الدنا المؤشب
جزيئات الدنا المؤشب Recombinant DNA (rDNA) هي تسلسلات دنا تنتج من استخدام وسائل معملية (استنساخ) لدمج سلسلتين أوأكثر لا يمكن تواجدهما في العادة معا خلال عملية وصل الجينات. من ناحية التحوير الجيني يتم إيجاد الدنا المؤشب خلال عملية تقديم الدنا ذي الصلة داخل الدنا العضوي مثل البلازميدات البكتيرية لترميز أوتعديل السمات المتنوعة لغرض محدد مثل مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية، ويختلف عن التأشيب الجيني في أنها لا تحدث من خلال العمليات الطبيعية داخل الخلية ولكن تتم هندستها بدلا من ذلك، أما البروتين المؤشب هوبروتين مشتق من الدنا المؤشب.
طرق التأشيب
الاستنساخ وعلاقته بالبلازميدات
يرتبط استخدام الاستنساخ في الأحياء الكلاسيكية بالدنا المؤشب بما حتى مصطلح "مستنسخ أونسخة" يشير على خلية أوكائن حي يتم اشتقاقه من كائن حي أبوي with modern biology referring to the term as a collection of cells derived from the same cell that remain identical. بينما تعرّف الأحياء الحديثة هذا المصطلح كمجموعة من الخلايا المشتقة من نفس الخلية مع بقائها متماثلة. يوفر استخدام الدنا المؤشب في النسخة الكلاسيكية الخلية الأولية التي يتسقط حتى يقوم الكائن الحي العائل بالاختصار منها عند خضوعها للمزيد من الانقسام الخلوي مع بقاء البكتيريا نموذجا أساسيا تبعا لاستخدام النواقل الفيروسية في العلاج الذي يحوي دنا مؤشبا يتم إدخاله في هجريب يعهد بالبلازميد.
تعتبر البلازميدات أشكالا حلقية ذات زوائد صبغية ذاتية التكرار من الدنا المتواجد في معظم البكتيريا مثل الإشريكية القولونية وتحوي جينات ذات علاقة بنشاطات التقويض والأيض وتسمح للبكتيريا الناقلة بالبقاء والتكاثر في ظروف موجودة داخل بيئات وأجناس أخرى. تمثل هذه الجينات خصائص مقاومة لـلاقمات البكتيريا والمضادات الحيوية وبعض المعادن الثقيلة ولكن يمكن إزالتها بسهولة إلى حد ما أوفصلها من البلازميد بواسطة الإنزيمات النووية الداخلية والتي تنتج "نهايات دبقة" بانتظام وتسمح بارتباط جزء محدد من الدنا والتي ترمز لمواد "تعويضية" إضافية مثل أدوية الهرمونات الببتيدية التي تتضمن الإنسولين وهرمون النمووالأوكسيتوسين. في حالة تقديم الجينات المفيدة في البلازميد، تستخدم البكتيريا في تلك الحالة كناقل فيروسي والتي يتم حثها للتكاثر لكي يتم تلخيص الدنا المعدل داخل خلايا أخرى يصيبها وحمل كمية الخلايا داخل الدنا المؤشب الموجود داخلها.
يعتبر استخدام البلازميدات أمرا رئيسيا في العلاج الجيني حيث يتم استخدام الفيروسات ذات العلاقة كنواقل استنساخ أونواقل تستخدم كوسائل لنقل وتمرير الجينات في الدنا المؤشب من خلال التكاثر الفيروسي في جميع أجزاء الكائن الحي. تتشارك البلازميدات في ثلاثة ملامح هي: الناسخ والمفهمات التمييزية ومسقط الاستنساخ. يشير الناسخ أوما يعهد بالـ “ori” على أصل التضاعف (بالإنجليزية: The Origin of Replication) مع أخذ مكان وبكتيريا بداية الاستنساخ بالاعتبار. يعرّف الواسم أوالمفهم جينا معينا يحوي مقاومة للمضاد الحيوي في العادة وقد يشير أيضا على جين مرتبط على طول الجين المرغوب مثل ذلك الذي يضفي تألقا يسمح بتحديد الدنا الذي تم تأشيبه بنجاح. أما مسقط الاستنساخ فهوسلسلة من النيوكليوتيدات التي تمثل مسقطا أوأكثر يتم قصه وبتره عند حصول الإنزيمات النووية الداخلية. إذا معظم حقيقيات النوى لا تحافظ على البلازميدات ولكن الخميرة هي استثناء ملحوظ في هذه الحالة. بالإضافة إلى ذلك فإنه يمكن استعمال تي بلازميد بكتيريا أجروباكتيريم تيوميفشينس (بالإنجليزية: Agrobacterium Tumefaciens) لدمج الدنا الغريب في جينومات نباتات عديدة. تضم طرق أخرى لتقديم أوإيجاد الدنا المؤشب في حقيقيات النوى التأشيب المماثل وبعدوى النقل بالفيروسات المحورة.
البلازميدات الكميرية
عند القيام بالمزيد من تعديل الدنا المؤشب أوتغييره لاستضافة خيوط الدنا يتم تعريف الجزيء الذي تم تكوينه بجزيء الدنا "الكميري" مع الإشارة إلى الكمير الأسطوري الذي تم إحداثه من مجموعة من حيوانات عديدة. إذا توافر جزيئات البلازميد الكميرية أمر منتظم الحدوث إلى حد ما وذلك لأنه خلال دورة حياة الكائن الحي يضمن الانتشار الذي تسببه النواقل وجود مئات آلاف الخلايا العضوية والبكتيرية التي تحوي جميعها نسخا من الدنا الكميري الأصلي.
أثناء عملية إنتاج البلازميدات الكميرية (مشتقة من الكمير)، يمكن حتى تكون العمليات المشمولة غامضة إلى حد ما، بما أنه قد لا يمكن تحقيق الناتج المقصود لإضافة الدنا الغريب دائما وقد يتسبب في تكوين بلازميدات غير ذات فائدة؛ يتم ابتداء تحويل هجريب البلازميد إلى خطي بغرض السماح بحدوث إضافة الدنا عن طريق ربط خيوط الدنا الأجنبي المكمل مع التدليات الأحادية الشريط أوالنهايات الدبقة الموجودة عند نهايات جزيء الدنا من الانشقاقات المتداخلة المنحنية على شكل حرف S والتي تنتجها الإنزيمات النووية الداخلية.
تعتبر بكتيريا الإشريكية القولونية بالأصل ناقلا شائعا في تبرع البلازميدات ومشتق أنزيم الفصل ECORI which was used for its versatility لاحقا والذي استخدم بسبب براعته بالتعامل مع إضافة دنا حديث عن طريق تكاثر "الاسترخاء" عند تثبيطه بواسطة الكلورامفينيكول والسبكتينوميسين التي سيتم استبدالهما ببلازميد PBR322. يمكن تقوية البلازميد في حالة ECORI بوجود الدنا الغريب عن طريق مسار ربط "النهاية الدبقة" أومسار ربط "النهاية المصمتة" في وجود عاثية اللايجيز T4 التي تشكّل روابط تساهمية بين 3-كربون OH ومجموعات 5-كربون PO4 الموجودة على نهايات البلازميد المصمتة . والنهايات المشقوقة للبلازميد الأصلي اعتمادا على إنزيمات البتر المحددة المستخدمة في عملية البتر أوالقص. .
تطبيقات الدنا المؤشب
توجد بروتينات عديدة يتم إيجادها من الدنا المؤشب واستخدامها كأدوية وبالإمكان إنتاج بعضها من المستخرجات الحيوانية أوجمعها من البشر مثل هرمون النموالبشري (rhGH) والإنسولين البشري والهرمون المنبه للجريب (FSH) والعامل الثامن بينما يتم استخدام البروتينات المشتقة من الدنا المؤشب فقط كعلاجات كما في حالة الإريثروبويتين مثلا.
تاريخ الدنا المؤشب
اقترح پيتر لوبان وهوطالب دراسات عليا تقنية الدنا المؤشب أول مرة بالاشتراك مع ديل كايزر في قسم الكيمياء الحيوية في جامعة ستانفورد. قام جميع من لوبان وكيسر وجاكسون وسايمونز وبرگ وستانلي نورمان كوهن وشانگ وهربرت بوير وهيلنگ بتطبيق هذه التقنية بين عامي 1972 و1974. في العام 1972، قامت هذه المجموعة بنشر ما اكتشفته في عدة أوراق بحثية ضمت ورقة بعنوان: "طريقة كيماوية حيوية لإدخال معلومات جينية جديدة في دنا الفيروس القردي-40: جزيئات دنا SV40 الحلقي تحوي جينات ابتلاع لامبدا وجينات الگلكتوز المتصلة مع بعضها للإشريكية القولونية"، وورقة ثانية نشرت عام 1973 بعنوان: "وصلات جزيئات الدنا الطرفية الإنزيمية" وأخرى في العام 1973 حملت عنوان: "بناء بلازميدات البكتيريا الوظيفية أحيائيا في المختبر"، وقامت جميع هذه الأوراق الفهمية بوصف تقنيات لفصل وتضخيم الجينات أوشرائح الحمض النووي وإدخالها إلى خلية أخرى بدقة مما يؤدي إلى خلق بكتيريا محورة جينيا.
أصبحت تقنية تأشيب الدنا ممكنة حين اكتشف فرنر آربر ودانيال ناثانز وهاميلتون سميث الإنزيمات النووية الداخلية وتمكنوا من عزلها وتطبيقها ومن ثم نالوا جائزة نوبل في الطب عام 1978 عن هذا الاكتشاف، أما كوهن وبوير فقد تقدما بطلب للحصول على براءة اختراع لعملية إنتاج الكميرات الجزيئية الوظيفية بيولوجيا والتي ما كان بالإمكان حتى تتواجد في الطبيعة في العام 1974 وتمت الموافقة على البراءة في العام 1980. وأول دواء مرخص مُنتَج باستخدام تقنية الدنا المؤشب كان الإنسولين البشري، طورته جننتك Genentech ورخصت لشركة إلاي ليلي بانتاجه.
اعتبر العام 1977 عام فتح لتقنية الدنا المؤشب حين قام هربرت بوير بإنتاج الإنسولين البشري المخلّق بيولوجيا في المختبر وذلك عن طريق إدخال سلسلة جينية محددة أوما يعهد بمتعدد النيوكليوتيدات والذي يرمز لإنتاج الإنسولين في البشر إلى عينة من مستعمرة خاصة ببكتيريا الإشريكية القولونية وكان هذا الإنسولين أول دواء تم إنتاجه عن طريق تقنية الدنا المؤشب لينال موافقة إدارة الأغذية والعقاقير ويصبح متوفرا للاستخدام التجاري تحت مسمى العلامة التجارية: هيوميولين، كما وأن الغالبية العظمى من الإنسولين المستخدم عالميا هي هرمونات إنسولين بشري مؤشبة أونظائرها الأخرى.
انظر أيضا
- مؤتمر أسيلومار حول الدنا المؤشب
- هندسة الجينات
- قائمة البروتينات المؤشبة
- عضية معدلة وراثية Genetically modified organism
- The Non-GMO Project
- ڤيروس مؤشب Recombinant virus
- دنا ناقل
ملاحظات والمصادر
- ويكيبيديا
- ^ Jeremy M. Berg; John L. Tymoczko; Lubert Stryer (2007). Biochemistry. San Francisco: W. H. Freeman. ISBN .خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صالح؛ الاسم "isbn0-7167-8724-5" معهد أكثر من مرة بمحتويات مختلفة. - ^ The Recombinant Protein Handbook. Amersham Pharmacia Biotech. 2000
- ^ "Plasmids in eukaryotic microbes: an example". Retrieved 2007-06-05.
- ^ Nathan P. Kaplan, Nathan P. Colowick, Ray Wu (1980). Recombinant DNA, Volume 68: Volume 68: Recombinant Dna Part F (Methods in Enzymology). Academic Press. ISBN .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Cohen SN, Chang AC, Boyer HW, Helling RB (1973). ". PNAS. 70 (11): 3240–3244. doi:10.1073/pnas.70.11.3240. PMC 427208. PMID 4594039.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
-
^ PMID 6337396 (PubMed)
Citation will be completed automatically in a few minutes. Jump the queue or expand by hand - ^ "First Successful Laboratory Production of Human Insulin Announced". News Release. Genentech. 1978-09-06. Retrieved 2009-11-03.
- ^ Human insulin from recombinant DNA technology - Johnson 219 (4585): 632 - Science
مراجع
- Garret, R. H.; Grisham, C. M. (2000). Biochemistry. Saunders College Publishers. ISBN ..
- Colowick, S. P.; Kapian, O. N. (1980). Methods in Enzymology - Volume 68; Recombinant DNA. Academic Press. ISBN ..
-
Inoue, Noboru; Takeuchi, Hideya; Ohashi, Makoto; Suzuki, Takamoto (1995). "The production of recombinant human erythropoietin". Biotechnology Annual Review. Elsevier Science B.V. 1: 297–300. doi:10.1016/S1387-2656(08)70055-3. ISBN . Unknown parameter
|unused_data=ignored (help); Unknown parameter|coauthors=ignored (|author=suggested) (help); More than one of|last1=and|last=specified (help); More than one of|first1=and|first=specified (help)
وصلات خارجية
- ورقة حقائق تصف الدنا المؤشب وعناصر استخدامه مثل البلازميدات والنواقل الفيروسية وتطبيق تقنيات الدنا المؤشب في الأحياء الجزيئية
- البلازميدات في الخمائر
- تمثيل ثلاثي الأبعاد يصف عملية إنتاج البروتين بكميات كبيرة باستخدام تقسيم الحمض النووي وتكاثر البكتيريا
- بحث في مجال تأشيب الدنا في UCSF والتطبيق التجاري في Genentech.
Herbert W. Boyer, Living history project. Oral history
