“Logic will get you from A to Z; imagination will get you everywhere.”

 

Albert Einstein

نمایش افتراقی RT- PCR

روش نمایش افتراقی RT-PCR، روشی از غربالگری افتراقی می باشد که برای شناسایی mRNA خاص به کار می رود. که شامل سه مرحله عمده می باشد:

1- رونویسی معکوس از mRNA ها که از روی آن cDNA تک رشته ای ساخته می شود. 

2- تکثیر cDNA به روش PCR.

3- جداسازی الکتروفوروزی قطعات cNDA دورشته ای پیش از کلونینگ آنها. 

این سه مرحله به طور همزمان انجام شده و به موازات جداسازی mRNA از بافت های مختلف یا تیمار آنها می باشد. ژل های الکتروفروز را میتوان با باندهای شناسایی شده cDNA که به طریق افتراقی تمایز یافته اند مقایسه کرد. 

رونویسی معکوس:

پس از استخراج RNA تام و تا حد امکان انتخاب mRNA که دارای دم پلی A می باشد، مرحله اول سنتز cDNA تک رشته ای می باشد. فرایند رونویسی معکوس با استفاده از پرایمر های T₁₂XY انجام می شود که مکمل دم پلی A  می باشد. X می تواند مطابق با هر بازی بجز تیمیدین و Y می تواند هر نوع بازی باشد. بنابراین 12 ترکیب ممکن برای پرایمر های T₁₂XY  وجود دارد که همه آنها مکمل خانواده mRNA متفاوتی می باشد. برای مثال، پرایمر T₁₂AC مکمل تمام mRNA هایی می باشد که انتهای آنها GUA₁₂ می باشد. در صورتی که پرایمر T₁₂AG مکمل همه ی mRNA هایی می باشد که انتهای آنها CUA₁₂ می باشد و انتخاب پرایمر ها تعیین کننده نوع mRNA مورد مطالعه می باشد. این روش غربالگری برای تفکیک روی ژل الکتروفورز لازم می باشد، اگر هیچ غربالگری استفاده نشود استفاده از پرایمر T₁₂ که مکمل همه mRNA ها می باشد میزان cDNA محصول بسیار زیاد می دهد و تفکیک روی ژل الکتروفروز بسیار پایین می باشد. بنابراین، باند های زیادی مشاهده میگردد. این مرحله غربالگری منجر به انتخاب جمعیت mRNA متوسط 12 جمعیت mRNA موجود در سلول را مورد مطالعه قرار می دهد. هنگامی که پرایمر ها انتخاب شدند، استفاده از آنها منجر به انتخاب یک mRNA از میان mRNA های استخراج شده از بافت های مختلف می گردد. 

تکثیر cDNA - تک رشته ای به روش PCR:

در طی این مرحله cDNA به دست آمده از واکنش رونویسی معکوس به وسیله PCR تکثیر می گردد. واکنش تکثیر نیاز به دو پرایمر دارد; یکی از پرایمر ها مکمل انتهای3'-OH مولکول cDNA می باشد که پرایمر T₁₂XY   مورد استفاده برای رونویسی معکوس و پرایمر دومی مکمل انتهای 5'- فسفات cDNA می باشد. که مطابق با پرایمر تصادفی 10 جفت بازی می باشد. پرایمر تصادفی در جایگاه تصادفی در 5'- فسفات در ارتباط با دم پلیA هیبرید می شود که این واکنش منجر به ایجاد cDNA دورشته ای جرئی با اندازه های مختلف می گردد که بخش 3'-OH مولکول mRNA مورد نظر را احاطه می کند. 

جداسازی الکتروفورزی و کلونینگ cDNA:

cDNA دورشته ای که در مرحله تکثیر PCR ایجاد میگردد به وسیله الکتروفورز روی ژل اکریل آمید مشابه با ژل هایی که برای توالی یابی مورد استفاده قرار می گیرند از هم جدا می شوند. این ژلها عمدتا برای جداسازی قطعات کمتر از 500 جفت باز مورد استفاده قرار می گیرند. محصولات مختلف به وسیله اتورادیوگرافی قابل مشاهده می شوند (اگر مراحل در حضور dATP های (S³⁵) انجام گیرد. یا به وسیله نقره رنگ آمیزی گردند. نمونه های مختلف را به وسیله یک ژل مقایسه مینمایند. اگر میزان mRNAای که به وسیله تیمار های مختلف در روش تکراری (Reproducible) حاصل شده را میتوان باندهای مختلف را از روی ژل جدا نمود که این عمل را میتوان مستقیما هنگامی که ژل را به وسیله نقره رنگ آمیزی می شود، انجام داد. 

بر عکس، در نشاندار کردن رادیواکتیو، اتورادیوگرام ژل باید برای مشخص کردن ناحیه دارای باند cDNA هدف روی آن قرار گیرد. مقدار cDNA موجود در باند کمتر از میزانی می باشدکه بتوان مستقیما ساب کلون کرد در مرحله اول، باید DNA موجود در قطعه جداشده را با استفاده از جفت پرایمر اولی دوباره تکثیر کرد، سپس قطعه جدید تکثیر شده را در پلاسمید ساب کلون کرده، و در نهایت توالی یابی نمود. پروبی که در نتیجه توالی یابی حاصل می شود را میتوان برای مطالعات دقیق تر بیان ژن، غربالگری کتابخانه cDNA (به منظور به دست اوردن طول کامل cDNA)، کتابخانه ژنی، لکه گذاری نودرن و هیبریداسیون درجا و غیره مورد ارزیابی قرار داد. 

روش نمایش افتراقی RT- PCR مزایایی دارد که از جمله انها:

1- به دلیل استفاده از PCR این روش به مقدار کمی از مواد نیاز دارد: 1µg از RNA پلی A برای 150 واکنش استفاده میگردد.

2- ژن هایی با بیان بالا و بیان پایین را میتوان روی یک ژل شناسایی نمود. (مشاهده یا عدم مشاهده باند). 

3- این روش بسیار سریعتر از روش های متداول غربالگری افتراقی میباشد. و نمایش افتراقی RT- PCR را میتوان برای جداسازی و شناسایی کلون cDNA در 15 روز مورد استفاده قرار داد. 

 

 

 

ساز و کارهای مقاومت دارویی در باکتری ها

مکانیسم های دارویی و مقاومت به چند دارو به تازگی به عنوان عوامل عفونت زایی در باکتری های بیماری زا در نظر گرفته شده است. مکانیسم مسئول این افزایش مقاومت ضد میکروبی شامل تشکیل بیوفیلم، تغييردادن‌ محل های اتصال آنتی بیوتیک، مکانیسم آنزیمی که قادر به غیر فعال سازی آنتی بیوتیک می گردد، کاهش نفوذ پذیری غشاء وفعال سازی پمپ های افلاکس آنتی بیوتیکی می باشد. 

بیوفیلم ( Biofilms)، یکی دیگر از مکانیسم های مقاومت دارویی باکتریها شامل تولید بیوفیلم می باشد. مکانیسم های مقاومت رایج مانند تنظیم پمپ های افلاکس و جهش در مولکول هدف آنتی- بیوتیکی، بیوفیلم در باکتری به بقای باکتریها کمک می کند. مکانیسم های مختلف بنا به گزارش ها، مسئول مقاومت ضد میکروبی در ساختار بیوفیلم هستند: (i) انتشار ناچیز آنتی بیوتیک در سرتاسر ماتریکس پلی ساکارئیدی به بیوفیلم. (اگرچه تعدادی از آنتی بیوتیک ها قادر به نفوذ به ماتریکس می باشند). (ii) تغییرات فیزیولوژیکی به علت نرخ رشد آهسته و گرسنگی برای مثال، فقدان مواد غذایی یا استرس های محیطی (iii) تغییرات فنوتیپی در تشکیل بیوفیلم باکتری. (iv) حد نصاب دریافت (v) بیان پمپ های افلاکس. و (vi) پافشاری سلول باکتری هنگامی که در برابر ترکیبات آنتی باکتریال قرار می گیرد.

 

ادامه نوشته

ساختمان و عمل RNAپلیمراز پروکاریوتی

RNAپلیمراز باکتری ابعادی در حدود 90× 95× 160 آنگستروم داردکه از RNA پلیمراز مخمر بزرگتر است اما با کشیدگی کمتر بررسی ساختاری نشان می دهد همگی دارای یک نوع ساختار عمومی هستند در این ساختار عمومی مجرا یا شیاری به عرض 25 آنگستروم وجود دارد که می تواند مسیر DNA باشد در طول شیار می تواند 16 جفت باز آنزیم باکتریایی و 25 جفت باز RNA پلیمراز مخمر باشد و در دمای 37 درجه سانتیگراد سرعت کلی واکنش برای RNAپلیمراز باکتریایی حدود 40 نوکلئوتید در ثانیه است که با سرعت ترجمه یکسان ولی بسیار آهسته تر از سرعت (همانند سازی DNA 1000 نوکلئوتید در ثانیه ) است.

ادامه نوشته

انواع آنزیم های DNA پلیمراز در یوکاریوت ها

آنزیم DNA پلیمراز آلفا (α): این آنزیم در همانند سازی DNA سلول های یوکاریوت نقش اصلی و مرکزی را دارد و عمل پلیمریزاسیون DNA به صورت قطعات اوکازاکی را به عهده دارد و در طویل شدن رشته تاخیر (lagging) نقش دارد.

این آنزیم فعالیت پرایمازی برای ساخت RNA آغازگر یا پرایمر را دارد و مشابه DNA پلیمراز lll پروکاریوت ها عمل می کند. همچنین نقش تصحیح بازهای اشتباه (proof reading) را نیز به عهده دارد. در شروع همانند سازی، رشته راهنما جهت تشکیل RNA آغازگر نقش دارد، ولی نمی تواند رشته راهنما را بسازد. مرکز آن در هسته، سرعت عمل آن متوسط، میزان خطای آن 4-10 است و خاصیت اگزو نوکلئازی ندارد. DNA پلیمراز α الیگومر با 4 یا 5 زیر واحد است. زیر واحدهای آن دارای وزن مولکولی 180،  75، 49، 55، 50 کیلو دالتون است. زیر واحدهایی که وزن مولکولی آنها بین 50 و 55 کیلو دالتون است، فعالیت پرایماز دارند. امروزه معتقدند DNA پلیمراز آلفا (α) در سنتز رشته رهبر و رشته پیرو همکاری می کند.

آنزیم DNA پلیمراز بتا (β): آنزیم هسته ای است که نقش ترمیم کننده بخش های آسیب دیده DNA را به عهده دارد و در اصلاح و تعمیر DNA عمل می کند. سرعت عمل این آنزیم پایین و میزان خطا 4-10 × 5 است و خاصیت اگزو نوکلئازی ندارد. این آنزیم نسبت به افیدی کولین و بوتیل فنیل dGTP حساس است.

آنزیم DNA پلیمراز گاما (γ): در میتوکندری و احتمالا در کلرو پلاست است. به وسیله ژنوم هسته ای کد گذاری می شود و در سیتوپلاسم ساخته می شود. سپس وارد میتوکندری شده و عمل همانند سازی DNA میتوکندری یا mtDNA را به روش D-loop انجام می دهد.

آنزیم DNA پلیمراز دلتا (δ): این آنزیم رشته راهنما (leading) را می سازد. DNA پلیمراز δ فعالیت پرایماز ندارد و RNA آغازگر نمی سازد. میزان خطا این آنزیم 5-10 × 2 است. سرعت عمل این آنزیم وابسته به PCNA است و خاصیت اگزو نوکلئازی`3 به`5 دارد. بین DNA پلیمراز δ و هلیکاز ارتباط وجود دارد. این آنزیم نسبت به افیدی کولین حساس و نسبت به بوتیل فنیل dGTP مقاوم است. چرخ (Rollingclanp) این آنزیم PCNA نام دارد که فعالیت ممتد آن را افزایش می دهد.

آنزیم DNA پلیمراز اپسیلون (ε): نقش ترمیم کننده بخش های آسیب دیده DNA را به عهده دارد. همچنین در همانند سازی و پلیمریزاسیون DNA هسته ای شرکت می نماید و خصوصیات آن مانند DNA پلیمراز δ است. در هنگام ترمیم می تواند جانشین آن شود. سرعت عمل این آنزیم بسیار زیاد است و وابسته به PCNA نیست. میزان خطای آن 6-10 × 5 است و خاصیت اگزونو کلئازی`3 به`5 دارد. آنزیم ها با فعالیت`3 به`5 اگزو نوکلئازی اشتباهات خود را تصحیح می کنند.

جنسیت در زنبور ها

زنبور های سرباز از تخمک بارور نشده به وجود می ایند. و هاپلویید هستند. زنبور های ماده( کارگرو ملکه) از تخمک بارور شده و دیپلویید هستند.تعیین کننده جنسیت زنبور یک ژن با چندین فرم آللی  می باشد. این ژن به صورت هموزیگوت باشد حشره نر و اگر هتروزیگوت باشد حشره ماده خواهد شد. منبع genetics-genomic

زنبوران عسل ملکه و کارگر 32 و نرها تنها 16 کروموزوم دارند. آلل های جنسی در حقيقت ژن های کنترل کننده جنسيت در زنبور عسل می باشند. تخم ها تلقيح شده با دو آلل جنسی به افراد ماده (ملکه و يا کارگر) و تخم های تلقيح نشده به نر تبديل خواهند شد. از تخم های تلقيح شده با دو آلل جنسی همسان افراد نر ديپلوئيد متولد شده که بدليل عدم انجام نقشی مهم در آينده، توسط کارگران خورده و از کلنی حذف خواهد شد. لذا لاروها بصورات پراکنده در ميان تعداد زيادی سلول خالی قابل مشاهده هستند(Glenn 2002).

آپتامرها(Aptamers )

آپتامرها(از واژه لاتین aptus به معنی متناسب (fit) مولکول های اسید نوکلئیک (Oligonucleic Acid ) یا پپتیدی هستند که به مولکول هدف ویژه متصل می شوند. اپتامرها در زمینه ی پژوهش های پایه ،اهداف کلینیکی به عنوان داروهای ماکرومولکولی، و صنعتی مورد استفاده قرار می گرفته اند.

آپتامر ها را می توان دو گروه زیر دسته بندی کرد:

1- آپتامرهایRNA و یا DNA

2- آپتامر های پپتیدی.

آپتامرهای RNA و یا DNA این آپتامرها لیگاند های انتخابگر RNAو DNA تک رشته ای (به طور معمول) کوتاه اولیگونوکلئوتیدی هستند که به طور مصنوعی در آزمایشگاه ساخته شده اند.آپتامر همچنین در برخی از مولکول های RNA ای طبیعی در موجودات زنده شناسایی شده اند. برای مثال اینترون گروه I به طور اختصاصی به نوکلئوتید گوانین متصل می شوند. این RNA های متصل شونده، نوعی آپتامر هستند. نوعی دیگر از اپتامر های طبیعی عناصر تنظیمی ژنتیکی اسید نوکلئیوکی به نام سوئیچ ها(Riboswitches ) هستند که دارای ویژگی های مولکولی بازشناساگر، شبیه به آپتامر های مصنوعی می باشند. کشف این نوع توالی های RNA ای تنظیمی، اعتقاد به وجود (دنیایRNA  ) را در آغاز حیات بر روی کره ی زمین تقویت می کند.

آپتامرهای اسید نوکلئیکی، طی چندین مرحله ی در شرایط In vitro با روش SELEX (Systematic Evolution of Ligand by Exponential Enrichment ) افزایش روشمند لیگاند ها از طریق غنی سازی نمایی(تصاعدی) در آزمایشگاه طراحی می شوند.این اپتامر ها قادرند به انواع مولکول های متنوع هم چون مولکول های کوچک، پروتئین ها،اسید های نوکلئویک، و حتی سلول ها،بافت ها و موجودات زنده متصل شوند.

ساختار لیگاند های RNA و یا DNA با توالی های تصادفی، امکان تولید مخلوطی از اولیگونوکلئوتید های با توالی بسیار مختلف را به وجود می آورد. برای مثال، مخلوطی از یک اولیگونوکلئوتید با طول 25 نوکلئوتید و داشتند حداقل 4 نوکلئوتید (4^N)در هر جایگاه، پتانسیل ایجاد ترکیبی با 4²⁵ توالی (یا 10²⁵) داشته باشد. از مخلوط های اولیگونوکلئوتید ها، مولکول های RNA می تواند به صورت شیمیایی با خواص ویژه انتخاب شوند که تمایل به اتصال به مولکول های خاص کوچک را دارند. برای مثال می توان RNA ای را که قادر به تشخیص تئوفیلین (Theophylline )از کافئین است از یک جمعیت RNA ای تفکیک کرد.

آپتامر ها برای استفاده در زمینه ی بیوتکنولوژی پیشنهاد شده اند این مولکول ها با توجه به توانایی مولکولی برای بازشناسی، قادرند با بیومولکول های متداول یعنی آنتی بادی ها رقابت کنند. علاوه بر ویژگی بازشناسی این مولکول ها، آپتامر ها توانایی برتر، نسبت به آنتی بادی ها دارند زیرا می توانند آنها را در لوله های آزمایش به طور کامل طراحی نمود و با روش های سنتز شیمیایی تولید نمود. از سوی دیگر، این مولکول ها دارای ویژگی های نگهداری مناسب هستند و در کاربرد های درمانی، کم تر و (یا فاقد آن) باعث تحریک سیستم ایمنی می شوند.

آپتامر ها برای کشف مارکر های زیستی(Biomarkeres ) جدید با فن آوری APtaBiD (فن آوری کشف مارکر زیستی با کمک آپتامر) مورد استفاده قرار گرفته اند. این فن اوری دارای سه مرحله است:

1- انتخاب چندین آپتامر متفاوت برای یک مارکر زیستی سلول های هدف

2- جداسازی مارکر های زیستی با کمک آپتامرها از سلولهای هدف

3- شناسایی مارکر های زیستی با روش اسپکتروسکوپی جرمی.

استفاده از آپتامر ها در این روش به پزوهشگران ، امکان شناسایی تفاوت های بسیار جزیی در مولکول های هدف موجود، در بین جمعیت های سلولی را فراهم می کند. این اواخر  مفهوم آپتامر های هوشمند(Smart Aptameres )و لیگاند های هوشمند به علم زیست شناسی مولکولی معرفی شده است. این واژه، آپتامر هایی را توصیف می کند که بر اساس پارامتر های ثابت (Kd )از بیش تعریف شده، و ثابت غلظت بر هم کنش آپتامر- ساختار  هدف، انتخاب می شوند.

آپتامر های پپتیدی:

این آپتامر های پروتئینی از یک قلمرو متغیر کوتاه(با 10 تا 20 امینو اسید) تشکیل شده است که در هر دو انتها، به یک داربست پروتئینی چسبیده است. در سلول این آپتامر ها قادرند با سایر برهم کنش های پروتئینی مداخله کنند.

 

 

سنتز پروتئین و جایگاه عملکرد آنتی بیوتیکهای مهارکننده سنتز پروتئین

سنتز پروتئین و جایگاه عملکرد آنتی بیوتیکهای مهارکننده سنتز پروتئین

1.شروع سنتز پروتئین
شکل 3 شروع سنتز پروتئین و جایگاه عمل آنتی بیوتیکهایی که این مرحله را مهار می کنند را نشان می دهد.

2.طویل شدن رشته پلی پپتیدی

شکل 4 فرایند طویل شدن و جایگاه عمل آنتی بیوتیکهایی که این مرحله را مهار می کنند را نشان می دهد.

 

3-مهارکننده های سنتز پروتئین

انتخابی بودن این آنتی بیوتیکها،نتیجه تفاوت ریبوزوم 70S پروکاریوتی و 80S یوکاریوتی است.از آنجا که ریبوزوم میتوکوندری شبیه پروکاریوتهاست،این داروها می توانند مقداری سمیت داشته باشند.اکثر این ترکیبات باکتریوستاتیک هستند.

الف) آنتی بیوتیکهای متصل شونده به زیرواحد 30S ریبوزومی

1-آمینوگلیکوزیدها(باکتریوسید) استرپتومایسین،کانامایسین،جنتامایسین،توبرامایسین،آمیکاسین،نتیل میسین و نئومایسین(موضعی)

الف)نحوه عملکرد به شکل برگشت ناپذیر به زیرواحد 30S ریبوزوم متصل شده و کمپلکس آغاز (30S-mRNA-tRNA) 30Sرا متوقف می کنند،بنابراین مرحله آغاز سنتز متوقف  می شود.

 این آنتی بیوتیکها همچنین سرعت سنتز پروتئین در مواردی که سنتز آغاز شده است را کاهش داده و اشتباه خوانده شدن mRNA را القاء می کنند.

ب) طیف فعالیت فعالیت علیه باکتریهای گرم منفی و بعضی گرم مثبتها.عدم کاربرد در عفونتهای بی هوازی و باکتریهای داخل سلولی به دلیل نیاز به اکسیژن جهت جذب آنتی بیوتیک.

ج) مقاومت

مقاومت به این آنتی بیوتیکها شایع است.

د) سینرژیسم دارای سینرژیسم با آنتی بیوتیکهای بتالاکتام مثل پنیسیلین ها.بتالاکتامها سنتز دیواره سلولی را مهار می کنند و در نتیجه موجب افزایش نفوذپذیری باکتری به آمینوگلیکوزیدها میشود.

 

 

 

شکل 3

آنتی بیوتیکهای موثر در مرحله شروع سنتز پروتئین

 

 

 

شکل4

آنتی بیوتیکهای موثر در مرحله طویل شدن در سنتز پروتئین

 

 

استرپتومایسین

 

 

 

 

نئومایسین

ادامه نوشته

حاملهای مخصوص بیان ژنهای خارجی در E.coli

 یک ژن خارجی (برای نمونه غیر باکتریایی) به درون یک حامل استاندارد وارد شود و در  E.coli کلون گردد, بعید است که مقدار مناسبی از پروتئین نوترکیب ساخته شود.زیرا بیان ژن بستگی به مجموعه ای از علایم اطراف ژن دارد که توسط باکتری شناسایی می شوند. این علایم توالیهای کوتاه نوکلئوتیدی هستند که نشان دهنده وجود ژن در آن ناحیه می باشند و ساختار های لازم برای سیستم رونویسی و ترجمه سلول را فراهم می کنند. مهمترین علایمی که در ژنهای  E.coli وجود دارند عبارتند از:

پروموتر نقطه شروع رونویسی ژن را مشخص می کند. در  E.coli پروموتر توسط زیر واحد سیگمای آنزیم رونوشت بردار RNA پلیمراز شناسایی می شود.

ترمیناتور نقطه پایان ژن, یعنی محل خاتمه رونویسی را مشخص می کند. ترمیناتور به طور معمول توالی نوکلئوتیدی است که می تواند ساختار ساقه- حلقه(Stem loop ) ایجاد کند.

جایگاه اتصال ریبوزوم توالی نوکلئوتیدی است که توسط ریبوزوم به عنوان نقطه اتصال به mRNA شناسایی می شود. کدون شروع ژن به طور معمول چند نوکلئوتید فرودست این جایگاه قرار دارد.

ژنهای موجودات عالیتر نیز دارای علایم بیانی هستند که البته توالی نوکلئوتیدی آنها با علایم  E.coli متفاوت است. بعید است که RNA پلیمراز  E.coli بتواند به پروموتر انسان متصل شود. ژنهای خارجی در  E.coli غیر فعال می مانند, زیرا علایم بیان آنها توسط سیستم رونویسی  E.coli قابل شناسایی نیست.

(a) E.coli..................T T G A C A................. T A T A A T............ _________ Gene                                                                      -35 box                             -10 box

(b) Animals ...............variou signals................. T A T A A A T ............. _______ Gene                                                                                                              -25 box

                                شکل (1-1)  توالی نمونه پروموتر ژنهای   E.coli و جانوران. 

یک راه حل برای این مشکل وارد کردن ژن به درون حاملهایی است که مجموعه ای از علایم بیان  E.coli  را دارند. به این ترتیب امکان رونویسی و بیان ژن فراهم می شود. به حامل های کلون سازی که دارای این علایم هستند و می توان از آنها برای تولید پروتئینهای نوترکیب استفاده کرد, حاملهای بیانی می گویند.

پروموتر مهمترین بخش یک حامل بیانی است, زیرا پروموتر اولین مرحله بیان ژن یعنی اتصال آنزیم RNA پلیمراز به DNA را تنظیم کرده و سرعت ساخته شدن mRNA را مشخص می کند. بنابراین مقدار پروتئین نوترکیب حاصل به مقدار زیادی به ماهی پروموتر بستگی دارد. 

دومین عاملی ک باید در ساخت یک حامل بیانی مورد توجه قرار گیرد, بررسی امکان تنظیم پروموتر است. دو نوع تنظیم ژنی در  E.coli شناخته شده اند: القایی و مهاری . یک ژن القایی ژنی است که رونویسی آن با اضافه شدن ماده شیمیایی خاصی به محیط کشت القا می شود. این ماده شیمیایی اغلب یکی سوبستراهای آنزیمی است که با اضافه شدن ماده شیمیایی تنظیمی خاموش می گردد. بیان ژن فرایند پیچیده ای است که به طور غیر مستقیم به خود پروموتر مربوط می شود. اما به هر حال بسیاری از توالیهای اطراف پروموتر که برای القا و مهار بیان ژن مهم هستند, در حامل بیانی هم وجود دارند. بنابراین امکان اضافه کردن بخش تنظیمی به حامل بیانی نیز وجود دارد تا بتوان از مواد شیمیایی القا کننده و مهار کننده برای تنظیم بیان ژن کلون شده استفاده کرد. این موضوع در تولید پروتئینهای نوترکیب مزیت شاخصی محسوب می شود. برای نمونه اگر پروتئین نوترکیب اثر مضری بر باکتری داشته باشد, در این صورت ساخته شدن آن باید به دقت صورت گیرد تا از تجمع مقدار سمی آن در باکتری جلوگیری شود. این کار را با استفاده از  مواد شیمیایی تنظیمی می توان انجام داد. حتی اگر پروتئین کلون شده ضرری برای سلول میزبان نداشته باشد, قابل تنظیم بودن آن ضروری است زیرا ممکن است بر توانایی همانند سازی و تکثیر پلاسمید نوترکیب اثر بگذارد و  به حذف تدریجی آن از کشت بیانجامد.

نمونه ای از پروموترهای استفاده شده در حاملهای بیانی

پروموتر lac توالی خاصی است که رونویسی ژن lacZ (رمز دهنده بتاگالاکتوزیداز) را تنظیم می کند. lacZ  حاملهای pUC و M13mp نیز چنین عملکردی دارد. پروموتر lac با ایزوپروپیل تیو گالاکتوزید (IPTG )القا می شود. بنابراین اضافه شدن این ماده شیمیایی به محیط کشت رونویسی ژن فرودست پروموتر lac را روشن می کند.

پروموتر trp به طور طبیعی در فرادست مجموعه ای از ژنهای رمز دهنده آنزیم های بیوسنتز اسید آمینه تریپتوفان قرار دارد. پروموتر trp در حظور تریپتوفان خاموش می شود, اما در حضور 3- بتا- ایندول اکریلیک اسید به راحتی القا میگردد.

پروموتر tac از هیبریدی پروموتر های lac و trp است. این پروموتر از هر دو انها قویتر است و با IPTG القا می گردد.

پروموتر λPL یکی از پروموتر های مسعول رونویسی DNA فاژ λ است. λPL پروموتر بسیار قدرتمندی است که توسط RNA پلیمراز باکتری E.coli شناسایی شده و از DNA باکتریوفاژ رونویسی می کند. این پروموتر توسط محصول λcI خاموش می شود. حاملهای بیانی دارای پروموتر λPL در میزبانهای E.coli جهش یافته ای که تولید کننذده پروتئین cI حساس به حرارت هستند, استفاده می شوند. در دمای پایین (کمتر از 30 درجه) پروتئین جهش یافته CI پروموتر λPL  را خاموش می کند, اما در دمای بالا غیر فعال شده و رونویسی ژن کلون شده انجام می شود.

پروموترT7 مخصوص RNA پلیمراز باکتریوفاژ T7 است. RNA پلیمراز باکتریوفاژ T7 بسیار فعالتر از RNA پلیمراز باکتری E.coli است. بنابراین ژنهای قرار گرفته در فرودست پروموتر T7 در مقادیر بسیار بالایی بیان می شوند. ژن RNA پلیمراز فاژ T7 به طور طبیعی در ژنوم وجود ندارد, بنابر این سویه خاصی از E.coli نیاز است فاژ T7 را به صورت لیزوژن همرا داشته باشد. می دانید که در حالت لیزوژنی یک نسخه از DNA فاژ درون ژنوم باکتری وارد شده است که با اضافه شدن IPTG به محیط کشت ساخته شدن RNA پلیمراز فاژ T7  شروع شده و در گام بعدی شروع رونویسی ژن کلون شده تحت پروموتر T7  می شود.

چهار پروموتر رایج در حاملهای بیانی. پروموتر های lac و trp در فرادست ژنهای طبیعی E.coli حضور دارند.

مطالعه ژنومها(ترانسکریپتوم)

تغییر توجه از ژنهای منفرد به ژنوم منجر به انواع بررسیهایی شده است که هدف آنها فهم فعالیت کل ژنوم است.این کار منجر به ابداع دو اصطلاح جدید شده است:

ترانسکریپتوم که محتوای mRNA) RNA) یک سلول است و الگوی کلی بیان ژن در آن منعکس می گردد.

پروتئوم که محتوای پروتئین یک سلول است و قابلیت بیوشیمیایی سلول را منعکس می کند.

مطالعه ترانسکریپتوم: 

ترانسکریپتوم ترکیب پیچیده ای است که شامل صدها یا هزاران mRNA مختلف است که هر یک بخش متفاوتی از یک جمعیت کلی است. بنابراین برای شناسایی یک ترانسکریپتوم بایستی انواع mRNA آن و به طور ایده ال فراوانی آنها را تعیین نمود.

مطالعه یک ترانسکریپتوم با بررسی توالی:

مستقیم ترین راه برای شناسایی ترانسکریپتوم تبدیل mRNA آن به cDNA و سپی تعیین توالی هر کلون در کتابخانه cDNA حاصل است. مقایسه توالی های cDNA  و توالی ژنوم ماهیت ژنهایی که mRNA آنها در ترانسکریپتوم وجود دارد را مشخص خواهد کرد. این فرایند امکانپذیر اما پر زحمت است, زیرا توالیهای cDNA  زیادی نیازمند است تا یک تصویر نسبتا کامل از ترکیب ترانسکریپتوم بدست اید. آیا می توان راه کوتاهتری برای به دست آوردن سریع اطلاعات توالیها حیاتی پیمود؟

بررسی سریالی بیان ژن (Serial analysis of gene experession) یا SAGE یک راه حل ممکن است. SAGE  به جای مطالعه cDNA  کامل یک توالی کوتاه 12 جفت بازی را فراهم می کند که هر کدام نماینده یک mRNA در ترانسکریپتوم می باشد. اساس این روش همین توالیهای 12 جفت بازی است که با وجود اندازه کوچکشان برای شناسایی ژنهای رمز دهنده mRNA کافی هستند. اولین مرحله برای ایجاد توالیهای 12 جفت بازی, تثبیت mRNA درون یک ستون کروماتوگرافی با اتصال دم پلی A موجود در انتهای 3 مولکولها به ریزدانه های سلولزی است. mRNA به cDNA  دو رشته ای تبدیل شده و سپس با آنزیم محدود کننده دارای جایگاه شناسایی چهار تایی مانند AluI تیمار می شود تا cDNA  در جایگاههای زیادی بریده شود. قطعات محدود کننده انتهایی به ریزدانه های سلولزی متصل باقی می مانند و سایر قطعات را می توان شست و از ستون خارج نمود. حال یک اتصال دهنده کوتاه به انتهای آزاد هز cDNA متصل می گردد.این اتصال دهنده دارای جایگاه شناسایی آنزیم BsmEI است. این آنزیم یک آنزیم محدود کننده غیر طبیعی است که علاوه بر برش جایگاه شناسایی خود, در فاصله 10-14 نوکلوئوتید فرودست خود نیز برش ایجاد می کند. بنابراین تیمار با BsmEI  قطعاتی با میانگین طول 12 جفت باز را از انتهای هر cDNA جدا می کند. این قطعات جمع آوری شده و به صورت سر به دم به صورت یک زنجیر به هم متصل شده و تعیین توالی می گرددو توالیهای جداگانه در زنجیر قابل شناسایی هستند, زیرا با جایگاهای BsmEI  از هم جدا می شوند.

حامل های کلون سازی ژن

پلاسمیدها:

پلاسمید ها مولکول های حلقویDNA هستند که وجودی مستقل در سلول باکتریایی دارند. تقریبا همیشه پلاسمید ها یک یا چند ژن حمل می کنند که اغلب مسئول صفات مفیدی هستند که باکتری میبان از خود نشان می دهد. برای نونه توانایی زنده ماندن در غلظتهای سمی آنتی بیوتیکهایی مانند کلرامفنیکل یا آمپی سیلین به طور معمول ناشی از موجود یک پلاسمید حمل کننده ژنهای مقاومت در باکتری می باشد. در آزمایشگاه برای اطمینان از وجود یک پلاسمید ویژه در باکتری اغلب از مقاومت به آنتی بیوتیک به عنوان یک شاخص انتخابگر استفاده می شود. برای نمونه پلاسمید RP4 ژن های مقاومت با آمپی سیلین , تتراسیکلین و کانامایسین را حمل می کند.فقط سلول E.coli دارای پلاسمید RP4 (یا پلاسمید هم خانواده) قادر به بقا و رشد روی محیط دارای این آنتی بیوتیک ها در مقادیر سمی یا بیش از آن هستند. اغلب پلاسمید ها دست کم دارای یک توالی DNA هستند که می تواند به عنوان مبدا همانند سازی عمل کند تا پلاسمید بتواند کاملا مستقل از کروموزوم اصلی باکتری درون سلول تکثیر شود.پلاسمید های کوچک آنزیم های همانند سازی DNA سلول میزبان را برای ایجاد نسخه هایی از خود بکار می گیرند, در حالی که تعدادی از پلاسمید های بزرگتر حامل ژنهایی هستند که آنزیم های خاصی را برای همانند سازی پلاسمید رمزدهی می کنند. انواع معدودی از پلاسمید ها می توانند با وارد کردن خود به کروموزوم باکتری همانند سازی کنند. این پلاسمید ها داخل شونده یا اپیزوم ها ممکن است در تقسیمات متوالی سلول به طور پایدار به این شکل باقی بمانند, اما همیشه در مراحلی به صورت عناصر مستقل می توانند حضور داشته باشند.

اندازه و تعداد نسخه:

اندازه و تعداد نسخه یک پلاسمید هنگام کلون سازی اهمیت ویژه ای دارد. اندازه کمتر از 10 کیلو باز برای یک حامل کلون سازی مناسب است.دامنه اندازه پلاسمید ها یک کیلوباز برای کوچکترین تا 250 کیلو باز برای بزرگترین پلاسمید ها است. بنابراین فقط تعداد کمی از آنها برای اهداف کلون سازی مفیدند. تعداد نسخه به تعداد مولکول های یک پلاسمید منفرد که به طور طبیعی در یک سلول باکتری یافت می شود اطلاق می گردد. عوامل تعیین کننده تعداد نسخه پلاسمید به خوبی شناخته نشده اند.بعضی پلاسمید ها به ویژه پلاسمید های بزرگ Stringent هستند و دارای تعداد نسخه اندک حتی یک یا دو عدد در یک سلول می باشند. سایر پلاسمید ها که Relaxed نامیده می شوند, تا 50 عدد یا بیشتر در یک سلول وجود دارند. به طور کلی گفته می شود یک حامل کلون سازی مفید باید نسخه های زیادی داشته باشد تا بتوان مقدار زیادی مولکول DNA نوترکیب به دست آورد.

اندازه پلاسمید های نمونه:

                                                                   اندازه

پلاسمید          تعداد نوکلئوتید ها (Kd)           وزن مولکولی(MDa )                  موجود

                                2/1                                        1/8                              E.coli
  pUC8

                                6/4                                        4/2                              E.coli  
  CdE1           

                                54                                           36                           سودوموناس
  RP4

                                95                                           63                             E.coli               
   F

                               117                                           78                                       سودوموناس پوتیدا                                                  TOL

                               213                                        142                                آگروباکتریوم تیوم فاشینس
pTiAch5

گروه بندی یلاسمید ها:

مفید ترین گروه بندی پلاسمید های طبیعی بر اساس ویژگی اصلی است که توسط ژنهای پلاسمید رمزدهی می شود.پنج نوع اصلی پلاسمید ها بر اساس این گروه بندی به صورت زیر است:

پلاسمید های باروری یاF تنها ژنهایی Tra را حمل می کنند و هیچ ویژگی دیگری علاوه بر انتقال پلاسمید ها همراه با کونژوگه شدن را ندارند یک مثال شناخته شده پلاسمید f در E.coli است.

پلاسمید های مقاومت یا R ژنهایی را حمل میکنند که باکتری میزبان را در مقابل یک یا تعداد بیشتری عامل ضذ باکتریایی مثل کلرامفنیکل, آمپی سیلین و جیوه مقاوم می کنن. پلاسمید R در میکروب شناسی بالینی اهمیت زیادی دارند زیرا گسترش آنها در میان جمعیت های طبیعی می تواند عواقب خطرناکی در درمان عفونت های باکتریایی داشته باشد. مانند RP4 که به طور معمول در سودوموناس یافت می شود, اما در بسیاری باکتری های دیگر نیز وجود دارد.

پلاسمید Col که کلیسینها یعنی پروتئین هایی که باکتریهای دیگر را می کشند, را رمز دهی می کنند Co1E1  در E.coli.

پلاسمید های تخریبگر توانایی متابولیزه کردن مولکول های غیر معمول مثل تولوئن و اسید سالیسیلیک را به باکتری میزبان می دهد مانند پلاسمید TOL در سودوموناس پوتیدا.

پلاسمید های بیماری زا قدرت بیماری زایی را به باکتری میزبان می دهند, مانند پلاسمید Ti در آگروباکتریوم تیوم فاشینس که بیماری گال را در گیاهان دو لپه ای ایجاد می کند.

پلاسمید ها در موجوداتی غیر از باکتری ها:

اگرچه پلاسمید ها به طور گسترده در باکتری ها یافت می شود اما در موجودات دیگر تا این حد متداول نیستند. شناخته شده ترین پلاسمید یوکاریوتی حلقه دو میکرومتری است که در تعدادی از سویه های ساکرومیسس سروزیه وجود دارند. کشف پلاسمید دو میکرومتری خوش شانسی بزرگی بود , چرا که امکان ساخت حامل هایی برای کلون سازی ژنها توسط این موجودات بسیار مهم صنعتی را به عنوان میزبان فراهم اورد. به هر حال جستجوی پلاسمید ها در دیگر یوکاریوت ها(مانند قارچهای رشته ای, گیاهان و حیوانات)نا امید کننده بوده است و به نظر می رسد موجودات عالیتر به سادگی پلاسمید ها را در سلول های خود پناه نمی دهند.

آکروزوم

آکروزومی که در سر اسپرم وجود دارد از طریق هضم جداره تخمک باعث میشود تا اسپرم بتواند به درون تخمک نفوذ کرده و لقاح صورت پذیرد. آکروزوم در مهره داران به شکل کلاهک و در بی مهرگان درست بر روی رأس هسته قرار میگیرد. آکروزوم از دستگاه گلژی منشا میگیرد. در اسپرماتید جوان، دستگاه گلژی به صورت غشاءهای متحد المرکز در اطراف واکویل های کوچک قرار گرفته اند. یک یا چند واکویل با یکدیگر ترکیب شده ، واکویل بزرگتری میسازند و یک جسم فشرده به اسم «ذره ی پیش اکروزومی» یا «proacrosomal granule» را احاطه می کنند. واکویل و ذرات داخلش روی سطح نوک هسته ی اسپرم قرار می گیرند. سپس ذره ی داخلی بزرگتر شده و ذره ی آکروزومی را میسازد که هسته و مرکز آکروزوم را تشکیل میدهد. در مرحله بعد، واکویل مایع خود را از دست میدهد و دیواره اش ذره ی آکروزومی و نیمه قدامی هسته را می پوشاند. در نتیجه با دو لایه به اسم «کلاهک آکروزومی» ، نیمه ی قدامی اسپرم را احاطه می کند. باقیمانده ی دستگاه گلژی یا «golgi rest» و سیتوپلاسم اضافی «اسپرماتید» نیز تحلیل رفته و سپس کاملاً از بین میرود.

ادامه نوشته

List of syndromes

A* 

---

» Acute Brain Syndrome» Acute Radiation Syndrome» Adams-Stokes Syndrome» Afferent Loop Syndrome» Alport»Amennorrhea-Galactorrhea Syndrome» Asherman's Syndrome

* B

---

» Bantis Syndrome» Barlow Syndrome» Barret Syndrome» Bartter's Syndrome» Behcets Syndrome» Boerhaaves Syndrome» Brown-Sequard Syndrome» Bud-Chiari Syndrome

* C

---

» Carcinoid Syndrome» Carpal Tunnel Syndrome» Cervical Syndrome» Chediak-Higashi Syndrome» Chinese Restaurant Syndrome» Chronic Fatigue Immune Dysfunction Syndrome» Churg-Strauss Syndrome» Conn's Syndrome» Cornelia De Lange Syndrome»Costochondral Syndrome» Crigler-Najjar Syndrome» Cronkhite-Canada Syndrome» Cruveilhier-Baumgarten Syndrome» Cushing's Syndrome

* D

---

» Dandy-Walker Syndrome» Digeorge Syndrome» Down Syndrome» Dubin-Johnson Syndrome» Dysautonomia

* E

---

» Edward Syndrome» Ehlers-Danlos Syndrome» Eisenmenger Syndrome

* F

---

» Fanconi's Syndrome» Fanconi's Syndrome Type Ii» Felty's Syndrome» Fetal Alcohol Syndrome» Fibromyalgia» Fisher Syndrome» Fitz-Hugh-Curtis Syndrome» Floppy-Valve Syndrome» Foster Kennedy's Syndrome» Froin's Syndrome

* G

---

» Gardner's Syndrome» Gerstmann's Syndrome» Gitelman Syndrome»Glandial/Glands» Goldenhar Syndrome»Goodpasture's Syndrome» Guillain-Barre Syndrome» Gullian Barre Syndrome

* H

---

» Hamman-Rich Syndrome» Heerfordt Syndrome»Hepatopulmonary Syndrome» Horner Syndrome» Horner's Syndrome» Hun's Syndrome

* I

---

» Irritable Bowel Syndrome

* K

---

» Kartagener's Syndrome» Kearns-Sayre Syndrome» Kimmelstiel-Wilson Syndrome» Kleine Levin Syndrome» Klinefelter's Syndrome» Klippel-Feil Syndrome» Kluver-Bucy Syndrome» Korsakoff Syndrome

* L

---

» Lambert-Eaton Syndrome» Leriches Syndrome» Lesch-Nyhan Syndrome» Loeffler's Syndrome» Lown-Ganong-Levine Syndrome» Lutembacher Syndrome

* M

---

» Malabsorption Syndrome» Mallory-Weiss Syndrome» Marfan Syndrome» Meigs Syndrome» Metabolic Syndrome» Middle-Lobe Syndrome» Mikulicz's Syndrome» Mirizzi Syndrome» Mobius Syndrome» Munchausen Syndrome

* O

---

» Ochoa Syndrome

* P

---

» Pancoast Syndrome» Parinauds Syndrome» Peutz-Jeghers Syndrome» Pica Syndrome» Pickwickian Syndrome» Plummer-Vinson Syndrome» Post Rubella Syndrome» Prader-Willi Syndrome» Premenstrual Syndrome» Puppet Syndrome

* R

---

» Reiter's Syndrome» Rendu-Osler-Weber Syndrome» Restless Legs Syndrome» Reye's Syndrome» Riley-Day Syndrome

* S

---

» Scalded Skin Syndrome» Serotonin Syndrome» Sheehan's Syndrome» Shoulder-Hand Syndrome» Sick Sinus Syndrome» Sjögren's Syndrome» Stein-Leventhal Syndrome» Stevens-Johnson Syndrome» Straight Back Syndrome» Sudden Infant Death Syndrome» Superior Vena Cava Syndrome

* T

---

» Takayasu's Syndrome» Testicular Feminization Syndrome» Thorn's Syndrome» Tietze's Syndrome» Toxic Shock Syndrome» Tumor Lysis Syndrome» Turner's Syndrome

* U

---

» Ulysses Syndrome

* W

---

» Waterhouse-Friderichsen Syndrome» Weismann-Netter-Stuhl Syndrome» Wilson Syndrome» Wolff-Parkinson White Syndrome

* Y

---

» Yellow-Nail Syndrome

* Z

---

» Zollinger-Ellison Syndrome

 

فرضیه دو ضربه ای نادسون

این فرضیه توسط نادسون پس از یک مطالعه اپیدمیولوژیک وسیع بر روی بیماران رتینوبلاستوما(نوعی سرطان شبکیه)ارایه گردید.نادسون پس از مطالعه جمعیت را به دو گروه تقسیم کرد.

1- بیماران با سابقه فامیلی:

اغلب در سنین پایین مبتلا می شوند و تومور به صورت گسترده ، چند گانه و اغلب در هر دو چشم دیده می شود. بیماری در حالت وراثتی ، با الگوی اتوزومی غالب به ارث می رسد.

2- بیماران بدون سابقه فامیلی:

سن افراد مبتلا معمولا بالاتر بوده و تومور محدودتر و اغلب فقط در یک چشم دیده می شود. نادسون برای توجیه این تفاوت ها فرضیه خود را به این صورت ارایه داد. که برای ایجاد رتینوبلاستوما بایستی هر دو آلل ژن RB1 جهش یافته و غیر فعال شوند. (دو ضربه جداگانه باید به دو آلل وارد شود). نادسون می گفت افراد دارای سابقه خانوادگی یک نسخه از آلل جهش یافته را در تمامی سلول های خود به ارث می برند، پس در واقع ضربه اول را پیش از تولد دریافت کرده اند و حال کافیست طی یک اتفاق در یک سلول آلل دیگر هم جهش یابد.(ضربه دوم ) تا سرطان آغاز گردد.

نکته: 

این در حالیست که موارد تک گیر (غیر وراثتی) هر دو ضربه (جهش) باید در طول زندگی فرد در یک سلول اتفاق افتد، با این اوصاف پر واضع است که احتمال سرطان بسیار کمتر از حالت وراثتی است.

گروه خونی بمبئی

گلبول قرمز يک سلول است که دارای غشاء و سيتوپلاسم می باشد. بروی غشاء  گلبول قرمز دو نوع آنتی ژن بنامهای A, B وجود دارد. آنتی ژنهای گروه خونی توسط ژنهايی که بروی کروموزوم شماره ۹ قرار دارند ساخته شده و بصورت خوشه ای بروی اين غشاء قرار می گيرند. چندين مجموعه از ژنهای مختلف بروز آنتی ژنهای گروههای خونی ABO را کنترل می کنند که شامل :

1- خود ژن ABO

۲- ژن ترشحی

۳- ژن Y

4- ژن H

اين ژنها با هم مشارکت کرده تا سيستم  ABO بوجود آيد .غشاء گلبول قرمز لیپيدی بوده و بروی غشاء مواد قندی قرار گرفته و اين مواد قندی آنتی ژن ABO را بوجود می آورد. مواد قندی از جنس اليگو ساکاريد بوده . اين اوليگو ساکاريد دارای يک قند گالاکتوز در ابتدا و يک قند گالاکتوز در انتها و يک قند N استيل گلوکز آمين در بين اين دو قند می باشد. اين اوليگو ساکاريد بعنوان پايه يا ستون و يااسکلتی بوده که آنتی ژن گروه خونی روی آن قرار می گيرد. ژن H موجود در روی کروموزوم دستور ساخت آنزيمي را تحت عنوان فوکوزيل ترانسفرازداده اين آنزيم قندی به نام فوکوز را حمل کرده و روی اين اوليگوساکارید در کربن شماره ۲ در گالاکتوز انتهايی می نشاند . با انجام اين عمل ماده ایبه نام ماده H بروی گلبول قرمز بوجود می آيد . فردی که فقط ماده H دارد بنام گروه خونی O معروف است. حال اگر برروی ماده H يک قندی بنام N استيل گالاکتوز در کربن شماره ۳ گالاکتوزانتهايی بنشيند فرد دارای گروه خونی A است . حال اگربر روی ماده قندی بنام گالاکتوز در کربن شماره ۳ گالاکتوز انتهايی قرار گيرد گروه خونی B بوجود آمده است. اما گروه خونی بمبئی همانطور که گفته شد يک فرد با گروه خونی O  دارای ژن H بوده که ماده ای به نام H را بوجود آورده ولی در افراد نادر و کمياب ممکن است که ژن H بروی کروموزوم وجود نداشته باشد و عدم وجود اين ژن باعث شده که دستور ساخت ماده H بروی غشاء گلبول قرمز نداشته باشيم . لذا عدم وجود ماده H حتی اگر فرد دارای ژن گروهA و يا گروه B و يا گروه AB بر روی کروموزوم باشد نمی  تواند اين گروه خونی را از خود بروز دهد و فرد عملاً دارای گلبول قرمز بوده که فقط دارای ماده قندی اوليگو ساکاريد بروی غشاء می باشد. چنين فردی يک گروه خونی جديد تحت عنوان گروه خونی بمبئی يا فنوتیپ بمبئی دارا خواهد بود .علت چنين نامگذاری به اين دليل بوده که اولين بار در شهر بمبئی در کشور هندوستان در فردی مشاهده شد. میزان شیوع این گروه خونی یک در میلیون است. در کشور ما کلا ۹ نفر با اين گروه خونی مشاهده میشود. افرادی با اين گروه خونی در صورت نياز به خون فقط از افرادی که دارای گروه خونی بمبئی باشند می توانند خون دريافت کنند. لذا بايد افراد دارای گروه خونی بمبئی بدقت شناسايی شوند زيرا ممکن است در پاره ای ازموارد پزشک بدون اطلاع از اين گروه خونی به اين فرد گروه خونی O تزريق کند که صدمات جبران ناپذيری وارد می کند . افراد ی با گروه خونی بمبئی تنها از گروه خونی بمبئی می توانند خون دريافت کنند .

CNV

درصورتی که قبل ازسال2000 تصور بر این بود که ازهرژن در انسان2 نسخه پدری ومادری وجود دارد.تحقیقات پس از سال 2000 نشان دادند که تعداد این نسخه ها از نظر کپی می تواند متغیرباشد که این قطعات بزرگ DNA که سایزی متغیر از هزاران تا میلیون جفت ساز را شامل میشوندCNV یا CNP می نویسند.

CNVها منجر می شود که یک سلول دارای تعداد غیرمعمولی ازیک یا قسمتی از DNAشود که باعث تغییرات در بیان ژن می گردد.

چه میزانCNVدرژنوم انسان وجود دارد؟        

2000CNV  در ژنوم انسان شناسایی شده که 1447انها به صورت کامل مطالعه شده است.

تفاوت CNV با  SNP؟

مطالعات برروی  CNVسبب بالا رفتن دانش مربوط تنوع های ساختاری ژنومی شده که این پیشرفت در واقع مرهون فناوریMICROARRAY وتوسعه فناوری های مبنی بر توالی و مبتنی برSNPبوده است. اکنون مشخص شده ژنوم دو مرد بیش از انکه درسطح توالی با هم متفاوت باشند درسطح ساختار متفاوتند( تفاوت های ژنومی بین افراد ازبیش از 12%در سطح ساختار و0.08% درسطح نوکلوتید متغیر است.) تخمین زده میشود کهCNVها در افرادحدود 4 مگاباز با هم تفاوت ژنتیکی ایجادکنند درحالی که SNPها حدود2.5مگا باز بین افراد تفاوت ژنتیکی ایجاد می کنند. طبق مطالعات مبتنی برSNP ژنوم هر2انسانی که به طور تصادفی انتخاب می شوند0.1%باهم تفاوت دارند اما نکته ی مهم اینکه مطالعات CNVنشان میدهد ژنوم هر دو انسانی که به طور راندوم انتخاب می شوند حداقل1%باهم تفاوت دارند. اگرچه که SNPها فراوانی بیش ازCNVها عامل مهمتری در ابتدا به بیماری های رایج ونقص های اسپورادیک به شمارمی ایند. چونSNPها فقط یک نوکلوتید را درگیر میکنند وچناچه این نوکلوتید در بخش عملکرد ژنوم باشد می تواند فنوتیپ را تحت تاثیرقراردهد درحالی که اندازه ژنوم درگیر درCNVبسیاربیشتر است و هرگونه تغییر در تعداد کپی ها طیف هاوسیعی ازتوالی های ژنومی را تحت تاثیر قرار میدهد.

ادامه نوشته

p53

 

p53 پروتئینی است که در ارتباط با DNA بوده و بنام سرکوبگر تومور (Tumor suppressor ) نامیده شده و در انسان توسط ژن TP53 کد می شود . وجود این پروتئین در ارگانیسم های پر سلولی حیاتی بوده و تنظیم کننده سیکل سلولی است و عملکرد آن به عنوان سرکوبگر تومور به معنای جلوگیری کننده از بروز سرطان می باشد . از P53 به عنوان محافظ ژنوم یا نوک پیکان حفاظت از ژن یا رئیس دیده بانهای ژنوم نامبرده می شود که همگی آنها بیانگر نقش حفاظتی آن در جلوگیری از موتاسیونهای ژنوم می باشد.

نام P53 برگرفته از توده مولکولی آن می باشد که بر روی (SDS-PAGE) ( سدیم دو دسیل سولفات پلی آکریل آمید ژل الکتروفورز ) به صورت یک پروتئین ۵۳ کیلو دالتونی جدا می شود. اما اگر بر اساس تعداد اسیدهای آمینه آن شناسایی صورت بگیرد ۴۳٫۷ کیلو دالتون خواهد بود این تفاوت به دلیل تعداد زیادی اسیدهای آمینه اطراف مولکول آن میباشد که در حرکت الکتروفورتیک سنگین تر از حالت طبیعی خود را نشان می دهد. این حالت در P53 گونه های مختلف شامل انسان ‌‌‌‍، جوندگان، قورباغه و ماهیها دیده می شود.

ادامه نوشته

وراثت در اثر ذرات سیتوپلاسمی و اپی زوم ها:

ذرات  مخصوصی در سیتوپلاسم یافت شده است که به دو حالت وجود دارند:

الف/ حالت مکمل که بستگی زیادی با کروموزوم ها داشته و تکثیر آنها همزمان با تکثیر کروموزومی است.

ب/ حالت مستقل که ذرات مستقل از عناصر ژنتیک کروموزومی تکثیر می شوند.

ژاکوب و ولمن این ذرات را اپی زوم نامیدند.

فاکتورهای جنسی در Ecoli :

در این باکتری دو نوع سلول جنسی وجود دارد:

یکی F- که گیرنده عوامل ژنتیکی است و دیگری F⁺ که دهنده عوامل ژنتیکی میباشد. سلول های F- فقط عمل گیرندگی داشته و فاقد عمل دهندگی می باشندو این امر با آن جهت است که این سلول ها فاقد فاکتور بارور کننده F هستند دلیل این وضعیت آن است که مشاهده می شود سلول های F- هرگز به صورت F⁺ یا (hfr) جهش نمی یابند ولی سلول های F⁺ اغلب میتوانند به F- تبدیل شوند. اگر سلول های F⁺ در معرض رنگ های اکریدین قرار گیرند صفت بارور کنندگی خود را از دست داده و تبدیل به F- میشوند.ثابت شده است که فاکتور F در هر دو نوع سلول hfrو F⁺ وجود دارد اما در اولی به حالت مکمل با کروموزوم باکتری و در اخری به صورت مستقل از ان می باشد. در آمیزش با سلول های F- سلول های F⁺ صفت باروری را مستقل از کروموزوم های خود با سرعت انتقال می دهند و لذا فاکتور F هیچ وابستگی به کروموزوم ها ندارد.

عوامل انتقال دهنده مقاومت:

مقاوم شدن باکتری ها به داروها از اهمیت خاصی برخوردار است. نژادی از یک نوع باکتری به دست امده است که در یک زمان نسبت به سه و حتی چهار دارو مانند سولفامید, استر پتومایسین, تتراسیکلین, و کلرامفنیکل مقاوم بوده است.مشخص شده است که سویه های مقاوم این باکتری  میتوانند مقاومت را به طور گروهی و نه تنها به گروه های حساس انتقال دهند.مقاومت به دارو ها به وسیله عوامل ژنتیکی انتقال می یابد و این انتقال مقاومت های چند گانه نیز بستگی به عوامل دارد که عامل انتقال مقاومت RTF نامیده میشود. به نظر میرسد که RTF از نظر تیوری اپی زومی است که به صورت مستقل وجود دارد. عامل های RTF عواملی شبیه اپی زوم هستند که در عمل آمیزش از یک سلول به سلول دیگر انتقال می یابند.RTF /Resistance transfer factor

پروتئین سازی در میتوکندری و کلروپلاست:

اگر چه بسیاری از پروتئین های موجود در میتوکندری بوسیله هسته سلول کد میشود و در سیتوپلاسم ساخته می شوند اما خود میتوکندری نیز سیستم کامل پروتئین سازی خاص خود را دارا می باشد. البته سیستم پروتئین سازی میتوکندری ساده تر می باشد.

ضریب رسوب ریبوزوم میتوکندریایی در یوکاریوت های عالی در حدود 50 -60 S و در یوکاریوت های پست(قارچ ها و مخمر ها) در حدود S 70 -80 می باشد.ریبوزومهای میتوکندری در انسان دارای زیر واحد های 35 S و 45 S , اما در میتوکندری مخمر دارای زیر واحد های 38 S و 55 S هستند. بررسی ریبوزومهای میتوکندری یک محدودیت خاص نیز دارد زیرا که این ریبوزومها معمولا در لابلای کریستال ها (لایه های داخل میتوکندری) قرار دارند و به همین دلیل بررسی انها مشکل است.

پروتئین های ساخته شده بوسیله ریبوزومهای میتوکندریها دارای اسید امینه فرمیل متیونین به عنوان اولین اسید امینه می باشد. همچنین پروتئین سازی ریبوزومهای میتوکندریایی بوسیله آنتی بیوتیکهای مانند کلرامفنیکل متوقف می شود. از انجایی که کلرامفنیکل پروتئین سازی را ریبوزومهای پروکاریوتی نیز متوقف مینماید این مطلب نشان دهنده وجود تشابه بین ریبوزومهای میتوکندری ها و باکتری ها می باشد و این مشاهدات نظریه منشاء گرفتن میتوکندری ها از باکتری های هوازی را تایید می کند.

در میتوکندری با تغییراتی که در کدون ها صورت گرفته است تعداد tRNA و همچنین تعداد آنزیمهای آمینواسیل tRNA سنتازها کاهش یافته است به طوری که تعداد tRNA ها در میتوکندری در حدود 24 - 23 عدد است و تعداد آنزیم های آمینواسیل tRNA سنتاز نیز حدود 21 عدد می باشد. این ساده شدن امکان ذخیره اطلاعات در کمترین مقدار ممکن از ژنوم را فراهم اورده است.

همانطوری که بیان شد بسیاری از پروتئین های میتوکندری بوسله خود سلول ساخته می شود اما میتوکندری پروتئینهائی مانند اجزاء سیتوکرومهای a^3, a ,b  و همچنین تعدادی از پروتئین های پمپ پروتونی را می سازد.

کلروپلاست ها نیز دارای یک سیستم پروتئین سازی هستند که شباهت به سیستم موجود در میتوکندری دارد. از مهمترین پروتئین هایی که به وسیله کلروپلاست ها ساخته می شوند می توان به یکی از اجزای آنزیم ریبولوز دی فسفات کربوکسیلاز (مهمترین آنزیم موجود در فتوسنتز) و همچنین تعدادی از پروتئین های ریبوزومی کلروپلاست اشاره کرد.

سن سلولها و خطا در پروتئین سازی :

سن سلول و میزان خطای پروتئین سازی یکی از جالبترین مشاهداتی است که تاکنون در مورد میزان خطا در پروتئین سازی سلولها ی یوکاریوتی به دست آمده است. اسید های آمینه مشابه با اسید های آمینه اصلی می تواند به میزان یک در 3000 به جای اسید آمینه های اصلی قرار بگیرند. البته شانس اسید های آمینه غیر مشابه کمتر است.

مطالعات انجام شده نشان می دهد که هر چه سن سلول جانوری بیشتر شود احتمال وقوع اشتباه در ساختمان پروتئین ها بیشتر می شود تا جائی که پروتئین های حاصله از نظر حیاتی فعالیت کمتری دارند و یا فعالیت خود را کاملا از دست می دهند. برای مثال در یک آزمایش ثابت شده است که فعالیت آنزیم آلدولاز حیوانات پیر معادل ₃/¹ فعالیت این آنزیم در حیوانات جوان است. احتمالا در ساختمان آلدولاز حیوانات پیر اشتباهات زیادی رخ داده که فعالیت آن کم شده است. با توجه به این مشاهدات دانشمندان به دنبال مدارکی هستند که چگونگی ارتباط سن و خطا در پروتئین سازی را به اثبات رسانند.

 

مکانیزم عمل اپرون لاکتوز باکتری E.coli

این مکانیزم توسط دو دانشمند فرانسوی به نام ژاکوب و مونور کشف شد. اپرون لاکتوز از سه ژن ساختاری تشکیل شده است.

1- ( IacY ): انزیم لاکتوز پرمئاز را تولید می کند و این آنزیم لاکتوز را به داخل سلول هدایت می کند.

2- ( IacZ ):تولید کننده آنزیم بتا گالاکتوزیداز است که در تجزیه لاکتوز دخالت دارد.

3- ( IacA ): انزیم بتا گالاکتوزید ترانس استیلاز را تولید می کند که باعث هیدرولیز لاکتوز می گردد.

زمانی که لاکتوز در محیط قرار گیرد تولید هر سه انزیم تحریک می شود. به عبارت دیگر لاکتوز یک القاء کننده برای اپرون است. در کنار این سه ژن یک ژن تنظیم کننده نیز در این مکانیزم در گیر است که IacI نامیده می شود.

چنانچه IacI به هر علت غیر فعال شود اپرون به طور مداوم کار می کند. چه لاکتوز در محیط وجود داشته باشد یا نداشته باشد. فراورده این ژن یک پروتئین است که بازدارنده (رپرسور) لاکتوز نام دارد.و در فاصله پروموتور و شروع IacZ به DNA متصل شده و مانع رونویسی می شود. این اتفاق زمانی رخ خواهد داد که لاکتوز در محیط سلول حضور نداشته باشد. رونویسی را ماده ای به نام الو لاکتوز کنترل می کند که هنگام تجزیه لاکتوز به گلوکز و گالاکتوز تولید می شود.

وقتی الولاکتوز تولید می شود به بازدارنده (رپرسور) می چسبد و مانع اتصال آن به اپراتور می گردد . نتیجه این کار اتصال رونویسی توسط RNA پلیمراز است. به تدریج وقتی لاکتوز محیط مصرف می گردد غلظت آلولاکتوز نیز کم می شود و مولکول های رپرسور آزاد می شوند و مجددا به اپراتور متصل شده و اپرون خاموش می گردد.

اگر سلول دارای مقدار کافی گلوکز باشد نیاز به متابولیسم لاکتوز نخواهد داشت حتی اگر لاکتوز در محیط  باشد. بنابراین باید سیستم خاصی وجود داشته باشد که در حضور گلوکز دیگر نیازی به بیان اپرون نباشد. این مکانیزم بازدترندگی کالابولیتی نامیده شده و به یک پروتئین تنظیمی ثانویه به نام CAP وابسته است.

در حضور گلوکز عمل ادنیلات سیکلاز مهار شده و AMP حلقوی کم و جایگاه CAP خالی می ماند و اپرون کم رونویسی می شود اما اگر گلوکز نباشد ادنیلات سیکلاز فعال شده و CAMP زیاد می شود و با اتصال CAP-CAMP به جایگاه CAP اپرون رونویسی می شود زیرا CAP  فقط در حظور AMP حلقوی به جایگاه خود متصل می شود. 

اپیستازی:

میوه کدو به سه شکل مختلف پهن دراز و کروی وجود دارد. اگر کدوی پهن را با کدوی دراز آمیزش دهیم (هر دو خالص) در میان ۸۰ گیاه حاصل در نسل دوم ۳۰ عدد کروی ۵ عدد دراز و ۴۵ عدد پهن به وجود می آید. همکاری ژن ها چگونه است؟ (فرم شکل کدو از اپیستازی 9:6:1: پیروی می کند).

دراز = aabb

کدوی کروی = A? bb, aaB?

پهن = A ? B ?

پهن خالص (AA BB ) X دراز (aabb)

⁹/_۱۶ x  80 = 45 A ? B ?

⁶/₁₆ X 80 = 30 A? bb . aaB ?

¹/₁₆ X 80 = ۵ aabb

ادامه نوشته

Population Genetics

1-از امیزش دو فرد ناخالص در گروه خونی A (با ژنوتیپ AO ) و Rh (با ژنوتیپ Dd ) چند درصد افراد ممکن است از گروه خونی ^-O باشند؟

AODd x AODd=OOdd

OOdd=1/₄X1/₄=1/16=6/25%

2- دو مکان ژنی مستقل را دریک جهت در تعادل هاردی واینبرگ (HW)در نظر بگیرید که هر کدام دو الل با فراوانی یکسان دارند فراوانی هتروزیگوت های دوگانه در این جمعیت چقدر است؟

Gene1:A=1/₂ , a=1/₂=Aa 2x 1/₂ x 1/₂= 1/₂

Gene2:B=1/₂ . b=1/₂=AB 2 X 1/₂ X 1/₂ =1/₂

AaBb = 1/₂x1/₂ =1/₄ = 0/25

 

3-  دریک جمعیت فراوانی گروههای خونی MN به شح زیر است؟

گروه خونی M:50     گروه خونی MN 200    گروه خونی N250

فراوانی الل M = (50x2)+200 =0/3

                         (500x2)

فراوانی الل N =1-M = 0/7

۴- اگر 25 درصد افراد یک جمعیت فنوتیپ مغلوب داشته باشند فراوانی افراد هتروزیگوت چند درصد است؟

q² =0/25=1/₄ = q=1/₂ = P=1/₂

2Pq = 2 x 1/₂ x1/₂ = 1/₂ = 50%

5- در یک جمعیت در حال تعادل 11200 نفری که به نسبت مساوی از زن و مرد تشکیا شده است.

200 نفر از مردان کورنگ اند. چند درصد از زنان جمعیت هتروزیگوت اند؟

q =  ²⁰⁰/₅₆₀₀ = ¹/₂₈ =  p = ²⁷/₂₈

2pq = 2x  ¹/₂₈  x ²⁷/₂₈ = 6/9%

6-  در یک جمعیت در حال تعادل یک میلیون نفری فراوانی ژن 5/0 OO و 2/0 A  است. چند نفر از افراد این جمعیت گروه خونی A دارند؟

B = 1-A-O=1-0/2 - 0/5 = 0/3

 گروه خونی B= B² + 2BO = (0/3)² + 2(0/3) (0/5) = 0/39

B تعداد افراد واجد گروه خونی =B فراوانی گروه خونی X  تعداد کل

     = 0/39 X 1000000 = 390000

 

 

عناصر متحرک Mobile DNA ELEMENTS DNA

در اوایل دهه ی1950 باربارا مک کلینتاک  با مطالعه گیاه ذرت متوجه رفتار جدیدی از عناصر ژنتیکی شد که آنها را عناصر کنترلی  Controling Elements نامید. این عناصر ژنتیکی بیان برخی ژن ها را در ذرت مهار می کردند. نکته مهم این که این عناصر ارتباط نزدیکی با ژن های مهار شده داشتند و محل آنها در کروموزوم ثابت نبود. به نظر می رسید که این عناصر در ژنوم حرکت می کنند. این عناصر کنترلی می توانستند با ورود به محل خاصی از یک ژن آن را غیر فعال کنند و با خارج شدن از آن دوباره ژن را به حالت قبلی برگردانند.

برای چندین سال گیاه ذرت تنها سیستم ژنتیکی بود که عناصر متحرک در آن مشاهده شده بودند. سپس در مگس سرکه لوکوس های ژنی مشاهده شد که بسیار جهش پذیر بودند. شواهد به دست آمده نشانگر آن بود که جهش پذیری این لوکوس های ژنی در ارتباط با عناصر کنترلی متحرک است.

در اواخر دهه ی 1960 جهش های خاصی در E.coli مشاهده شد که نتیجه وارد شدن قطعات DNA به درون ژن ها بود. این قطعات DNA را توالی ها یا عناصر داخل شونده یا Insertion Sequences) IS) نامیدند.

مطالعه ی توالی های داخل شونده (IS ها) با استفاده از فن آوری DNA نوترکیب نشان داد که این عناصر چگونه سازمان دهی شده اند و به چه صورت از محلی به محل دیگر حرکت میکنند. این حالت نوع خاصی از نوترکیبی ژنتیکی است که در آن عناصر ژنتیکی از یک قسمت از DNA به مکان دیگری در ژنوم حرکت می کنند. به این پدیده جابه جایی ترانسپوزیشون Transposition می گویند. از آنجا که این عناصر متحرک ژنتیکی (Mobile genetic elements )

اگر وارد ژن شونداغلب عملکرد ژن را از بین میبرند و نیز می توانند با ورود به توالی های تنظیمی بر بیان ژن اثر گذارند و نیز در نهایت سبب بیماری های ژنتیکی در انسان و موجودات دیگر شوند از اهمیت زیادی برخوردارند.

جابه جایی عناصر متحرک به دو روش انجام می پذیرد:

أ‌-        عناصر متحرکی که با میانجی گری DNA انتقال می یابند. ترانسپوزون (Transposition)  نام دارند. بیشتر عناصر متحرک در باکتری ها از نوع ترانسپوزون هستند. 

ب‌-    عناصر متحرکی که با میانجی گری RNA انتقال می یابند که رتروترانسپوزون (Retrotransposon) نام دارند.

انواع ترانسپوزون های پروکاریوتی:

در پروکاریوت ها 3 کلاس DNA ی ترانسپوزونی شناسایی شده است که عبارتند از:

1-      ترانسپوزون های کلاس I: این ترانسپوزون ها شامل الف- عناصر داخل شونده یا IS ها و ب- ترانسپوزون های ترکیبی (Composite Transposons)  است.

2-      ترانسپوزون های کلاس II: یا ترانسپوزون های نوع Tn3 .

3-      ترانسپوزون های کلاس III: یا فاژ های جا به جا شونده  (Transposable phage) .

ادامه نوشته

vrital cell animation collection

http://vcell.ndsu.edu/animations/lacOperon/index.htm

مطالعه آنلاین MOLECULAR CELL BIOLOGY

http://bcs.whfreeman.com/lodish6e/default.asp?s=&n=&i=&v=&o=&ns=0&uid=0&rau=0

اختلالات کروموزومی:

با پیدایش تکنیک های آنالیز کروموزومی ناهنجاری های کروموزومی مثل سندرم داون کلاین فلتر ترنر و سندرم های تریزومی دیگر شناخته شدند. حداقل 20,000 ناهنجاری کروموزومی در بانکهای اطلاعاتی وجود دارد که اکثرا نادرند اما رویهمرفته سهم بزرگی در مرگ و میر دارند. ناهنجاری های کروموزومی سهم بزرگی از سقطهای خودبخودی و بدخیمی دوران کودکی و بزرگسالی را در بر دارد.

بروز ناهنجاری های کروموزومی:

ناهنجاری های کروموزومی در 10./. اسپرماتوزوا و 25./. اووسیت های بالغ دیده می شوند. 20-15./. حاملگی های تشخیص داده شده منجر به سقط خودبخودی می شوند. تقریبا 50./. این سقطها به علت ناهنجاری های کروموزومی مثل تریزومی 16 13 18 21 مونوزومی x تریپلوییدی و تتراپلوئیدی و در جنین های طبیعی بروز ناهنجاری های کروموزومی 20./. است هنگام تولد میزان بروز به 1 – 5/. ./. کاهش می یابد. گرچه در مرده زاها (Stillbirth). این میزان به 5./. می رسد. بیشترین سهم ناهنجاری های کروموزومی در سقط ها مربوط به مونوزومی 20x ./. و تریپلوئیدی (15./.) است.

ادامه نوشته

ایمونوژنتیک:

سیستم ایمنی در تمام اشکالش مکانیسم  دفاعی ما را تشکیل می دهد که برای درک آن باید ابتدا اساس ژنتیکی آن مشخص گردد.دو نوع اصلی مکانیسم های ایمنی عبارتند از ایمنی ذاتی و ایمنی اکتسابی اختصاصی که هر دو میتوانند به صورت همورال علیه عفونت های بیرون سلولی یا به واسطه سلولی علیه عفونت های درون سلولی فعال شوند.

ایمنی همورال اکتسابی:

ایمونوگلوبین ها آنزیم پاپائین مولکول ایمونوگلوبولین (Ig)  را به سه قطه تبدیل می کند: دو قطعه مشابه (Fab) ویک قطعه fc. مولکول Ig از چهار زنجیره پلی پپتیدی که دو زنجیره سبک (L) زنجیره سنگین (H) هستند تشکیل شده است. این زنجیره به شکل Y و توسط پیوند های دی سولفیدی و غیر کووالانسی به هم متصل اند. قطعات Fab متشکل از زنجیره های L در بخش انتهای آمینی و قطعه fc شامل بخش انتهای کربوکسیلی زنجیره های H است.

پنج تیپ اصلی زنجیره های سنگین عبارتند از γ , μ , δ ,  εکه به ترتیب به ایزوتیپ های IgG , IgM , IgA , IgD , IgE را تشکیل می دهند. زنجیره های سبک نیز به دو شکل کاپا( Κ) یا لامبدا (λ) هستند. تنها یک تیپ از زنجیره های سبک در هر آنتی بادی اختصاصی وجود دارد (انحصار ایزوتیپی Isotypic exclusion) مثلا فرمول مولکولی IgG به صورت )₂ γ₂λ(  می باشد. IgG چهار زیرتیپ و   IgA دو زیر تیپ دارد: مولکول های آنتی بادی اختصاصی که آنتی ژن های خاصی را می شناسند ایدیوتیپIdiotype  نام دارد.

ادامه نوشته

انواع جهش ها:

جهش نقطه ای:

جهش نقطه ای منجر به جایگزینی یک اسید آمینه به جای یک اسید آمینه دیگر میشود که هموگلوبین را تغییر می دهد مثل Hbs  , HbE ,HbC که جزء جهش های بد معنی هستند.

حذف:

انواعی از Hbوجود دارد که یک یا چند اسید آمینه از یکی از زنجیره های گلوبین حذف می شود مثل Hb  فریبورگ. (Hb Freiburg )

وارد شدگی:

در برخی از واریانت ها زنجیره گلوبین بلندتر از حد طبیعی بوده که به خاطروارد شدگی است مثل Hb گرادی . (Grady )

جهش تغییر قاب:

بر اثر افزایش یا کاهش تعدادی از بازها (مضربی غیر از 3)قاب ترجمه به هم میخورد. به این ترتیب ترجمه mRNA تا یک کدون خاتمه ادامه می یابد. این واریانت ها باعث ایجاد زنجیره گلوبین بلند یا کوتاه می شوند.

ختم زنجیره:

جهش در کدون خاتمه می تواند منجر به زنجیره گلوبین طویلتری شود مثل Hb کانستانت اسپرینگ.(constant spring  )

پلی پپتید های فیوژن:

Hb های لپور و کنیا که نتیجه کراسینگ اور نا برابر در میوز هستند را می توان نام برد.

جنبه های بالینی:

برخی از واریانت های هموگلوبین با بیماری خاصی در ارتباط هستند. اگر جهش در درون زیر واحد های گلوبین در نزدیکی پاکت هم و یا در نواحی تماس بین زنجیره های ایجاد شود Hb ناپایدار ایجاد می گردد که در سلول های قرمز خون رسوب مینماید و دیواره آن ها آسیب  دیده و باعث همولیز سلول ها می شود. اگر جهش در حمل اکسیژن تداخل ایجاد نماید باعث افزایش یا کاهش میل ترکیبی Hb به اکسیژن می شود و یا Hb پایداری به شکل احیا شده به نام مت گلوبین ایجاد می کند.

معدودی از واریانت های Hb با الکتروفروز مشخص می شود و تنها ₃/1 جهش های Hb تغییر قابل مشاهده ای در الکتروفروز ایجاد میکنند.

بیماری سلول داسی:

در زیز میکروسکوپ پلاریزه سلول های قرمز خونی بعلت هموگلوبین داسی پلیمریزه و در شرایط بی اکسیژنی به شکل غیرطبیعی مشاهده شده که به آن سیکلینگ (Sickling  ) یا داسی شدن می گویند.

جنبه های بالینی بیماری سلول داسی:

این بیماری اتوزومی مغلوب است. بروز بالینی آن به صورت علایم مغزی, نقص کلیه, پنومونی, نقص قلب, ضعف و سستی می باشد. Hbs حلالیت کمتری نسبت به هموگلوبین طبیعی دارد و پلیمریزه شده و باعث تغییر شکل سلول های قرمز خون می شود. نسبتی از سلول به دلیل آسیب غشاء سلول های قرمز به صورت غیر قابل برگشت داسی می شوند و توسط سیستم رتیکولواندوتلیال برداشته می شود. هر چه زمان بقاء سلول های قرمز کوتاه باشد میزان تجدید حیات سلول های قرمز بیشتر می شود که منجر به کم خونی می گردد سلول های داسی شکل انعطاف پذیری کمتری دارند و باعث انسداد سرخرگهای شده و اکسیژن کافی به بافتها نمی رسد. در نتیجه اثرات پلیوتروپیک آن بروز می نماید.

صفت سلول داسی شکل:

هتروزیگوت ها یا حاملین آلل سلول داسی شکل را صفت سلول داسی شکل می گویند که هیچ گونه خطر سلامتی ندارد.

اساس جهش بیماری سلول داسی شکل:

در بیماری سلول داسی شکل , والین در جایگاه ششم زنجیره گلوبین β به جای اسید گلوتامیک می نشیند که به دلیل تغییر باز دوم GAG به GTG است و توسط آنزیم محدود کننده MstII شناسایی می شود.همچنین با RFLP, , HbE توسط آنزیم های محدود کننده HPhI یا  MnII شناسایی می شود.

جهش رونویسی:

جهش در نواحی مجاور جعبه TATA یا نواحی پروموتری ژن گلوبین β باعث کاهش سطح mRNA می شود.

جهش های پیرایش mRNA:

جهش های ناحیه GT ^,5 یا AG 3 اینترون های ژن β منجر به پیرایش غیر طبیعی و کاهش سطح mRNA می شود. در شایع ترین جهش  مدیترانه ای یک AG جدید در اینترون اول ژن β گلوبین به وجود آمده که باعث ایجاد پیرایش پنهانی می شود. جهش در نواحی کد کننده نیز باعث ایجاد پیرایش پنهان می شود که با جایگاه طبیعی رقابت می کند.

جهش های سیگنال پلی آدنیلاسیون:

جهش های انتهای ^.3 ناحیه غیر ترجمه شونده باعث از دادن سیگنال شکست و پلی آدنیلاسیون رونوشت ژن  β گلوبین می شود.

جهش های بد معنی:

این جهش ها باعث ایجاد گلوبین β ناپایدار می شوند که به ندرت باعث تالاسمی β می گردند مثل Hb ایند یا نا پلیس.( Hb Indianapolis )

 

وراثت پلی ژنی و چند عاملی:

تعدادی از شایعترین مالفورماسیون های مادر زادی و بسیاری از بیماری های اکتسابی شایع کودکی و بزرگسالی با هیچکدام از الگو های وراثت مندلی مطابقت ندارند. این بیماری ها تمایل خانوادگی نشان نداده و بروز آن در بستگان نزدیک حدود ۴-۲./. است. احتمالا بسیاری از فاکتور های محیطی و ژنتیکی (پلی ژنی)در بروز این ناهنجاری ها نقش داشته باشند (وراثت چند عاملی) در این الگو هر ژن بر اساس یک روند افزایشی عمل می کند یعنی هیچ ژنی نسبت به ژن دیگر غالب یا مغلوب نیست. مثالها عبارتند از قد. فشار خون و دیابت شیرین وابسته به انسولین.

۹۹/۹./. ژنوم انسان ها یکسان است. دانش ناشی از مطالعه پلی مورفیسم های تک نوکلیوتیدی

(SNP )در پی برداشتن راز استعداد ابتلا بعضی افراد به بیماری ها در درون ۱./ ./. اختلاف می باشد. چندین صفت نظیر فشار خون درماتوگلیفیک دور سر . وزن هوش و رنگ پوست یک توزیع پیوسته شبیه توزیع نرمال (زنگو له ای)دارند. اگر قدبا دو الل با فراوانی یکسان a  ( بلند ) و b  (کوتاه ) در یک لکوس تعیین می شد یک فنوتیپ گسسته با سه گروه 1 (aaبلند): 2 (ab متوسط): (bb  کوتاه ) ایجاد می شود. اگر این صفت به وسیله دو الل در هر کدام از دو لکوس ژنی با روند افزایشی تعیین می شد یک توزیع فنوتیپی از 5 گروه حاصل می شد:

1 (4 ژن بلند):4 (1 کوتاه+3 بلند):6 (2 کوتاه+2بلند):4 (3کوتاه:1 بلند):1 (4 کوتاه) برای سیستم سه لکوسی هر کدام با دو الل نسبت فنوتیپی 1:6:15:20:15:6:1 می باشد.

اختلالاتی که الگوی چند عاملی نشان می دهند

مالفورماسیون های مادر زادی

شکاف لب / کام

جابجایی مادر زادی هیپ

نقایص مادر زادی قلب

نقایص لوله عصبی

استنوز پیلوریک

تالیپس

بیماری های مادرزادی دوران کودکی و بلوغ

آسم

اوتیسم

دیابت شیرین

صرع

گلو کوما

فشار خون

بیماری های لوله ملتهب(بیماری کرون و کولیت اولسراتیو)

بیماری قلب ایسکمی

افسردگی مانیک

مالتیپل اسکلروز

بیماری پارکینسون

آرتریت روماتوئید

 

همبستگی عبارت است از یک سنجش آماری از درجه همراهی پدیده ای متغیر. از انجا که بستگان درجه یک در 50./. ژن هایشان شریک هستند همبستگی بین آنها باید 5/. باشد  

در جات خویشاوندی

رابطه                              سهم ژن های مشترک 

بستگان درجه یک                     

والدین                                                ₂/1

برادر – خواهر ها

فرزندان

بستگان درجه دوم

عمو – عمه و دای – خاله                         

خواهر زاده ها – برادر زاده ها           _4/1

پدر بزرگ مادر بزرگ

نوه ها

برادر – خواهر ناتنی

بستگان درجه سوم

عمو – عمه – دایی – خا له زاده ها

والدین پدر بزرگ و مادر بزرگ           ₈/1

فرزندان نوه ها

 وراثت چند عاملی - مدل قالبیت/ آستانه

بر اساس مدل قالبیت آستانه تمام فاکتور هایی که در ایجاد یک اختلال چند عاملی غیر پیوسته تاثیر دارند را می توان بعنوان یک ماهیت منفرد به نام قابلیت یا استعداد در نظر گرفت. قابلیت های تمام افراد متغییر پیوسته ای را شکل می دهد که در جمعیت و خانواده توزیع نرمال دارد. اما سطح بروز خانوادگی بیشتر از بروز جمعیتی است . قالبیت شامل تمام فاکتور های مشارکت کننده در ایجاد بیماری می باشد و نمی توان اندازه گیری کرد اما می توان به کمک توزیع نرمال میانگین یک قالبیت یک گروه را از فراوانی بیماری در آن گروه تعیین نمود.

وراثت پذیری:

وراثت پذیری به عنوان نسبتی از کل واریانس فنوتیپی یک بیماری است که به وسیله واریانس ژنتیکی افزایشی ایجاد می شود. وراثت پذیری اغلب با h^{2   توصیف می شود و به عنوان نسبتی از 1 یا یک مقدار درصدی بیان می گردد. هر چه افزایش وراثت پذیری بیشتر اباشد} نقش فاکتور های ژنتیکی بیشتر است. وراثت پذیری از درجه شباهت بین بستگان به شکل ضریب همبستگی تخمین زده شد و با استفاده از آمارهای توزیع نرمال محاسبه می گردد. می توان وراثت پذیری را با استفاده از داده ای میزان هماهنگی در دوقلو های تک تخمکی و دو تخمکی محاسبه نمود.

نسبت خطر خواهر – برادر به بروز جمعیتی به عنوان λ_{s   معروف است. مثلا در دیابت نوع 1 بروز جمعیتی برابر       4./ ./. و خطر خواهر  -  برادر ان 6./. و} λ_{s  بربر با 15 است. برای دیابت نوع 2 در اروپا} λ_{s   برابر}  5/3 می باشد.

تخمین های توارث پذیری اختلالات متنوع

اختلال                فراوانی  (./.)      وراثت پذیری

اسکیزوفرنی                     1                   85   

آسم                                 4                  80

شکاف لب – کام                  1/ .               76

تنگی پیلور                           3/ .               75

اسپوند یلیت انکیلوزان            2/ .               70

پای چماقی                          1/.               68

بیماری شریان کرونری             3                65

هیپر تانسیون (ذاتی)                5                62

جا به جایی مادر زادی هیپ     1/.              60

انانسفالی واسپینا بیفیدا          3/.             60

زخم پپتیک                             4               37

بیماری مادر زادی قلبی             5/.              35  

 

آنالیز پیوستگی در تعیین نقشه اختلالات تک ژنی بوسیله مطالعه با هم جدا شدن مارکر های ژنتیکی با بیماری بسیار ارزشمند بوده است. این نگرش در اختلالات چند عاملی مشکل تر است چرا که:

 

۱ - اگر یک اختلال چند عاملی یک قابلیت زمینه ای پلی ژنی واقعی داشته باشد غیر محتمل است که آلل های یک لوکوس منفرد سهم عمده ای ایفا نمایند. از نظر ریاضیاتی ابداع راهکارهایی برای تعیین پیوستگی پلی ژن های افزایشی بسیار مشکل است.

 

۲- بسیاری از اختلالات چندعاملی سن بروز متغیری نشان داده طوری که نمی توان وضعیت ژنتیکی اعضای غیر مبتلای خانواده را با اطمینان شناسایی کرد.

 

۳- تعداد میوز های آگاهی دهنده در دسترس برای مطالعه اندک است چون تنها یک یا دو عضو مبتلای زنده در خانواده وجود دارد.

 

۴- در برخی از این اختلالات ظاهرا چند عاملی نظیر بیماری شریان کرونری و شیزوفرنی مکانیزم های متفاوت ژنتیکی و محیطی در تیپ های مختلف درگیرند طوری که به سادگی در سطح فنوتیپ قابل تشخیص نیستند. این وضعیت آنالیز پیوستگی را مشکل می سازد.  

تنظيم بيان ژن در يوكاريوت‌ها :

تنظيم بيان ژن در يوكاريوت‌ها

تنظيم بيان ژن در يوكاريوت‌ها پيچيده‌تر از پروكاريوت‌ها است. افزايش پيچيدگي در ساختمان و فرآيندهاي سلولي مستلزم وجود  انواع روش‌هاي تنظيمي در اين دسته از موجودات است كه اختلال در هر يك از مناطق تنظيمي مي‌تواند باعث بيماري شود. سطوح مختلف تنظيم شامل تغيير ساختمان DNA، تنظيم رونويسي، تنظيم پس از رونويسي، تنظيم ترجمه و تنظيم پس از ترجمه است

 تغيير در ساختمان DNA

 ممكن است به صورت‌هاي زير باشد:

الف) متيلاسيون DNA تشكيل هتروكروماتين : سلول‌هاي يوكاريوتي با متراكم كردن DNA، قادر به تنظيم منطقه وسيعي كه حاوي تعداد زيادي ژن است، مي‌باشند كه به اين عمل تشكيل هتروكروماتين گفته مي شود. با تشكيل هتروكروماتين، ممكن است تمام يك كروموزوم (در مورد كروموزوم X) و يا مناطقي از آن از دسترس ماشين‌ رونويسي دور شوند. با رفع تراكم و تشكيل يوكروماتين توالي‌هاي فوق در دسترس سيستم رونويسي قرار مي‌گيرند. همان‌گونه كه گفته شد، تشكيل هتروكروماتين ممكن است در تمام طول يك كروموزوم و يا بخشي از آن صورت گيرد. طبق فرضيه ليون «يكي از كروموزوم‌هاي X در تمامي سلول‌هاي زنان به شدت متراكم بوده و به صورت هتروكروماتين در آمده است به نحوي كه وارد رونويسي نمي‌شود. در اصطلاح به اين كروموزوم X غيرفعال، جسم بار گفته مي‌شود كه به صورت ساختمان كوچك و ويژه‌اي در مجاورت غشاي هسته سلولي ديده مي‌شود. ممكن است مناطق مختلف يك كروموزوم نيز با تشكيل هتروكروماتين خاموش شوند. بديهي است كه نواحي هتروكروماتين فوق از بافتي به بافت ديگر متفاوت است.

براي تشكيل هتروكروماتين احتمالاً عوامل متعددي دخالت دارند كه يك از اين عوامل متيله شدن‌ بازهاست. متيلاسيون توسط آنزيم متيل ترانسفراز و با متيله كردن بازهاي خاص (توالي CG) باعث غيرفعال شدن DNA مي‌شود. الگوي متيلاسيون DNA در طي همانندسازي حفظ مي‌شود، در نتيجه هتروكروماتين غيرفعال در سلول‌هاي دختري نيز به همان صورت مي‌تواند باقي بماند.

 ب) متيلاسيون و تغييرات ديگر در هيستون ها (Histon modification ): يكي از راههاي متراكم كردن DNA  اتصال آن به هيستون ها و تشكيل نوكلئوزوم است. همانگونه كه قبلا گفته شد، هيستون ها با داشتن بار مثبت مي توانند به اسكلت DNA وصل شوند، در اين صورت اين اتصال الكترواستاتيك باعث تراكم DNA مي گردد. تغيير هيستون ها از طريق متيلاسيون، استيلاسيون و  يا فسفريلاسيون باعث تغيير ساختار نوكلئوزوم‌ها مي شوند و در دسترس قرار گرفتن يا نگرفتن نواحي تنظيمي ژن‌ها مي شوند.  به اين نوع تغييرات «تغيير ساختار كروماتين» (Chromatin Remodeling) گفته مي‌شود كه توسط كمپلكس‌هاي آنزيمي به خصوصي انجام مي شوند.

تغيير در هيستون ها (Histon modification) توسط كمپلكس هاي آنزيمي

ج) تزايد ژن‌ها: وقتي به محصول ژني به شدت نياز باشد و افزايش بيان ژن فوق از طريق تنظيم رونويسي ممكن نباشد، يكي از راهكارها، افزايش تعداد نسخه‌هاي ژن مذبور از طريق همانندسازي موضعي به دفعات متعدد است. به عنوان مثال در زندگي جنيني چون براي ساخت پروتئين، به مقدار زيادي ريبوزوم احتياج است و براي ساخت ريبوزوم بايد مقدار زيادي rRNA  ساخته شود، بنابراين ژنهاي سازنده rRNA ، به طور موضعي تكثير (تزايد) مي‌يابند. همچنين در هنگام شيمي درماني سرطان با متوتركسات، ملاحظه مي‌شود كه ژن مربوط به ساخت آنزيم متيلن دي‌هيدروفولات ردوكتاز تزايد مي‌يابد و همين امر باعث مقاومت به دارو مي‌شود. براي درك علت تزايد آنزيم فوق به كتب مرجع مراجعه نماييد.

د) بازآرايي ژن‌ها: ايمني مؤثر در مقابل انواع ميكروب‌ها و عوامل بيگانه به انواع زيادي آنتي‌بادي نياز دارد تا بر عليه انواع مختلف آنتي‌ژن عمل كنند. از طرف ديگر ژن‌هاي موجود در سلول‌هاي B،‌ براي توليد انواع آنتي‌بادي‌ها كافي نيستند. براي حل اين مشكل، با استفاده از مكانيسم بازآرايي ژن‌ها، انواع آنتي‌بادي‌ها توليد مي‌شوند. مبحث بازآرايي ژني در درس ايمونولوژي به صورت مفصل توضيح داده خواهد شد.

2- تنظيم رونويسي

مكانيسم تنظيم رونويسي ژن‌هاي يوكاريوتي به خوبي پروكاريوت‌ها مشخص نشده است، اما مي‌توان گفت كه اولاً‌ تعداد زيادي از فاكتورها و توالي‌ها در اين امر شركت دارند و ثانياً از آنجا كه بسياري از توالي‌هاي تنظيمي دور از پروموتر واقع شده‌اند،  حضور همزمان فاكتورهاي رونويسي متعددي لازم است. علاوه بر اين در حالي كه به طور كلي براي بيان ژن‌هاي يوكاريوتي بايد انواعي از پروتئين‌هاي تنظيمي كه اصطلاحا ً‌فاكتورهاي عمومي رونويسي خوانده مي‌شوند، وجود داشته باشند،‌ بيان اختصاصي ژن‌ها مستلزم حضور و فعاليت فاكتورهاي اختصاصي رونويسي در يك ژن به خصوص است. به طور كلي بسياري از پروتئين‌هاي تنظيمي كه با DNA واكنش مي‌دهند،‌ داراي يك يا چند ناحيه يا «دومن ساختماني بوده كه نقش تنظيمي معيني در تنظيم رونويسي دارند.

3 - تنظيم پس از رونويسي

يكي از روش‌هاي اصلي تنظيم بيان ژن در يوكاريوت‌ها، پس از ساخت hnRNA صورت مي‌گيرد كه به آن تنظيم پس از رونويسي گفته مي‌شود. در واقع پردازشRNA  اوليه يوكاريوت‌ها بسيار گسترده‌تر از پروكاريوت‌هاست. اين تنظيم به دو شكل انجام مي‌شود:  

الف) فرآيند اسپلايسينگ آلترناتيو hnRNA

ژن‌هاي يوكاريوتي از طريق قطع اينترون‌ها و اتصال اكسون‌ها به شكل‌هاي مختلف،‌ مي‌توانند محصولات مختلفي را توليد كنند.  در اين حلت بر حسب اينكه كدام اكسون ها در طي اين فرآيند قطع و وصل، حفظ شده باشند، يك ژن مي‌تواند در سلول‌هاي مختلف پروتئين‌هاي متفاوتي را توليد كند. به اين عمل alternative splicing  گفته مي‌شود. براي مثال ژن توليد كننده هورمون‌ كلسيتونين در غده تيروئيد و پپتيد مرتبط به ژن كلسيتونين در نرون‌ها از يك رونوشت اوليه hnRNA يكسان حاصل مي‌شوند.

ب) تنظيم پايداري RNA

تغيير در پايداري RNA مي‌تواند نقش قابل ملاحظه‌اي در تنظيم بيان ژن در يوكاريوت‌ها داشته باشد. تنظيم پايداري RNA ممكن است در هسته يا سيتوپلاسم صورت گيرد. به طور كلي مشاهده شده است كه برخي از hn RNA ها در داخل هسته تجزيه شده و هرگز وارد سيتوپلاسم نمي‌شوند. از سوي ديگر آن دسته از hn RNAها كه يه  RNA m تبديل و وارد سيتوپلاسم شده‌اند مي توانند نيم عمر متفاوتي داشته باشند، به گونه‌اي كه نيم عمر برخي از RNA m ها 10 ساعت و برخي ديگر مي‌توانند 1 ساعت باشند. توالي پلي A موجود در انتهاي '3 mRNA يوكاريوت‌ها (دم‌پلي A) در اين امر نقشي مؤثري دارد. همچنين نقش عوامل ديگري مانند حضور آهن در پايداري mRNA ترانسفرين و فريتين و استروژن در پايداري mRNA اوآلبومين، نشان داده شده‌اند.

تنظيم ترجمه

تنظيم ترجمه از روش‌هاي اصلي تنظيم در يوكاريوت‌ها محسوب مي‌شود. اين نوع تنظيم از طريق فعال نمودن يا مهار ترجمه mRNA و پردازش‌هاي بعد از آن صورت مي‌گيرد. وجود توالي‌هاي قبل از كدون شروع و بعد از كدون ختم كه به ترتيب 5’UTR   و UTR 3’  ناميده مي‌شوند، نقش مهمي در تنظيم ترجمه بعضي ژن‌ها دارند . هدايت و تغيير ساختمان پروتئين‌هاي در حال ساخت نيز از جمله تنظيم‌هايي است كه در حد ترجمه صورت مي‌گيرد.

تنظيم بعد از ترجمه

پس از ساخت پروتئين‌ها تغييراتي مانند گلي‌كوزيله شدن و هيدروليز كنترل شده بر روي آنها انجام مي‌شود كه مي‌تواند باعث ايجاد پروتئين كارآمد شود. ساير تنظيم‌هاي در حد پس از ترجمه شامل فسفريله شدن و يا تنظيم‌هاي آلوستريك نيز از روش‌هاي مهم كنترل عملكرد يك پروتئين در يوكاريوت‌ها هستند.