טיוטה:עיבוד גנום סומטי
עיבוד סומטי של הגנום[עריכת קוד מקור | עריכה]
הגנום בתאים של יצורים אוקריוטים נשאר לרוב קבוע ואינו משתנה לאורך חייהם. עם זאת, ישנם מקרים מסוימים בהם הגנום עובר עיבוד בין אם בתאים ספציפיים או בין אם בשלבים מסוימים בהתפתחות התאים ביצורים אוקריוטים. לדוגמה, תאי דם אדומים נבדלים בתוכן הגנטי שלהם משאר התאים האנושיים, היות שהם חסרי גרעין. אחת הקבוצות הידועות ביותר ביחס לעיבוד סומטי של הגנום הן ריסנית. התהליך של עיבוד סומטי של הגנום, הוא תהליך ייחודי אשר מוביל לשינויים סומטים בגנום התאים, והוא נבדל מהתליך המתרחש בתאי גזע.
אובדן הגנום[עריכת קוד מקור | עריכה]
תהליך זה הוא דוגמה לעיבוד הגנום, בו למעשה מתבצעת הסרה של כל הגנום מן התא. הדוגמה הידועה ביותר היא תהליך הוצאת הגרעין מן התא (אנוקליאציה) של תאי דם אדומים (אריתרוציטים). תא גזע מתבגר הממויין להיות תא דם אדום, עובר שינויים הגורמים לו לאבד את גרעין התא. בשלב ההתחלתי, תא פרו-אריתרובלסט עובר חלוקות מיטוטיות נוספות, אשר גורמת להיוצרות של אריסטובלט נוסף עם גרעין קטן יותר בצידו של התא. בכך הגרעין נהיה מבודד מהציטופלזמה, מצב זה מאפשר לאריתרובלסט להתחלק לרטיקולוציט עם ציטופלזמה ופירנוציט עם גרעין מעובה. לאחר מכן, הפירנוציט עם כל החומר הגנטי מהתא מפוקר על ידי תא מקרופאג. בדוגמה זו, תהליך אובדן הגנום מהווה יתרון חשוב. היות שאובדן הגנום מאפשר לתאי הפירנוציטים לצבור יותר המוגלובין, ומכאן שתאי דם אדומים בוגרים ללא גרעין, יכולים לספק חמצן כראוי. [1]
הקטנת כרומטין[עריכת קוד מקור | עריכה]
הקטנת כרומטין הוא תהליך של סילוק חלקי של הכרומטין מגנום תאים סומטיים. תהליך זה נצפה בשלב ההתפתחותי המוקדם בשלוש קבוצות: נמטודות, קופפודים, ומיקסינות .[2] אחד המחקרים הראשונים בנוגע לעיבוד גנום סומטי נצפה במחקרו של תאודור בוברי, בו נצפה בנמטודה טפילית (Parascaris univalens) סילוק כרומטין בקנה מידה גדול. [3] במהלך תהליך הפחתת הכרומטין, הכרומוזום הסומטי מתפצל, ואליו מתווספים טלומרים חדשים חסרי הטרוכרומטין במקומות שונים, ובכך הוא נבדל גם מבחינת המבנה והתכולה הגנטית מתאי הגזע. בתהליך ההתפתחות של נמטודה טפילית, הכרומטין של תאי הגזע מאבד כ80-90% מגודלו המקורי. [4][5][6]
הקטנת הכרומטין מתרחשת גם באאוקריוטים חד-תאיים, כגון ריסנית. לריסניות ישנם שני גרעינים: מיקרו-גרעין (גרעין תא הגזע) שאינו מבטא גנים ומקרו-גרעין, שבו מתבטאים רוב הגנים, והוא נתון להקטנת כרומטין. במהלך תהליך הקטנת הכרומטין, הכרומוזומים מתפצלים, הכרומטין מסולק ונוצרות מולקולות דנ"א חדשות בתוספת טלומרים. בכך למקרוגרעין הסופי יש תוכן גנטי גדול יותר מאשר למיקרוגרעין. בנוסף, בריסיות ישנם שני סוגים של הקטנה: הראשון הוא פיצול של גנום ואובדן רצפים חוזרים והשני הוא מחיקה של רצפים פנימיים בכרומוזומים והצטרפות מחדש של שברי דנ"א שנותרו.[6]
פתירת ערבוב גנים[עריכת קוד מקור | עריכה]
פתירת ערבוב גנים הוא סוג של עיבוד בגנום הרחב אשר מצוי בעיקר בריסניות. הגנים של תא הגזע במיקרו-גרעין של ריסיות מורכב משברי דנ"א שמקודדים לחלבון (MDSs) אשר מופרדים על ידי רצפי דנ"א רבים שאינם מקודדים לחלבון ונקראים גם פנימיים מסולקים (IES).
במחלקת Spirotrichea, שאליה שייכת Oxytricha, ממוקמים קטעי דנ"א מקודדי חלבון במיקרו-גרעין בסדר תמורתי. במהלך ההתפתחות המינית התוכן הגנטי הסומטי של המקרו-גרעין נגזר מהמיקרו-גרעין. ראשית, חלקים מסוימים, כולל IESs, של הדנ"א של מיקרו-גרעיני מוסרים כדי לתת גנום פעיל תעתיק במקרו-גרעין. גם מיקרו-גרעיניים מקודדים (MDSs) שאינם עוקבים חייבים לעבור פתירת ערבוב כדי שיוכלו להיות בסדר הנכון כדי לאפשר קשירה וליצור גנים פונקציונליים. [7][8]
שחבור מחדש מקומי[עריכת קוד מקור | עריכה]
שיחבורים של כרומוזים מופיעים במקרים ובלוקוסים ספציפיים. השיחבורים הללו מאפשרים ליצור שונות גנטית גדולה, כך במקרה של כרומוזומים של תאים אימונוגלובולינים בבעלי חוליות. תאים אימונוגלובולינים הם חלק ממערת החיסון של בעלי החוליות, התאים אחראים להגן על הגוף מפני אנטיגנים שונים על ידי ייצור של אימונוגלובולין (נוגדן) . כדי לאפשר למערכת החיסון להתמודד עם מגוון האנטיגנים, יש צורך לייצר מגוון רחב של נוגדנים. לכן התאים עוברים תהליך של עיבוד גנום סומטי בכדי ליצור מגוון גנטי גדול יותר של תאי. כל אימונוגלובולין למעשה טטרמר המורכב מארבעה פוליפפטידים המחוברים על ידי גשרים דיסולפידים. הפוליפפטידים מחולקים לשתי סוגי שרשראות, שרשרת ארוכה כבדה ושרשרת קצרה קלה. כל שרשרת למעשה מורכבת ממקטעי גנים אך שמורים. היות שגנום בעלי החוליות אינו מקודד מראש למקטע המלא של השרשראות הכבדות והקלות, ישנו צורך לשחבר את מקטעי הגנים השונים בכדי ליצור אותן. לדוגמה, השרשרת הכבדה בבני אדם מורכבת מארבעה מקטעי גנים וממוקמת על כרומוזום מספר 14. לכל אחד מארבעת המקטעים ישנם מספר אפשרויות לבחירה של גן. כך לדוגמה למקטע של האזור קבוע (C H) ישנם 11 וריאציות של גנים, למקטע הואריאבילי (V H) 123-129 וריאציות שונות, לאזור הדיוורסיטי ישנם 27 גנים שונים (D H) ו-9 גנים שונים למקטע הג'וינינג (J H). כך שלבסוף נוצרת לנו שרשרת שמורכבת מגנים המקודדים למקטעים השונים ומשוחברים יחדיו. בשלב מוקדם של התפתחות תאי B לימפוציטים, לוקוסים של אימונוגלובולינים מסודרים מחדש (רקומבינצית V(D)J). במהלך סידור מחדש, מקטע V H על לוקוס של שרשרת כבדה מחובר למקטע D H אחד, ואז קבוצת VD משולבת עם מקטע J H. בסופו של דבר, אקסון עם מקטעי קידוד של מסגרת קריאה פתוחה: V H, D H, J H של אימונוגלובולין. באמצעות שחבור רנ"א במהלך שעתוק, אקסון זה הופך להיות מחובר לאקסון עבור מקטע C H. ניתן לתרגם מרנ"א משלים של שרשרת כבדה לאימונוגלובולין ספציפי רק ללימפוציט אחד. [9]
קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]
- ^ Migliaccio, Anna Rita (2017-04-27). "Erythroblast enucleation". Haematologica. 95 (12): 1985–1988. doi:10.3324/haematol.2010.033225. ISSN 0390-6078. PMC 2995553. PMID 21123437.
- ^ Zufall, Rebecca A.; Robinson, Tessa; Katz, Laura A. (2005-09-15). "Evolution of developmentally regulated genome rearrangements in eukaryotes". Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution. 304 (5): 448–455. doi:10.1002/jez.b.21056. ISSN 1552-5007. PMID 16032699.
- ^ Boveri, Theodor (1887). "Über Differenzierung der Zellkerne während der Furchung des Eies von Ascaris megalocephala". Anatomischer Anzeiger.
- ^ Bachmann-Waldmann, Christa; Jentsch, Stephan; Tobler, Heinz; Müller, Fritz (2004-03-01). "Chromatin diminution leads to rapid evolutionary changes in the organization of the germ line genomes of the parasitic nematodes A. suum and P. univalens" (PDF). Molecular and Biochemical Parasitology. 134 (1): 53–64. doi:10.1016/j.molbiopara.2003.11.001. ISSN 0166-6851. PMID 14747143.
- ^ Niedermaier, J.; Moritz, K. B. (2000-11-01). "Organization and dynamics of satellite and telomere DNAs in Ascaris: implications for formation and programmed breakdown of compound chromosomes". Chromosoma. 109 (7): 439–452. doi:10.1007/s004120000104. ISSN 0009-5915. PMID 11151673.
- ^ 1 2 Goday, C.; Pimpinelli, S. (1993). "The occurrence, role and evolution of chromatin diminution in nematodes". Parasitology Today (באנגלית). 9 (9): 319–322. doi:10.1016/0169-4758(93)90229-9. PMID 15463793.
- ^ Swart, Estienne C.; Bracht, John R.; Magrini, Vincent; Minx, Patrick; Chen, Xiao; Zhou, Yi; Khurana, Jaspreet S.; Goldman, Aaron D.; Nowacki, Mariusz (2013-01-29). "The Oxytricha trifallax Macronuclear Genome: A Complex Eukaryotic Genome with 16,000 Tiny Chromosomes". PLOS Biology. 11 (1): e1001473. doi:10.1371/journal.pbio.1001473. ISSN 1544-9173. PMC 3558436. PMID 23382650.
- ^ Prescott, D M (1999-03-01). "The evolutionary scrambling and developmental unscrambling of germline genes in hypotrichous ciliates". Nucleic Acids Research. 27 (5): 1243–1250. doi:10.1093/nar/27.5.1243. ISSN 0305-1048. PMC 148308. PMID 9973610.
- ^ Brown, T.A. (2007). Genomes 3. pp. 439–441. ISBN 9780815341383.