كروموسوم صغير

من خلال إدخال الكثير من الجينات والتيلوميرات ، يتم إنتاج كروموسومات مصغره قصيرة (minichromosome ) ، والتي يمكن بعد ذلك إدخالها في خلية مضيفة

الكروموسوم الصغير(عبارة عن هيكل صغير يشبه الكروماتين ويشبه الكروموسوم، يتكون من السنتروميرات والتيلوميرات وأماكن متضاعفة (تتضاعف بشكل مستمر) ولكن القليل من هذه المواد الجينية الإضافية. تتكاثر بشكل مستقل في الخلية أثناء الانقسام الخلوي . يمكن حتى تنشأ الكروموسومات الصغيرة عن طريق العمليات الطبيعية مثل انحرافات الكروموسومات أوعن طريق الهندسة الوراثية .

الهيكل

يمكن حتى تكون الكروموسومات الصغيرة بترًا دائرية أوخطية من الحمض النووي . وذلك عن طريق تقليل كمية المعلومات الوراثية غير الضرورية في الكروموسوم بما في ذلك المكونات الأساسية اللازمة لتكاثر الحمض النووي (السنترومير والتيلوميرات وسلاسل المتكررة) ، يهدف فهماء البيولوجيا الجزيئية إلى بناء منصة كروموسومية يمكن استخدامها لإدخال أوتقديم الجينات الجديدة في الخلية المضيفة .

الإنتاج

يعتمد إنتاج الكروموسومات الصغيرة من خلال تقنيات الهندسة الوراثية على طريقتين أساسيتين، وهما الطريقة الأولى دي نوفو (من الأسفل إلى الأعلى) والطريقة الثانية من أعلى إلى أسفل.

دي نوفا

يتم تجميع الأجزاء الأصغر حجما المكونة للكروموسوم (السنترومير والتيلوميرات وسلاسل الحمض النووي) باستخدام تقنيات الاستنساخ الجزيئي لبناء محتويات الكروموسومات المرغوبة في المختبر . بعد ذلك، يجب تحويل المحتويات المطلوبة من الكروموسوم الصغير داخل مضيف قادر على تجميع المكونات (عادة ما تكون خلايا الخميرة أوالثدييات ) إلى كروموسوم وظيفي. وقد حاولت هذه الطريقة إدخال الكروموسوم الصغير في الذرة لفحص إمكانية الهندسة الوراثية، ولكن النجاح كان محدودا ومشكوكا فيه. ولكن عموما، فإن طريقة دي نوفو هوأكثر صعوبة من طريقة من أعلى إلى أسفل بسبب مشاكلة اختلاف الطبيعة الكروموسومية لمنطقة الوسط في الكروموسوم

من أعلى إلى أسفل

تستخدم هذه الطريقة آلية اقتطاع الكروموسومات التي تعمل بواسطة التيلومير (TMCT). هذه العملية هي إنتاج الاقتطاع عن طريق التحويل الاختياري لسلاسل التيلومير داخل الجينوم المضيف. تؤدي هذه الإضافة إلى إنشاء سلاسل من التيلومرأكثر وحدوث اقتطاع نهائي للكروموسوم . يمكن بعد ذلك تغيير الكروموسوم المقطوع حديثًا من خلال إدخال جينات جديدة لصفات معينة مرغوب بها . تُعتبر هذه الطريقة عمومًا الوسيلة الأكثر منطقية لإنتاج كروموسومات أكثر لاستخدامها في الهندسة الوراثية للنباتات. على وجه الخصوص، تكمن ميزة هذه الطريقة في ما اظهرته من ثبات للكروموسومات خلال عملية الانقسام الخلوي . اما عيبها الوحيد فظهر في ان عملها يحتاج الي عمالة كثيره .

دورها في الهندسة الوراثية

على عكس الطرق التقليدية للهندسة الوراثية، يمكن استعمال الكروموسومات الصغيرة لنقل مجموعه متعددة من الجينات وتمثيلها في حزمة كرموسوم واحدة . الطرق التقليدية التي تتضمن إدخال جينات جديدة في سلاسل موجودة مسبقا تؤدي إلى تعطيل الجينات الداخلية وبالتالي تؤثر سلبًا على الخلية المضيفة. بالإضافة إلى ذلك، مع الأساليب التقليدية لإدخال الجينات، لم يكن للفهماء القدرة على التحكم في مكان وجود الجينات الجديدة المضافة على كروموسومات الخلية المضيفة، مما يجعل من الصعب التنبؤ بوراثة جينات متعددة من جيل إلى جيل. تسمح تقنية الكروموسومات الصغيرة بوضع الجينات جنبًا إلى جنب على الكروموسوم نفسه وبالتالي تقليل احتمالية الفصل بين السمات الجديدة.

النباتات

في عام 2006 ، أظهر الفهماء الاستخدام الناجح لاقتطاع التيلومير في نباتات الذرة لإنتاج الكروموسومات الصغيرة (minichromosomes)التي يمكن استخدامها كقاعده لإدخال الجينات في جينوم النبات. في النباتات، يتم الحفاظ على تسلسل التيلومير، مما يعني أنه يمكن استعمال هذه الاستراتيجية بطريقة ناجحة لبناء الكروموسومات الصغيرة الإضافية في انواع النباتات الأخرى.

في عام 2007 ، أبلغ الفهماء عن نجاحهم في تجميع الكرموسومات الصغيرة في المختبر باستخدام طريقة دي نوفو(de novo) .

ان استخدام الكرموسومات الصغيرة (minichromosomes) يهدف إلى انتاج صفات جديدة مرغوب بها . وتضم المزايا الرئيسية القدرة على إدخال المعلومات الجينية التي تتوافق بشكل كبير مع جينوم المضيف. هذا بدوره يلغي خطر تعطيل مختلف العمليات الهامة مثل انقسام الخلايا والتعبير الجيني. مع التطوير المستمر، قد يحدث لمستقبل استخدام الكرموسومات الصغيرة تأثير كبير على إنتاجية منتجات جديدة.

كائنات حية الأخرى

كما تم ادخال الكروموسومات الصغيرة في خلايا الخميرة والحيوان بنجاح. وتم ذلك ادخال هذه الكرموسومات باستخدام طريقة دي نوفو .

انظر أيضا

بروتينات صيانة Minichromosome

المراجع

↑ Xu, Chunhui; Yu, Weichang (2009). "Engineered minichromosomes in plants". McGraw-Hill Education. doi:10.1036/1097-8542.YB090068.
^ "Attach Genes To Minichromosomes". مؤرشف من الأصل فيعشرة يونيو2010. اطلع عليه بتاريخ 12 أبريل 2012. ^{[مصدر ذاتي النشر؟]}
↑ Goyal, Aakash; Bhowmik, Pankaj Kumar; Basu, Saikat Kumar (2009). "Minichromosomes: The second generation genetic engineering tool" (PDF). Plant Omics Journal. 2 (1): 1–8. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2 فبراير 2017.
^ Yu, Weichang; Birchler, James (August 2007). "Minichromosomes: The Next Generation Technology for Plant Engineering". مؤرشف من الأصل في 24 يوليو2017. اطلع عليه بتاريخ 11 أبريل 2012.
↑ Yu, Weichang; Yau, Yuan-Yeu; Birchler, James A. (2016). "Plant artificial chromosome technology and its potential application in genetic engineering". Plant Biotechnology Journal. 14 (5): 1175–82. doi:10.1111/pbi.12466. PMID 26369910.
↑ Carlson, Shawn R.; Rudgers, Gary W.; Zieler, Helge; Mach, Jennifer M.; Luo, Song; Grunden, Eric; Krol, Cheryl; Copenhaver, Gregory P.; Preuss, Daphne (2007). "Meiotic Transmission of an in Vitro–Assembled Autonomous Maize Minichromosome". PLoS Genetics. 3 (10): 1965–74. doi:10.1371/journal.pgen.0030179. PMID 17953486.
^ Yu, W.; Han, F.; Gao, Z.; Vega, J. M.; Birchler, J. A. (2007). "Construction and behavior of engineered minichromosomes in maize". Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (21): 8924–9. Bibcode:2007PNAS..104.8924Y. doi:10.1073/pnas.0700932104. PMID 17502617. نسخة محفوظة 13 أغسطس 2019 على مسقط واي باك مشين.
^ Houben, Andreas; Dawe, R. Kelly; Jiang, Jiming; Schubert, Ingo (2008). "Engineered Plant Minichromosomes: A Bottom-Up Success?". The Plant Cell Online. 20 (1): 8–10. doi:10.1105/tpc.107.056622. JSTOR 25224208. PMID 18223035.
^ "Researchers to study minichromosomes in maize with $1.9 million grant". مؤرشف من الأصل في June 5, 2010. اطلع عليه بتاريخ 15 أبريل 2012.
^ Yu, W.; Lamb, J. C.; Han, F.; Birchler, J. A. (2006). "Telomere-mediated chromosomal truncation in maize". Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (46): 17331–6. Bibcode:2006PNAS..10317331Y. doi:10.1073/pnas.0605750103. PMID 17085598.
^ Halpin, Claire (2005). "Gene stacking in transgenic plants - the challenge for 21st century plant biotechnology". Plant Biotechnology Journal. 3 (2): 141–55. doi:10.1111/j.1467-7652.2004.00113.x. PMID 17173615.