تلعب الجينات القافزة دورًا مهمًا في حياة الإنسان والكائنات الحية عمومًا، حيث تتنقل على المواقع المختلفة لتقوم بعملها، وهو تنظيم التعبير الجيني.
وقد اكتُشفت من قبل باربرا مكلينتوك (Barbara McClintock) عند قيامها بالتحليل الجيني لنبات الذرة، حيث وجدت بعض الجينات التي تنتقل عبر الكروموسومات، وأطلقت عليها العناصر المسيطرة لأن تحركاتها داخل جينوم الذرة ترتبط بتغير الطرز الظاهرية للنبات.
ماهيتها
هي تسلسلات الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) التي يبلغ عددها 4.5 مليون تسلسل مكونةً الجينوم البشري، وتسمى بالجينات القافزة، وتشبه في تكوينها ماهية الفيروسات.
تصنع حوالي 50% من الجينوم البشري.
سُمّيت بذلك الاسم لأنها تقفز حول مواقع مختلفة من الجينوم لتساعد في تنظيم التعبير الجيني.
ويمكن أن توقفه أو تطلقه اعتمادًا على نقاط الحذف والإدراج الخاصة بهم؛ فتساعد على خلق الطفرات وتتنوع الخلايا.
أنواعها
1- الفئة الأولى:
وتسمى الجينات القافزة العكسية (retrotransposons)، وتستخدم آلية النسخ واللصق.
يحدث في هذه الآلية نسخ عكسي من الحمض النووي الريبوزي (RNA) إلى الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA).
2- الفئة الثانية:
ناقلات الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA transposons)، وتستخدم آلية القص واللصق.
حيث يتم حذف قطعة من الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين كوسيط، وإعادة دمجها في مكان آخر من الجينوم.
قبل معرفتك لآلية الجينات القافزة، يجب معرفة مصطلح التعبير الجيني، وهو عملية منظمة تسمح للخلية بالاستجابة للتغيرات البيئية المختلفة، أو بصورة مبسطة، العملية التي يتم فيها تحويل معلومة داخل الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين إلى بروتين، ولكي تتم عملية تكوين البروتينات فإنها تنقسم لأُخرتين وهما النسخ والترجمة.
الحمض النووي منقوص الأكسجين هو الخاص بتخزين المعلومات الوراثية، وإدارة تخليق البروتين، كما يحدد النسخ الجيني، أما الحمض النووي الريبوزي فيشمل 3 أنواع وهي:
- الناسخ: ينسخ المعلومات الوراثية إلى بروتينات.
- الناقل: يحملها إلى خارج النواة.
- الرسول: ينقل المعلومات الجينية من الحمض النووي (DNA) إلى البروتينات.
كيف تعمل ؟
تقفز تلك العناصر على مواقع مختلفة من الجينوم لتساعد في تنظيم التعبير الجيني (والتي تؤثر عليه في نطاق واسع من الأحداث البيولوجية) عن طريق ربط عوامل النسخ.
عوامل النسخ عبارة عن بروتينات تنظم معدل نسخ الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين إلى الحمض النووي الريبوزي (RNA).
كيف تساعد على تطوير المخ؟
وجد فريق عالمي من العلماء بقيادة ديدييه ترونو (Didier Trono) بمدرسة لوزان الاتحادية للفنون التطبيقية (EPFL) أن الجينات القافزة تلعب دورًا مهمًا في تطوير المخ بمشاركة زوج من البروتينات المتخصصة (توجد في الرئيسيات وهي رتبة من طائفة الثدييات التي منها الإنسان) وتُدعى بروتينات أصابع الزنك المحتوية على صندوق كروبيل المرتبط (KZFPs). التي هي أكبر عائلة من المثبطات الناسخة التي تُشفّر بواسطة جينوم الكائنات الحية العليا.
قد تتسبب الجينات القافزة في عمل الطفرات المسببة لتعطيل الجينات، وقد يتطور الأمر إلى الوفاة.
ما هي بروتينات أصابع الزنك المحتوية على صندوق كروبيل المرتبط (KZFP)؟
- أكبر عائلة من عوامل النسخ في الثدييات.
- تحتوي على 363 عضو جيني في الإنسان
تعمل بآليتين:
- نموذج سباق التسلح:
وفيه تقوم بقمع الجينات القافزة سريعة التحور عن طريق تغيير الأحماض الأمينية الموجودة بأصابع الزنك.
- نموذج القمع:
حيث تنظم نشاط الجينات القافزة بدلًا من تقييدها.
دور ال KZFPs:
- تكبح نشاط تنظيم الجينات القافزة في الأيام الأولى من حياة الجنين.
- اشتبهوا أيضًا بأن لها دور أساسي في تنظيم تطور وظائف الأعضاء في البالغين.
- كما لوحظ أيضًا أنها تتحكم في الجينات القافزة بالخلايا العصبية وعضيات الدماغ الناشئة في المعمل.
- تؤثر على التباين والنقل العصبي بالخلايا العصبية.
- تلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم الجينات القافزة في شبكات النسخ.
وتُظهر هذه النتائج أن زوج البروتينات من نوع (KZFPs) تُساهم في تشكيل مخ الإنسان بمساعدة الجينات القافزة المشابهة لتكوين ماهية الفيروسات والتي تستطيع إعادة تصميم الجينوم الخاص بأسلافنا، وأضاف العالم ديدييه ترونو أن تلك الاكتشافات تقترح الآليات المحتملة المسببة للأمراض مثل التصلّب الجانبي الضموري للأنسجة، أو الاضطرابات التنكسية العصبية، أو النمو العصبي، وبالتالي تفادي الإصابة بها أو إمكانية معالجتها.
كتابة: ندى عبدالرحيم
تحرير: إسراء وصفي
