ما هو التعبير الجيني وطرق قياسه 2022، يحتوي كل خلية في الجسم بشكل عام على نفس الحمض النووي، باستثناء خلايا الدم الحمراء، التي لا تحتوي على الحممض النووي وبعض خلايا الجهاز المناعي، فان الجينات هي التي تحدد للانسان ادا كان لديك عيون خضراء او شعر بني، فان كل خلية لا تقوم بتشغيل أو التعبير عن مجموعة فرعية من البروتينات التي تشكل فيها البروتين الخاص، لا يتم نسخ جميع الجينات المشفرة او ترجمتها الى بروتين لان بعض الخلايا لها وظائف معينة
تعريف التعبير الجيني
التعبير الجيني هو عملية شديدة التنظيم ومعقدة تبدأ بالحمض النووي المنسوخ إلى الحمض النووي الريبي ، والذي يترجم بعد ذلك إلى بروتين.
تحتوي كل خلية جسدية في الجسم بشكل عام على نفس الحمض النووي. تشمل بعض الاستثناءات خلايا الدم الحمراء ، التي لا تحتوي على الحمض النووي في حالتها الناضجة ، وبعض خلايا الجهاز المناعي التي تعيد ترتيب الحمض النووي أثناء إنتاج الأجسام المضادة. بشكل عام ، الجينات التي تحدد ما إذا كان لديك عيون خضراء ، وشعر بني ، ومدى سرعة استقلاب الطعام هي نفسها في خلايا عينيك وكبدك ، على الرغم من أن هذه الأعضاء تعمل بشكل مختلف تمامًا.[1]
تنظيم التعبير الجيني
بينما تشترك كل خلية في نفس تسلسل الجينوم والحمض النووي ، فإن كل خلية لا تعمل أو تعبر عن نفس مجموعة الجينات ، يحتاج كل نوع خلية إلى مجموعة مختلفة من البروتينات لأداء وظيفتها ، لذلك ، يتم التعبير عن مجموعة فرعية صغيرة فقط من البروتينات في الخلية التي يتكون منها بروتينها ، من أجل التعبير عن البروتينات ، يجب نسخ الحمض النووي إلى RNA ويجب ترجمة RNA إلى بروتين ، في نوع خلية معين ، لا يتم نسخ جميع الجينات المشفرة في DNA إلى RNA أو ترجمتها إلى بروتين لأن خلايا معينة في أجسامنا لها وظائف محددة.
يتم التعبير عن البروتينات المتخصصة التي تتكون منها العين (القزحية والعدسة والقرنية) فقط في العين ، بينما يتم التعبير عن البروتينات الخاصة بالقلب (خلايا منظم ضربات القلب ، وعضلة القلب ، والصمامات) فقط في القلب ، في أي وقت ، فقط مجموعة فرعية من من بين جميع الجينات المشفرة بواسطة حمضنا النووي والمترجمة إلى بروتينات ، فإن التعبير عن جينات معينة هو عملية منظمة للغاية مع العديد من المستويات والمراحل من التحكم ، وهذا التعقيد يضمن التعبير المناسب في الخلية الصحيحة في الوقت المناسب.
التعبير الجيني في بدائية النواة
تنظم بدائيات النوى التعبير الجيني عن طريق التحكم في كمية النسخ ، بينما يكون التحكم في حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا. لفهم كيفية تنظيم التعبير الجيني ، يجب علينا أولاً أن نفهم كيف يقوم الجين بتشفير بروتين وظيفي في الخلية. حقيقية النواة ، ولكن بطريقة مختلفة قليلاً الكائنات بدائية النواة هي كائنات وحيدة الخلية تفتقر إلى نواة محددة ؛ لذلك ، يطفو الحمض النووي الخاص بهم بحرية داخل سيتوبلازم الخلية ، لتجميع البروتين ، يحدث النسخ (DNA إلى RNA) والترجمة (RNA إلى البروتين) في وقت واحد تقريبًا ، وعندما لا تكون هناك حاجة إلى البروتين الناتج ، يتوقف النسخ ، وبالتالي ، فإن التنظيم من النسخ هي الطريقة الأساسية للتحكم في نوع البروتين ومقدار كل بروتين يتم التعبير عنه في خلية بدائية النواة ، تحدث جميع الخطوات اللاحقة تلقائيًا ، وعندما يتطلب الأمر المزيد من البروتين ، يحدث المزيد من النسخ ، وبالتالي ، في الخلايا بدائية النواة ، التحكم في الجين التعبير هو في الغالب على مستوى النسخ.
تنظيم التعبير الجيني في حقيقيات النوى
تحتوي الخلايا حقيقية النواة على عضيات داخل الخلايا تكون أكثر تعقيدًا في الخلايا حقيقية النواة ، ويتم احتواء الحمض النووي داخل نواة الخلية حيث يتم نسخه إلى الحمض النووي الريبي ، ثم يتم نقل الحمض النووي الريبي المركب حديثًا من النواة إلى السيتوبلازم حيث تقوم الريبوسومات بترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين يتم فصل عمليات النسخ والترجمة ماديًا بواسطة الغشاء النووي ؛ يحدث النسخ فقط داخل النواة ، والترجمة تحدث فقط خارج النواة داخل السيتوبلازم ، ويمكن أن يحدث تنظيم التعبير الجيني طوال العملية. نسخ الحمض النووي الريبي (مستوى ما بعد النسخ) ، عندما تتم معالجة الحمض النووي الريبي وتصديره إلى السيتوبلازم بعد نسخه (مستوى ما بعد النسخ) ، أو عند ترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين (مستوى الترجمة) ، أو بعد تخليق البروتين (ما بعد النسخ) level) Translation).
طرق قياس التعبير الجيني
التعبير الجيني ديناميكي ، وقد يعمل نفس الجين بطرق مختلفة في ظل ظروف مختلفة ، على سبيل المثال تخيل أن كائنين لهما أنماط وراثية متشابهة لكنهما يختلفان في الأنماط الظاهرية ، لماذا هذا الاختلاف في النمط الظاهري؟ هل يمكن أن ينبع الاختلاف من التنظيم المختلف للتعبير الجيني؟ هل يمكن أن تؤثر درجة الحرارة على التعبير عن الحمض النووي للكائن الحي ، هل يمكن أن يكون هناك عامل آخر مسؤول؟ للإجابة على هذه الأنواع من الأسئلة ، غالبًا ما يستخدم الباحثون تقنيات معملية مثل تحليل التعبير الجيني المتسلسل (Nordic) أو التسلسل الجيني (SAGE). تتيح كلتا الطريقتين تحديد الجينات التي يتم تشغيلها والتي يتم إيقاف تشغيلها داخل الخلايا. بعد ذلك ، يمكن استخدام هذه المعلومات للمساعدة في تحديد الظروف التي تؤدي إلى التعبير عن الجينات المختلفة تعمل كل من فحوصات الشمال و SAGE عن طريق قياس مستويات الرنا موسوعة ، وبالتالي ، من خلال تحديد نسخ mRNA الموجودة في الخلية ، يمكن للعلماء تحديد الجينات التي يتم التعبير عنها في تلك الخلية في مراحل مختلفة من التطور وفي ظل ظروف بيئية مختلفة.
التعبير الجيني في الخلايا الجذعية
يحافظ التقسيم المتماثل على خطوط الخلايا الجذعية ويؤدي الانقسام غير المتماثل إلى إنتاج خلايا متمايزة. الخلايا الجذعية هي خلايا بيولوجية غير متمايزة توجد في الكائنات متعددة الخلايا ، ويمكن أن تتمايز إلى خلايا متخصصة (انقسام غير متماثل) أو يمكن أن تنقسم لإنتاج المزيد من الخلايا الجذعية (الانقسام المتماثل في الثدييات ، هناك نوعان عريضان من الخلايا الجذعية: الخلايا الجذعية الجنينية المعزولة من كتلة الخلايا الداخلية للكيسات الأريمية ، والخلايا الجذعية البالغة الموجودة في الأنسجة المختلفة ، وفي الكائنات الحية البالغة ، تعمل الخلايا الجذعية والخلايا السلفية كنظام إصلاح الجسم عن طريق تجديد أنسجة البالغين في الجنين النامي ، يمكن للخلايا الجذعية أن تتمايز إلى جميع الخلايا المتخصصة (بما في ذلك الأديم الظاهر والأديم الباطن وخلايا الأديم المتوسط) ولكنها تحافظ أيضًا على الدورة الطبيعية للأعضاء المتجددة ، مثل الدم أو الجلد أو الأنسجة المعوية ، ويشمل المسار المتخذ لإنتاج الخلايا المتخصصة تشمل: تتطور الخلايا الجنينية من خلايا كاملة إلى خلايا متعددة القدرات تخضع للتمايز وتصبح أكثر تخصصًا ، ومع ذلك ، فإن العنصر الرئيسي للقدرة على الحفاظ على الأنسجة هو القدرة على الحفاظ على الخلايا الجذعية الرئيسية
تعتبر عملية التعبير الجيني معقدة وشديدة التنظيم تبدأ بالحمض النووي المنسوخ الى الريبي وتشترك كل خلية في نفس الجينوم والحمض النووي فان بعض الخلايا لا تعبر عن نفس الجينات وكل خلية تحتاج الى مجموعات مختلفة من البروتينات