دارد. اگر این تفاوتها کشنده نباشند یا سبب عدم باروری نشوند، جاندار حاصل می‌تواند زنده بماند و ژنهای خود را به نسلهای بعدی انتقال دهد.

تاریخچه :
«ویلیام هاروی» ، در سال 1651 ، این نظریه را بیان کرد که تمام موجودات زنده از جمله ، انسان ، از تخم بوجود آمده‌اند و اسپرم فقط فرایند تولید مثل نقش دارد. هاروی همچنین تئوری اپی‌ژنز را ارئه داد که طبق این تئوری در مرحله رشد جنینی ، ارگانها و ساختمانهای جدیدی از ماده زنده تمایز نیافته ، بوجود می‌آید. پژوهشهای جدید درباره وراثت بوسیله گرگور مندل که کشیشی اتریشی بود، در نیمه دوم قرن 19 آغاز شد. وی دو قانون مهم را کشف کرد که همه پیشرفتهای بعدی علم وراثت بر پایه آنها بنا نهاده شده است.
عملکرد ژن :
تمام نوکلئوتیدها در DNA ، گهگاه دستخوش دگرگونی‌هایی می‌شوند که جهش (Mutation) نام دارد. پس از هر جهش ، ژن جهش یافته (Mutant) به جای ژن اولیه به سلولهای فرزند انتقال می‌یابد و به ارث برده می‌شود. DNA جهش یافته ، آنگاه صفات تازه‌ای بوجود می‌آورد که ارثی هستند. ژنهایی که جز ژنهای ساختمانی هستند، مسئول ساختن زنجیره‌های پلی پپتیدی هستند.
اگر جهشی در یکی از این ژنها ، روی دهد، مجموعه صفات و ویژگی‌هایی که ژن جهش یافته مسئول بخش کوچکی از آن می‌باشد، بطور مستقیم یا غیر مستقیم ، تحت تاثیر قرار خواهند گرفت و از آنجایی که بیشتر پروتئین‌ها نقش آنزیمی بر عهده دارند، این جهش بر واکنشهایی که آنزیم مربوطه در آن دخالت دارد، اثر می‌گذارد. ژنهای دیگر که نقش تنظیم کننده دارند، فعالیت ژنهای دیگری را کنترل می‌کنند و جهش در این ژنها بر کنترل ژنهای ساختمانی اثر می‌گذارد. DNA هر موجود از تعدادی ژنهای مختلف تشکیل شده است.
در هنگام رشد ، هر ژن دقیقا ژن همانند خود را پدید می‌آورد. هنگامی که یک ژن جهش می‌یابد، ژن جهش یافته در تقسیمات بعدی سلول ، ژنهای جهش یافته همانند خود را بوجود می‌آورد و اگر این ژن یک ژن ساختمانی باشد، جهش منجر به تولید پروتئین جهش یافته می‌گردد. ژن جهش یافته و ژن اولیه نسبت بهم آللومورف (Allelomorph) نامیده می‌شوند.

رابطه ژن با کروموزوم :
یاخته‌های یک گیاه یا یک جانور دارای تعداد معینی کروموزوم است که ویژه آن گونه گیاهی یا جانوری می‌باشد و تعداد این کروموزومها در همه یاخته‌های آن فرد پایدار و یکسان است. بنابراین همه یاخته‌های یک فرد دارای مجموعه‌های ژنی یکسانی می‌باشند، مثلا در مگس سرکه در حدود 10 هزار ژن شناخته شده است. افراد مختلف یک گونه دارای آللهای متفاوت یک ژن در سلولهای خود می‌باشند. در هر کروموزوم ، ژنها بطور خطی قرار گرفته‌اند و نظام آنها پایدار و ثابت است. جایگاه ثابت هر ژن در کروموزوم که ویژه آن ژن است، لوکوس (Locus) نامیده می‌شود.
دو ژن آلل نمی‌توانند بطور همزمان در یک جایگاه وجود داشته باشند و در یک زمان هر جایگاه می‌تواند پذیرایی تنها یکی از ژنهای آلل باشد. برخی از ژنها به ویژه ژنهایی که در ساختن RNA دخالت دارند، چندین بار در یک مجموعه کروموزومی تکرار می‌شوند. در پدیده میتوز ، پیش از تقسیم هسته ، ژنها و در نتیجه کرومزوم‌ها، دو برابر شده‌اند و هر یک از دو یاخته حاصل از تقسیم ، یکی از مجموعه‌های کروموزومی را دریافت می‌کند و از اینرو مجموعه‌های کروموزومی دو سلول دقیقا یکسان خواهد بود.



آیا گوناگونی افراد به ژن ربطی دارد؟
ژن و گوناگونی افراد
در یاخته‌های بدنی گیاهان و جانوران کروموزوم‌ها به صورت جفت وجود دارند و از نظر ظاهری یکسان می‌باشند (به جز کروموزوم‌های جنسی). در هر لنگه از یک جفت کروموزوم ، نظام جایگاههای ژنی ، همانند نظام جایگاههای لنگه دیگر می‌باشد و ژنهایی که در جایگاههایی همانند قرار دارند، ممکن است یکسان بوده و یا آلل یکدیگر باشند. در حالت نخست فرد از نظر دو ژن هموزیگوت و در حالت دوم هتروزیگوت می‌باشد. شماره کروموزوم‌ها در یاخته‌های حاصل از تقسیم میوز یا گامتها ، 2/1 تعداد کروموزوم‌ها در سلولهای پیکری است و در هر یک از گامتها ، تنها یک لنگه از یک جفت کروموزوم همانند ، در برخی از جایگاهها باهم متفاوت هستند.

در نتیجه گامتها نیز با هم متفاوت خواهند بود و چون توزیع کروموزومها در هر گامت از قانون احتمالات پیروی می‌کند، در نتیجه احتمال تولید گامتهای مختلف در صورتی که تعداد کروموزوم‌ها را X در نظر بگیریم،  خواهد بود. این حالت ، تفکیک مستقل نامیده می‌شود. تقاطع کروموزومی (Crossing-Over) نیز به ایجاد تفاوتهای بیشتر بین گامتها ، کمک می‌کند.

همانند سازی DNA

 

فهرست مطالب :

شرح کلی
عوامل دخیل در همانند سازی پروکاریوتی

 * DNA پلیمراز ها
 * پروتئین SSBP
 * هلیکاز ها
 * Dam متیلاز
 * پرایموزوم
 * رپلیزوم
مراحل همانند سازی در پروکاریوت ها
 * شروع همانندسازی
 * ادامه همانند سازی
 * پایان همانند سازی
الگوهای مختلف همانند سازی DNA
 *الگوی سیگما
 *الگوی تتا
 *D-Loop

تصاویر

اضطراب

کشف اطلاعاتی تازه درباره ریشه های ژنتیکی اضطراب

بر اساس یکی از اولین بررسی ها در خصوص تاثیر ژنتیک در تفاوت های فردی و استرس، برخی افراد به علت به ارث بردن نوعی جهش ژنی، بیش از دیگران در معرض اضطراب های شدید قرار دارند. این جهش ژنی در حدود نیمی از مردم دیده می شود اما فقط زمانی که فرد ژن جهش یافته را از هر دو والد خود به ارث ببرد، با نارسایی هایی چون اضطراب و پیامدهای ان نظیر مواجه می شود. به گفته پژوهشگران دانشگاه بن که این تحقیق را انجام داده اند، این یافته راه را برای شناسایی بیشتر عوامل ژنتیکی مشکلات روانی و بیماری های جسمی ناشی از انها هموارتر می سازد. این بررسی بر روی ژنی موسوم به "سی او ام تی"(COMT) معطوف بود. این ژن انزیمی را کنترل می کند که موجب تضعیف اثر یک ناقل عصبی اصلی به نام "دوپامین" می شود. این ناقل عصبی در بروز بیماری های روانی مختلفی چون پارکینسون و شیزوفرنی نقش دارد. این ژن به دو شکل "مت صدو پنجاه و هشت"(met ۱۵۸) و "وال صد و پنجاه و هشت"(val۱۵۸) وجود دارد و افرادی که مستعد بیشترین اضطراب هستند،‌ ان دسته هستند که هر دو شکل این ژن را به ارث برده اند. در بین سفیدپوستان اروپا حدود بیست و پنج درصد مردم این ترکیب ژنی را دارند. در مغز این افراد دوپامین بیشتری وجود داردکه موجب احساس اضطراب و استرس بیشتر می شود.

ژنتیک پزشکی و انسانی

این نظر که ژنتیک پزشکی صرفا مربوط به توارث خصوصیات جزئی ، سطحی و نادر است، جای خود را به درک نقش اساسی ژن در فرایندهای پایه زندگی داده است. ژنتیک پزشکی و ژنتیک انسانی ، در خط مقدم تحقیقات پیرامون تنوع و توارث انسانها قرار دارند، در حالی که در پیشرفت سریع زیست شناسی مولکولی ، بیوشیمی و زیست شناسی سلولی نیز نقش دارند و از آن بهره می‌برند. بویژه ، در دهه آخر قرن 20 و شروع قرن 21 شاهد آغاز پروژه ژنوم انسانی بوده‌ایم که تلاش هدفمند در جهت تعیین محتوای کامل ژنوم انسان است.

ژنوم به زبان ساده به صورت مجموعه اطلاعات ژنتیکی گونه ما که در هر یک از سلولهای هسته‌دار بدن رمزگردانی می‌شود، تعریف می‌گردد. همگام با سایر موضوعات زیست شناسی نوین ، پروژه ژنوم انسانی از طریق فراهم سازی بینش اساسی در مورد بسیاری از بیماریها و پیشبرد تکامل ابزارهای تشخیصی به مراتب بهتر ، اقدامات پیشگیری کننده و شیوه‌های درمانی در آینده نزدیک ، در حال متحول کردن ژنتیک پزشکی و انسانی است. پس از کامل شدن ، پروژه ژنوم انسانی ، توالی کامل تمام DNA انسان را در دسترس قرار خواهد داد. آگاهی از این توالی کامل ، به نوبه خود شناسایی تمام ژنهای انسان را مقدور می‌سازد و نهایتا تعیین این موضوع را که چگونه تنوع در این ژنها در ایجاد سلامت و بیماری نقش دارد، امکان‌پذیر می‌سازد.

تاریخچه

در سال 1902 گارود (Garrod) و گالتون (Galton) ، که بنیانگذاران ژنتیک پزشکی نام گرفته‌اند، با بررسی آلکاپتون اوری اولین نمونه توارث مندلی در انسان را گزارش کردند. گارود در گزارش خود با تشکر از همکاریهای بیت سن (Bateson) زیست شناس ، نتیجه ازدواجهای فامیلی را در بوجود آمدن به اصطلاح خطاهای متابولیزم مادرزادی تاکید کرده بود. این اولین نتیجه روشن همکاری تحقیقی بین علم پزشکی و غیر پزشکی بود که تا به حال ادامه پیدا کرده و حاصل آن نیز پیشرفت سریع این علم می‌باشد.

در اواخر دهه 50 قرن بیستم ، مطالعه علمی کروموزوم‌های انسان مقدور گشت و نقش نقایص کروموزومی در عقب افتادگی رشدی و ذهنی ، عقیمی و دیگر عوارض روشن شد. جدیدا تعیین نقشه کروموزومی ژنهای انسان بر روی کروموزوم‌ها مشخص شده است. توسعه و کاربرد علم ژنتیک نتایج سودمندی برای پزشکی بالینی داشته است.

اهمیت ژنتیک در تمام جنبه‌های پزشکی

اگرچه ژنتیک پزشکی به صورت تخصصی شناخته شده در آمده است، واضحا آشکار شده که ژنتیک انسانی مفاهیم یکنواخت مهمی فراهم می‌سازد که مسیر تمام کارهای پزشکی را روشن و آنها را همسو می‌کند. برای بهره‌مند ساختن کامل بیماران و خانواده‌های آنها از دانش در حال گسترش ژنتیک ، تمام پزشکان و همکاران آنها در مشاغل بهداشتی نیاز به درک اصول پایه ژنتیک انسانی دارند.

• وجود اشکال جایگزین یک ژن (آللها) در جمعیت ، پیدایش فنوتیپ‌های مشابه بوجود آمده از جهش و تنوع در جایگاههای ژنی مختلف ، اهمیت تعاملات ژنی _ ژنی و ژنی _ محیطی در بیماری ، نقش جهش پیکری در سرطان و پیری ، مقدور بودن تشخیص پیش از تولد ، امیدواری در زمینه ژن درمانی‌های قوی ، مفاهیمی هستند که امروزه در تمام کارهای پزشکی نفوذ پیدا کرده‌اند و در آینده فقط مهمتر خواهند شد.
  
  
• یک جنبه از کار ژنتیک پزشکی که مربوط به تمام طب است، ارزش تاکید دارد: این علم نه تنها بر بیمار بلکه بر کل خانواده نیز متمرکز می‌باشد. تاریخچه جامع خانوادگی ، از گامهای اولیه مهم در تجزیه و تحلیل هر نوع اختلال است، صرفنظر از اینکه ژنتیکی بودن این اختلال شناخته شده یا ناشناخته باشد.
  
  
• تاریخچه ژنتیکی ، از این جهت اهمیت دارد که می‌تواند نقش حیاتی در تشخیص داشته باشد، ممکن است ارثی بودن یک اختلال را نشان دهد، می‌تواند اطلاعاتی پیرامون تاریخچه طبیعی یک بیماری و تنوع در بروز آن فراهم کند و می‌تواند طرح توارث را آشکار سازد. تشخیص یک بیماری ارثی ، تخمین خطر برای سایر افراد خانواده را مقدور می‌کند تا بتوان اداره و تدیبر مناسب ، پیشگیری و مشاوره برای بیمار و خانواده او در نظر گرفت.

قوانین موجود در ژنتیک انسانی و پزشکی

• ژنتیک ، موضوع پراکنده‌ای مرتبط با تنوع و توارث در تمام موجودات زنده است. در این حوزه وسیع ، ژنتیک انسانی ، داشن تنوع و توارث در انسان است. در حالی که ژنتیک پزشکی ، با زیرگروهی از تنوع ژنتیکی انسان که در کار طب و تحقیقات پزشکی حائز اهیمیت است، سروکار دارد.
  
  
• در ژنتیک انسانی و پزشکی ، حوزه‌های متعدد جالبی وجود دارند که به صورت جهات گوناگون تکامل ژنتیک مشخص می‌شوند. حوزه‌های اصلی شناخته شده این تخصص عبارتند از:
  
  
  • مطالعه کروموزوم‌ها یا ژنتیک سلولی (Cytogenetics).
    
    
  • بررسی ساختمان و عملکرد هر ژن یا ژنتیک بیوشیمیایی و مولکولی.
    
    
  • مطالعه ژنوم، سازمان‌یابی و اعمال آن یا ژنومیک (genomics).
    
    
  • بررسی تنوع ژنتیکی در جمعیتهای انسانی و عوامل تعیین کننده فراوانی آللها یا ژنتیک جمعیت.
    
    
  • بررسی کنترل ژنتیکی تکامل یا ژنتیک تکامل.
    
    
  • استفاده از ژنتیک برای تشخیص و مراقبت از بیمار یا ژنتیک بالینی.
    
    
• مشاوره ژنتیکی که اطلاعاتی پیرامون خطر ابتلا به بیماری را ارائه می‌دهد و در عین حال ، حمایت روانی و آموزشی فراهم می‌کند، به حرفه بهداشتی جدیدی تکامل پیدا کرده است که در آن تمام کادر مشاغل پزشکی ، خود را وقف مراقبت از بیماران و خانواده‌های آنها می‌کنند.
  
  
• علاوه بر تماس مستقیم با بیمار ، ژنتیک پزشکی ، از طریق فراهم سازی تشخیص آزمایشگاهی ، افراد و از طریق برنامه‌های غربالگری (Screening) طراحی شده برای شناسایی اشخاص در معرض خطر ابتلا یا انتقال یک اختلال ژنتیکی ، جمعیت را مراقبت می‌کند.

موضوعات اخلاقی در ژنتیک پزشکی

موفقیتهای ژنتیک پزشکی ، با رشد موازی سطح نگرانی و اضطراب در مورد استفاده از دانشمان در جهت مفید (نه مضر) برای افراد ، خانواده‌هایشان و کل جامعه همراه بوده است. با شروع پروژه ژنوم انسانی در ایالات متحده ، کنگره آمریکا ، معضلات اخلاقی آسیب پذیری جدی جامعه بر اثر استفاده نادرست از این دانش بسیار توسعه یافته ژنتیک انسانی را شناسایی کرد.

کنگره کاربرد بخشی از بودجه پروژه ژنوم انسانی آمریکا برای حمایت از تحقیقات و آموزش در زمینه‌های اخلاقی ، قانونی و اجتماعی (EISI) این پروژه را الزامی ساخت. برنامه‌های مشابهی در کشورهای دیگر نیز وجود دارند. تلاش (EISI) در جهت مطالعه اثر دانش بدست آمده از پروژه ژنوم انسانی در بسیاری از حوزه‌ها مانند کار طب و سایر حرفه‌های مراقبت بهداشتی ، وضع و ارائه سیاست عمومی ، قانون و آموزش می‌باشد.

در هر بحثی از موضوعات اخلاقی در پزشکی ، سه اصل اساسی غالبا ذکر می‌شود: سودمندی ، احترام به خودمختاری فرد ، عدالت. وقتی این سه اصل در تعارض با یکدیگر باشند، موضوعات اخلاقی پیچیده‌ای بوجود می‌آید. نقش متخصصان اخلاقی پزشکی که در حد فاصل بین جامعه و ژنتیک پزشکی کار می‌کنند، سنجیدن تقاضاهای متعارض است که هر کدام بر پایه یک یا بیش از یک اصل اساسی فوق ادعای مشروعیت دارند.

آینده بحث

در طی زندگی حرفه‌ای 40 ساله دانشجویان پزشکی و مشاوره ژنتیکی ، احتمالا تغییرات عمده‌ای در درک و کار بر روی نقش ژنتیک در پزشکی صورت خواهد گرفت. هر دوره‌ای می‌تواند دربر گیرنده تغییراتی بیشتر از تغییرات مشاهده شده ظرف بیش از 50 سال گذشته باشد. در طی این مدت ، حوزه ژنتیک از شناسایی ماهیت DNA به عنوان عامل فعال توارث تا آشکارسازی ساختمان مولکولی DNA و کروموزوم‌ها و تعیین رمز کامل ژنوم انسان تکامل پیدا کرده است. با قضاوت از روی سرعت زیاد اکتشافات فقط در دهه گذشته عملا مشخص می‌شود که ما صرفا در آغاز انقلابی در وارد کردن دانش ژنتیک و ژنوم به حوزه سلامت عمومی و کار پزشکی هستیم.