الاساس الجزيئي للسرطان

كيف تتغير الخلايا الطبيعية إلى سرطانية؟

 في حين أن السرطان مرتبط بوضوح بزيادة عدد الخلايا ، فإن التغييرات في الآليات التي تنظم ولادة الخلايا الجديدة (تكاثر الخلايا) ليست سوى وجه واحد لآليات السرطان.  من المعروف الآن أن انخفاض معدلات موت الخلايا (موت الخلايا المبرمج) يساهم في أنواع معينة من السرطان.

 يتميز السرطان عن العمليات الأخرى لتشكيل الورم بسبب قدرته على غزو الأنسجة المحيطة.  بمرور الوقت ، تصبح هذه الخلايا مقاومة بشكل متزايد للضوابط التي تحافظ على الأنسجة الطبيعية - ونتيجة لذلك ، تنقسم بسرعة أكبر من أسلافها وتصبح أقل اعتمادًا على الإشارات من الخلايا أخرى.  حتى أن الخلايا السرطانية تتهرب من موت الخلايا المبرمج programmed cell death ، على الرغم من حقيقة أن تشوهاتها المتعددة تجعلها عادةً أهدافًا رئيسية لموت الخلايا المبرمج .

 في المراحل المتأخرة من السرطان ، تخترق الخلايا حدود الأنسجة الطبيعية و تنتشر إلى مواقع جديدة في الجسم.  تبين أن أنظمة التنظيم الجيني التي تسوء أثناء السرطان هي نفس الأنظمة التي تلعب أدوارًا مهمة في التطور الجنيني والاستجابة المناعية والعديد من العمليات البيولوجية الأخرى.  وهكذا ، فإن البحث في الأساس الجزيئي للسرطان قد أفاد و انجز العديد من مجالات علم الأحياء الأخرى.

الخلايا الطبيعية و الخلايا السرطانية: 

يمكن لخلايا الجسم العادية أن تتكاثر تمامًا ، وتصبح متخصصة ، وتتوقف عن التكاثر في الوقت المناسب ، وتلتصق ببعضها البعض في المكان الصحيح ، كما أنها تدمر نفسها إذا تعرضت للتلف.  تختلف الخلايا السرطانية بعدة طرق: فهي لا تموت إذا انتقلت إلى جزء آخر من الجسم ، ولا تطيع إشارات من خلايا أخرى ، ولا تلتصق ببعضها البعض وتبقى غير ناضجة.  لا تتوقف الخلايا السرطانية عن التكاثر حتى بعد مضاعفتها 50 أو 60 مرة ، لذلك ستستمر كل خلية سرطانية وتتضاعف.  بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أن الخلايا السرطانية قادرة على تدمير نفسها ، فإنها تدمر ببطء أكثر مما تتكاثر - مما يعني أن عددها يستمر في الزيادة.

الفرق بين الخلايا الطبيعية والخلايا السرطانية

 في الخلايا الطبيعية ، تتحكم مئات الجينات بشكل معقد في عملية انقسام الخلايا.  يتطلب النمو الطبيعي التوازن بين نشاط تلك الجينات التي تعزز تكاثر الخلايا وتلك التي تثبطها.  وتعتمد أيضًا على أنشطة الجينات التي تشير إلى متى يجب أن تخضع الخلايا التالفة للاستماتة.

 ينشأ السرطان من طفرات الحمض النووي

 تصبح الخلايا سرطانية بعد تراكم الطفرات في الجينات المختلفة التي تتحكم في تكاثر الخلايا.  وفقا لنتائج البحث من مشروع جينوم السرطان ، تمتلك معظم الخلايا السرطانية 60 طفرة أو أكثر.  التحدي الذي يواجه الباحثين هو تحديد أي من هذه الطفرات مسؤولة عن أنواع معينة من السرطان.

أنواع مختلفة من السرطانات لها توقيعات مختلفة.  ومع ذلك ، فقد كشفت المقارنة العلمية لأنواع متعددة من الأورام أن بعض الجينات تتحور في الخلايا السرطانية أكثر من غيرها.  على سبيل المثال ، تعتبر الجينات المعززة للنمو growth-promoting genes ، مثل جين بروتين الإشارة Ras ، من بين أكثر الجينات التي يتم تحويرها في الخلايا السرطانية.  تصبح نشطة للغاية وتنتج خلايا يتم تحفيزها بقوة من قبل مستقبلات النمو.

 تعمل بعض أدوية العلاج الكيميائي على مقاومة هذه الطفرات عن طريق منع عمل بروتينات إشارات النمو.  عقار سرطان الثدي Herceptin ، على سبيل المثال ، يمنع فرط نشاط مستقبلات التيروزين كيناز overactive receptor tyrosine kinases   (RTKs) ، وعقار Gleevec يمنع انزيم كينيز الاشارة signaling kinase المرتبط بسرطان الدم (اللوكيميا) النخاعي المزمن.

تؤدي الطفرات الأخرى المرتبطة بالسرطان إلى تعطيل الجينات التي تمنع تكاثر الخلايا أو تلك التي تشير إلى الحاجة إلى موت الخلايا المبرمج.  تعمل هذه الجينات ، والمعروفة باسم جينات كابتة للورم tumor suppressor genes ، كالمكابح brakes عند التكاثر ، ويجب تحور كلا نسختي الجين (الاليلات) داخل الخلية حتى يحدث الانقسام غير المنضبط.  على سبيل المثال ، تحمل العديد من الخلايا السرطانية نسختين متحولة من الجين الذي يرمز لـ p53 ، وهو بروتين متعدد الوظائف يستشعر عادة تلف الحمض النووي ويعمل كعامل نسخ لجينات التحكم في نقاط التفتيش.

في منشوراتنا القادمة سنتحدث عن اصل الخلايا السرطانية و كيف تنشا. ايضا سنتحدث عن ارتحال و انتشار السرطان للانسجة الاخرى metastasis.

دمتم بخير

كروموسوم Y

 1. كما هو معروف، في نواة كل خلية يتم ضغط الحمض النووي DNA في هياكل تشبه الخيوط تسمى الكروموسومات.

 2. تحتوي معظم الخلايا البشرية على 23 زوجًا من الكروموسومات.  تأتي مجموعة واحدة من الكروموسومات من الأم ، بينما تأتي الأخرى من الأب.  الزوج الثالث والعشرون هو الكروموسومات الجنسية X,Y. في حين يطلق على بقية الأزواج الـ 22 الكروموسومات الجسمية.

 3. عادة ، يكون الطراز الكروموسومي للإناث XX،  بينما يكون الطراز الكروموسومي للذكور (XY).  ومع ذلك، هناك استثناءات لهذه القاعدة.

 4. ترث الإناث كروموسوم X من والدهن ، والكروموسوم X الآخر من والدتهم.  يرث الذكور دائمًا كروموسوم X الخاص بهم من والدتهم و كروموسوم Y من الوالد. و في علم الأنساب ، غالبًا ما يتم تتبع نسب الذكور باستخدام الكروموسوم Y لأنه ينتقل فقط من الأب.

5. الكروموسوم Y أصغر بثلاث مرات من الكروموسوم X ، ويحتوي كروموسوم X على حوالي 1020 جين ، بينما يحتوي كروموسوم Y على 122 جينًا تقريبًا.

  أقرا اكثر حول كروموسوم X في منشوراتنا السابقة.

6. خلال المراحل الاولى من الحمل تنشا جميع الاجنة بصفة الانثى نتيجة لتاثير كروموسوم X القوي و لكن بعد فترة يظهر تأثير كروموسوم Y في اجنة الذكور ، حيث يحتوي كروموسوم Y على عدد من الجينات اهمها الجين المحدد للخصية او للذكورة، (Testis-determining factor (TDF او (SRY) Sex determination region on y chromosom. حيث يساهم في تطور الاعضاء التناسلية الذكرية. ايضا يوجد الجين Azoospermia factor  (AZF) الذي يساهم في تغذية و نمو الحيوانات المنوية بعد سن البلوغ

7. الاختلاف في عدد الكروموسومات الجنسية في الخلية أمر شائع جدًا.  بعض الرجال لديهم أكثر من كروموسومين جنسيين في جميع خلاياهم (XXY يسمى متلازمة كلاينفلتر Klinefelter syndrome ). يمتلك المصابين بمتلازمة كلاينفلتر طراز كروموسومي 44+XXY. 

اهم اعراض المرض:

• العقم: وذلك نتيجة غياب الخلايا المولدة للحيوانات المنوية لديه.
• التأخر العقلي وصعوبة في التعلم والفهم.
• زيادة حجم الثدي، وعضلات الجسم تكون إلى حد ما انثوية.
• طول الأطراف أكثر من الطبيعي.
• شعر العانة يكون كشعر العانة للأنثى.
• اختفاء الصلع الأمامي (انحسار الشعر في جانبي الجبهة) الموجود لدى معظم الرجال.
• ضعف في الانتصاب وضعف الرغبة الجنسية.
• طول القامة.
• صغر حجم الخصيتين

الاسباب: 

تنتج متلازمة كلاينفلتر نتيجة لطفرة عدم انفصال nondisjunction  mutation خلال الانقسام المنصف meiosis (المرحلة الاولى او الثانية). قد تحدث الطفرة عند الاب او الام.

اقرأ اكثر حول الموضوع، مقالة رائعة حول متلازمة كلينفلتر

8. يفقد العديد من الرجال كروموسوم Y من خلاياهم مع تقدمهم في العمر.  قد يؤدي التدخين إلى تفاقم هذه الخسارة.

إقرأ حول ذلك , إقرأ حول التدخين

9. بعض الجينات التي يعتقد أنها فقدت من الكروموسوم Y انتقلت بالفعل إلى الكروموسومات الأخرى. و يتألف الكثير من الكروموسوم Y من أجزاء DNA متكررة.

10. يعتقد أن العديد من الحالات الصحية مرتبطة بالتغيرات في الجينات المعبر عنها في الكروموسوم Y.  هذا حاليا مجال نشط للبحث 🤔🤔

دمتم بالف خير

النفاذ الجيني Penetrance

يعبر النفاذ الجيني عن نسبة الأفراد في السكان الذين يحملون جينًا معينًا ويعبرون عن السمة ذات الصلة.  لذلك ، يعد النفاذ قياسا للعلاقة بين النمط الجيني والنمط الشكلي، بمعنى آخر ، العلاقة بين الجينات المحددة في الكائن الحي والخصائص الفيزيائية المرئية للكائن الحي. على سبيل المثال ، إذا كان هنالك طفرة في جين مسؤول عن خلل سائد في كروموسوم جسدي و هذا الخلل يمتلك 95٪ من النفاذ الجيني ، اذن 95٪ من المصابين بالطفرة سيصابون بالمرض ، في حين أن 5٪ لن يصابوا.

درجات تصنيف النفاذ الجيني:

النفاذ التام و النفاذ غير التام أو المختزل.

 في حالات النفاذ التام ، يعبر جميع الأفراد الذين لديهم نمط جيني معين عن النمط الشكلي المقابل.  ومع ذلك ، فإن بعض الجينات لا تظهر اختراقاً كاملاً. 

في حالات النفاذ غير التام ، يعبر أقل من 100٪ من الأفراد الذين لديهم نمط جيني معين عن النمط الشكلي المقابل.  لإجراء قياسات دقيقة للنفاذ ، من الضروري تسجيل الأنماط الجينية والأنماط الشكلية في عدد كبير من السكان.  يقترن مصطلح النفاذ penetrance بمصطلح اخر و هو التعبيرية Expressivity.

مثال على حالة جسدية سائدة تظهر نفاذ غير تام ، سرطان الثدي العائلي بسبب الطفرات في جين BRCA1.  تتعرض الإناث التي لديها طفرة في هذا الجين لخطر الإصابة بسرطان الثدي بنسبة 80٪.  وبالتالي فإن نسبة نفاذ الحالة هي 80 ٪.

 الاختراق المرتفع والمنخفض: 

إذا كان الأليل يمتاز بنفاذية مرتفعة ، فستكون السمة التي ينتجها دائمًا واضحة في الفرد الذي يحمل الأليل.  الأليل ذو النفاذ المنخفض ينتج أحيانًا فقط السمة التي يرتبط بها.  في حالات انخفاض النقاذية ، قد يكون من الصعب التمييز بين العوامل البيئية والعوامل الوراثية.

من الامثلة ايضا على تفاوت تاثير الطفرات السائدة و المتنحية، تظهر الفئران غير نقية الطراز الجيني في الطفرة العظمية brachyury mutation، الطفرة على كروموسوم 17 و تسبب قصرا في الذيل ، ولكن على الرغم من أن هذا القصر يكون كبير في بعض الأفراد ، فإنه يقتصر أحيانًا على فقدان قطعة صغيرة من الذيل في أفراد آخرين.


قد يكون من الصعب تحديد النفاذ الجيني بشكل موثوق ، حتى بالنسبة للأمراض الجينية التي يسببها أليل واحد متعدد الأشكال.  بالنسبة للعديد من الأمراض الوراثية ، فإن ظهور الأعراض مرتبط بالعمر ، ويتأثر بالعوامل البيئية مثل التغذية والتدخين ، بالإضافة إلى العوامل الوراثية والتنظيم المرتبط بتغيرات ما فوق الجينوم، من هذه العوامل:

 العمر:
 غالبًا ما يتم التعبير عن النفاذ كتكرار للمرض في مختلف الأعمار.  على سبيل المثال ، تنجم أورام الغدد الصماء المتعددة من النوع الأول  multiple endocrine neoplasia type 1 ، وهو اضطراب وراثي يتميز بتضخم الغدة الدرقية وأورام الغدة النخامية في الخلايا الجزرية والغدة النخامية ، بسبب طفرة في جين menin (MEN1) على الكروموسوم البشري 11q13.  في إحدى الدراسات ، كان النفاذ المرتبط بالعمر لـجين MEN1 يعادل 7% في سن 10 ولكن ما يقرب من 100 ٪ في سن 60.

 المعدلات البيئية:
 قد يتأثر النفاذ بالعوامل البيئية.  على سبيل المثال ، توصل عدد من الدراسات حول طفرات BRCA1 و BRCA2 ، المرتبطة بخطر الإصابة بسرطان الثدي والمبيض لدى النساء. وجدت الدراسات ان هنالك ارتباطات مع معدلات البيئية و التغيرات السلوكية مثل الحمل ، وتاريخ الرضاعة الطبيعية ، والتدخين ، والنظام الغذائي ، وما إلى ذلك.

 المعدلات الجينية:
 قد يكون النفاذ في أليل معين متعدد الجينات polygenic ، يتم تعديله من خلال وجود أو عدم وجود أليلات متعددة الأشكال في موضع جيني آخر.  قد تقوم دراسات الجينوم genome associated studies بتقييم تأثير هذه المتغيرات على اختراق أليل.

 التنظيم اللاجيني الناتج عن ما فوق الجينوم epigenomics:
 يمكن أن تؤثر الوراثة اللاجينية على نفاذ الجينات من خلال تطبيع الجينوم genome imprinting بواسطة أليل الأب أو الأم أو التنظيم اللاجيني الناتج عن عوامل بيئية أو عوامل شخصية أخرى.

التعبيرية Expressivity

 ربما عند تسمع بمصطلح التعبيرية قد تتفاجا، و اذا كنت متخصصا/ غير متخصص في علم الاحياء او احد العلوم القريبة قد يتبادر لذهنك عملية تعبير الجينات (عملية صنع البروتين) او عملية العبور الجيني و الارتباط.

الصفات التعبيرية المتغيرة Variable Expressivity:

تشير إلى مجموعة من العلامات والأعراض التي يمكن أن تحدث في أشخاص مختلفين يعانون من نفس الحالة الوراثية.  على سبيل المثال ، تختلف خصائص متلازمة مارفان بشكل كبير - يعاني بعض الأشخاص من أعراض خفيفة فقط (مثل الطول، النحافة، أصابع طويلة ونحيلة) ، بينما يعاني الآخرون أيضًا من مضاعفات تهدد الحياة تشمل القلب والأوعية الدموية.  على الرغم من أن الميزات متغيرة للغاية ، فإن معظم الأشخاص الذين يعانون من هذا الاضطراب لديهم طفرة في نفس الجين (FBN1).

 من المحتمل أن يكون التعبير المتغير ناتجًا عن مجموعة من العوامل الوراثية والبيئية وأسلوب الحياة ، والتي لم يتم تحديد معظمها.  إذا كانت الحالة الجينية بها علامات وأعراض متغيرة للغاية ، فقد يكون من الصعب تشخيصها.

هنالك العديد من الامثلة:

١. تعدد الاصابع في قطط همنغواي polydactyl in hemingway cats. 

يمتلك بعض القطط اصبع اضافي مثلها حالات تعدد الاصابع  في البشر. و يختلف عدد الاصابع في كل يد حسب كل فرد. ينطبق هذا ايضا على البشر فلذلك هنالك درجات لتعدد الاصابع من حيث العدد و الحجم.

٢. متلازمة واردينبيرغ waardenburg syndrome،

هنالك حالات متفاوتة من الصمم وتصبغ غير عادي للجلد والشعر والعينين.  قد يكون مرتبطًا أيضًا بالعيوب العضلية الهيكلية ومرض هيرشسبرونغ و تكوين الاعصاب. إقرأ المزيد

٣. الحشرات عديمة الاعين eyeless:

الحشرات النقية للجين المتنحي تعطي طرز مظهرية متدرجة من وجود الاعين او اختزال جزئي في حجم العين او فقدان تام للعين (احد العيون او كلاهما).

٤. الورام الليفي العصبي Neurofibromatosis.
مجموعة مكونة من ثلاثة حالات تنمو فيها الأورام خلال الجهاز العصبي، والأنواع الثلاثة هي الورم العصبي الليفي من النوع الأول (NF1)، والورم العصبي الليفي من النوع الثاني (NF2)، والورام الشفاني.
اعتذر عن عدم الصور ربما يكون المظهر مزعج. إقرأ المزيد

٥. حالة وجود بقع بيضاء على الفرو في الكلاب تسمى ب ابلق او ابرق piebald .

يختلف عدد و حجم و موقع البقع من كلب لاخر بالرغم من امتلاكهم نفس النمط الجيني. هذا ايضا ينطبق عدد من الحيوانات مثل الخيول.

دمتم بخير

علم ما فوق الجينوم او علم التخلق المتعاقب Epigenomics

علم ما فوق الجينوم Epigenomics هو علم يحدد فيه الباحثون مواقع الجينوم ويفهمون وظائف جميع العلامات الكيميائية التي تميز الجينوم.

• 
  
• ما هو فوق الجينوم؟
•  هو عدد كبير من المركبات الكيميائية التي يمكن أن تخبر الجينوم بما يجب القيام به.  الجينوم البشري هو عبارة عن التجميع الكامل للحمض النووي DNA - حوالي 3 مليار زوج أساسي من النيوكليوتيدات - مما يجعل كل فرد فريدًا.  يحمل الحمض النووي تعليمات بناء البروتينات التي تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف في الخلية.  
• 
  
• يتكون الإبيجينيوم من مركبات كيميائية وبروتينات يمكن أن تلتصق بالحمض النووي وتوجه إجراءات مثل تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها ، والتحكم في إنتاج البروتينات في خلايا معينة ، وعندما ترتبط هذه المركبات "اللاجينية" بالحمض النووي وتعدل وظيفته ، يقال إنها  قد "ميزت" الجينوم.  هذه العلامات لا تغير تسلسل الحمض النووي.  وبدلاً من ذلك ، يغيرون طريقة استخدام الخلايا لتعليمات الحمض النووي.  تنتقل العلامات أحيانًا من خلية إلى أخرى مع انقسام الخلايا.  كما يمكن أن تنتقل من جيل إلى جيل.
• 
  
• ماذا يفعل فوق الجينوم ؟
• 
  
•  للإنسان تريليونات من الخلايا ، متخصصة في وظائف مختلفة في العضلات والعظام والدماغ ، وكل من هذه الخلايا تحمل بشكل أساسي نفس الجينوم في نواتها.  يتم تحديد الاختلافات بين الخلايا من خلال كيفية ومتى يتم تشغيل أو إيقاف تشغيل مجموعات مختلفة من الجينات في أنواع مختلفة من الخلايا.  تقوم الخلايا المتخصصة في العين بتشغيل الجينات التي تصنع البروتينات التي يمكنها الكشف عن الضوء ، في حين أن الخلايا المتخصصة في خلايا الدم الحمراء تصنع البروتينات التي تنقل الأكسجين من الهواء إلى باقي الجسم.  يتحكم فوق الجينوم في العديد من هذه التغييرات في الجينوم.

• ما الذي يتكون منه فوق الجينوم؟
• 
  
•  هو مجموعة من التعديلات الكيميائية على الحمض النووي والبروتينات المرتبطة بالحمض النووي في الخلية ، والتي تغير التعبير الجيني ، ويمكن توريثها (عن طريق الانقسام الاختزالي والانقسام).  تحدث التعديلات كعملية طبيعية للتطور وتمايز الأنسجة ، ويمكن تغييرها استجابة للتعرض البيئي أو المرض.
• 
  
•  النوع الأول يسمى مثيلة  DNA methylation ، و يتم مباشرة على ال DNA في الجينوم.  في هذه العملية ، تربط البروتينات علامات كيميائية تسمى مجموعات الميثيل بقواعد جزيء DNA في أماكن محددة.  تقوم مجموعات الميثيل بتشغيل أو إيقاف تشغيل الجينات من خلال التأثير على التفاعلات بين الحمض النووي والبروتينات الأخرى.  وبهذه الطريقة ، يمكن للخلايا أن تتذكر الجينات التي تعمل أو تتوقف.
• 
  
• يؤثر النوع الثاني و المسمى تعديل الهستون histone modification، على الحمض النووي بشكل غير مباشر.  يتم تغليف الحمض النووي في الخلايا حول بروتينات الهيستون ، والتي تشكل هياكل تشبه البكرة والتي تمكن جزيئات الحمض النووي الطويلة جدًا من التفتت بدقة في الكروموسومات داخل نواة الخلية.  يمكن أن تربط البروتينات مجموعة متنوعة من العلامات الكيميائية على الهستونات.  يمكن للبروتينات الأخرى في الخلايا اكتشاف هذه العلامات وتحديد ما إذا كان ينبغي استخدام تلك المنطقة من الحمض النووي أو تجاهلها في تلك الخلية.
• 
  
• هل يورث فوق الجينوم؟
• 
  
•  ينتقل الجينوم من الآباء إلى نسلهم ومن الخلايا ، عندما ينقسمون ، إلى جيلهم القادم.  يتم إعادة تعيين الكثير من الجينوم عندما ينقل الآباء الجينوم إلى ذريتهم ؛  ومع ذلك ، في بعض الظروف ، قد تنتقل بعض العلامات الكيميائية الموجودة على الحمض النووي والهستونات من البويضات والحيوانات المنوية إلى الجيل التالي.  عندما تنقسم الخلايا ، غالبًا ما ينتقل الكثير من الجينوم إلى الجيل التالي من الخلايا ، مما يساعد الخلايا على البقاء متخصصة.
• 
  
• ما هو التطبع الجيني Imprinting؟
•  يحتوي الجينوم البشري على نسختين من كل جين - نسخة موروثة من الأم ونسخة من الأب.  بالنسبة لعدد قليل من الجينات ، يتم تشغيل النسخة فقط من الأم ؛  بالنسبة للآخرين ، يتم تشغيل نسخة من الأب فقط.  هذا النمط يسمى تطبع.  يميز فوق الجينوم بين نسختين من الجين المطبوع ويحدد ما الذي يتم تشغيله ، وتحدث بعض الأمراض بسبب التطبع غير الطبيعي.  وتشمل:
• 1. متلازمة بيكويث-ويديمان ، وهو اضطراب مرتبط بتضخم الجسم وزيادة خطر الإصابة بالسرطان.  
• 2. متلازمة برادر ويلي ، المرتبطة بضعف العضلات ، والجوع المستمر ، مما يؤدي إلى السمنة.
• 3. متلازمة أنجلمان ، مما يؤدي إلى الإعاقة الذهنية ، وكذلك صعوبات الحركة.
• 
  
• هل يمكن أن يتغير فوق الجينوم؟
• 
  
•  على الرغم من أن جميع خلايا الجسم تحتوي بشكل أساسي على نفس الجينوم ، فإن الحمض النووي المميز بعلامات كيميائية على الحمض النووي والهستونات يعاد ترتيبه عندما تصبح الخلايا متخصصة.  يمكن أن يتغير فوق الجينوم أيضًا طوال حياة الشخص.
• 
  
• ما الذي يجعل فوق الجينوم يتغير؟
• 
  
•  يمكن لعوامل نمط الحياة والعوامل البيئية (مثل التدخين والنظام الغذائي والأمراض المعدية) أن تعرض الشخص للضغوط التي تحفز الاستجابات الكيميائية.  غالبًا ما تؤدي هذه الاستجابات بدورها إلى تغييرات في انماط فوق الجينوم وقد يكون بعضها ضارًا.  ومع ذلك ، يبدو أن قدرة فوق الجينوم على التكيف مع ضغوط الحياة مطلوبة لصحة الإنسان الطبيعية.  تنتج بعض الأمراض البشرية عن خلل في البروتينات التي "تقرأ" و "تكتب" العلامات الكيميائية اللاجينية.
• 
  
• كيف تؤدي التغييرات في فوق الجينوم الى الإصابة بالسرطان؟
• 
  
•  تحدث السرطانات بسبب التغيرات في الجينوم أو فوق الجينوم أو كليهما.  يمكن أن تؤدي التغييرات في فوق  الجينوم إلى تشغيل أو إيقاف الجينات المشاركة في نمو الخلايا أو الاستجابة المناعية.  يمكن أن تؤدي هذه التغييرات إلى نمو غير منضبط ، أو سمة مميزة للسرطان ، أو إلى فشل جهاز المناعة في تدمير الأورام.
• 
  
•  في نوع من أورام الدماغ يسمى ورم أرومي دبقي glioblastoma ، حقق الأطباء بعض النجاح في علاج المرضى الذين يعانون من عقار تيموزولوميد Temozolomide ، الذي يقتل الخلايا السرطانية عن طريق إضافة مجموعات الميثيل إلى الحمض النووي.  في بعض الحالات ، يكون للميثيل تأثير ثانوي مرحب به: فهو يحجب الجين الذي يقاوم تيموزولوميد.  من المرجح أن يستجيب مرضى الورم الأرومي الدبقي الذين تحتوي أورامهم على مثل هذه الجينات الميثيلية إلى تيموزولوميد من أولئك الذين لديهم جينات غير ممثلة.
• 
  
•  يمكن أن تؤدي التغييرات في فوق الجينوم أيضًا إلى تنشيط الجينات المعززة للنمو في سرطان المعدة وسرطان القولون وأكثر أنواع سرطان الكلى شيوعًا.  في بعض أنواع السرطان الأخرى ، التغيرات في جينات الصمت silence genes في فوق الجينوم تعمل عادة على إبقاء نمو الخلايا تحت السيطرة.
• 
  
• كيف يستكشف الباحثون فوق الجينوم؟
• 
  
•  في مجال فوق الجينوم ، يحاول الباحثون رسم المواقع وفهم وظائف جميع العلامات الكيميائية التي تميز الجينوم. حتى وقت قريب ، اعتقد العلماء أن الأمراض البشرية سببها بشكل رئيسي التغيرات في تسلسل الحمض النووي ، أو العوامل المعدية مثل البكتيريا والفيروسات ، أو العوامل البيئية. 
• 
  
•  الآن ، ومع ذلك ، فقد أثبت الباحثون أن التغيرات في فوق الجينوم يمكن أن تسبب أو تنجم عن المرض.  وهكذا ، أصبحت علم ما فوق الجينوم جزءًا حيويًا من الجهود المبذولة لفهم جسم الإنسان بشكل أفضل وتحسين صحة الإنسان.  قد تتيح الخرائط اللاجينية لعلم ما فوق الجينوم للأطباء في يوم من الأيام تحديد الحالة الصحية للفرد وتفصيل استجابة المريض للعلاجات.
• 
  
•  من اهم المشاريع التي يتم تطبيقها حاليا لسبر اغوار ما فوق الجينوم، مشروع ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements) - الذي يهدف إلى فهرسة الأجزاء العاملة من الجينوم - ممول من المعهد "الامريكي" الوطني لبحوث الجينوم البشري بهدف عمل خرائط جينية لأنواع مختلفة من الخلايا.  

حقائق - الكروموسوم الجنسي X

 1. كما هو معروف ، في نواة كل خلية يتم ضغط الحمض النووي DNA في هياكل تشبه الخيوط تسمى الكروموسومات.

 2. تحتوي معظم الخلايا البشرية على 23 زوجًا من الكروموسومات.  تأتي مجموعة واحدة من الكروموسومات من الأم ، بينما تأتي الأخرى من الأب.  الزوج الثالث والعشرون هو الكروموسومات الجنسية X,Y. في حين يطلق على بقية الأزواج الـ 22 الكروموسومات الجسمية.

 3. عادة ، يكون الطراز الكروموسومي للإناث XX،  بينما يكون الطراز الكروموسومي للذكور (XY).  ومع ذلك، هناك استثناءات لهذه القاعدة.

 4. ترث الإناث كروموسوم X من والدهن ، والكروموسوم X الآخر من والدتهم.  يرث الذكور دائمًا كروموسوم X الخاص بهم من والدتهم و كروموسوم Y من الوالد.

5. الكروموسوم X أكبر بثلاث مرات من الكروموسوم Y ، ويحتوي على حوالي 1020 جين ، بينما يحتوي الكروموسوم Y على 122 جينًا تقريبًا.

6. لدى اناث الثدييات كروموسومين X في كل خلية.  ومع ذلك ، يتم تعطيل deactivation أحد الكروموسومات X.  هذا التعطيل يوقف حدوث النسخ ، وبالتالي التأكد من عدم حدوث جرعة مزدوجة سامة محتملة من الجينات المرتبطة بـ X.

7. يتم ضغط و تكثيف الكروموسوم X المعطل في بنية صغيرة وكثيفة في النواة ، ويسمى جسم بار Barr body.  تستخدم أجسام بار بشكل شائع لتحديد الجنس.

فتاة مصابة بمتلازمة تيرنر

8. يمكن أن تؤدي التغييرات في بنية أو عدد الكروموسومات X إلى عدد من الأمراض.  على سبيل المثال ، تحدث متلازمة التثلث الصبغي X (انثى ثلاثية الكروموسوم الجنسي X) بسبب وجود ثلاثة كروموسومات X بدلاً من اثنين.  تحدث متلازمة تيرنر XO عندما ترث النساء نسخة واحدة فقط من الكروموسوم X.

9. بعض النساء لديهن سمة رؤية فائقة اللون نادرة تسمى الرؤية الرباعية للالوان Tetrachromacy ، والتي ترتبط بالكروموسوم X.  يمكن لهؤلاء النساء رؤية ما يصل إلى 100 مليون ظل من الألوان لأن لديهم أربعة أنواع من الخلايا المخروطية في العين بدلاً من الثلاثة المعتادة.

10. على عكس الاعتقاد الشائع ، فإن كاليكو Calico ليس سلالة من القطط ، بل نمط لون معطف مرتبط بالكروموسوم X.  أكثر من 95٪ من قطط كاليكو من الإناث.  بقع الفراء على قطة كاليكو برتقالية وأسود ، ويعتمد اللون على أي كروموسوم X يتم تعطيله في كل رقعة من اللون.

لغز الوراثة و تجارب مندل ٥ : القانون الثاني لمندل - التوزيع المستقل

يوضح مبدأ الانعزال سلوك الأشكال للصفة الواحدة في تزاوج أحادي هجين الصفة. الخطوة الأتية هي تتبع سلوك صفتين في تزاوج واحد. تزاوج ثنائي الهجين Cross Dihybrid (يدرس صفتين معا) او يتم اكثر من صفتين.

 بعد أن عرف سلوك الصفة المنفردة. تساءل مندل ما إذا كانت الصفات المختلفة تتصرف يشكل مستقل عن بعضها في الهجين. لذا قام بتحضير سلسلة من خطوط نقية السلالة لنبات البازيلاء، التي تختلف في اثنتين من الصفات السبع التي قام بدراستها. ثم قام بعد ذلك بتهجين السلالات النقية ذات الأزواج المتقابلة من الصفات بقصد الحصول على أفراد غير متماثلة الجينات. هذه الأفراد غير متماثلة الجينات هي الأن مضاعفة أو ثتائية الهجين. زاوج منظل ئاتيا نباتات F1 ثنائية الهجين لكي جيل F2 ثم احصى كل انواع النسل.

يظهر الجيل الأول صفتين من الصفات الأربعة. و دون خلط

لنفكر في تزاوج النباتات التي تعمل أليلات شكل البذرة (مستدير R ومجعد r) مع نباتات تعمل أليلات لون البدرة (أصفرY وأخضر y).

إن تزاوح المستديرة الصفراء (RRYY) مع الخضراء المجعدة (rryy) ينتج أفراد F1 غير متماثلي الجينات RrYy،و تكون جميعها مستديرة صفراء اللون. وإذا  سمحنا لأفراد F1  بالتزاوج الذاتي فانها ستنتج افراد F2.


يبدي الجيل الثاني F2 أربعة أنواع من الأبناء بنسبة 9:3:3:1

عند تحليل هذه النتائج، يعب أن نأخد في الحسبان عدد الطرز الشكلية المحتملة. فنحن نتوقع أن نرى نوعين من الطرز الشكلية الأبوية: المستديرة الصفراء والمجعدة الخضراء. وإذا كانت الضمات تصرف باستقلال عن بعضها فسوف نتوقع أيضا صفة واحدة من أي أب أن تنتج نباتات لها بذور مستديرة خضراء وأخرى لها بذور مجعدة صفراء.

لنفكر الان في عدد الغاميتات الناتجة.

لدينا الان 4 اليلات مختلفة و نتوقع انها تتصرف باستقلالية و يتوزع اليل كل صفة على الاليلات الاخرى من الصفة الثانية. و بذلك نتوصل الى القانون: 

عدد الغاميتات = 2^n.
n يعبر عن عدد الصفات الغير نقية

لذلك تطبيقا لذلك. فاي من الابوين ذو الطراز الجيني RrYy سينتج عدد غاميتات = 2^2 = 4 غاميتات.

انواع الغاميتات:
لايجاد الانواع فاننا نضرب او نوزع اليلات الصفة الاولى باليلات الصفة الثانية. فينتج لدينا 4 احتمالات
RY , Ry, rY, ry

مربع بانيت لتزاوج بين صفتين هجينة:

بعد ان اوجدنا عدد و نوع الغاميتات لكل نبات, فاننا نستطيع اعداد مربع بانيت بسهولة. سوف نحتاج الى بناء مربع ناتج عن ضرب 4 * 4 و بذلك سيكون عدد افراد F2 يساوي 16. و تتوزع اليلات الصفة الاولى على اليلات الصفة الثانية و ينتج الافراد بصفات و اعداد جديدة.
 يبين لنا مربع بانيت أن هنالك 9 نباتات مستديره صفراء , 3 مجعدة صفراء, 3 مستديره خضراء و 1 نبات مجعدة خضراء.و بهذا نستنتج ان الصفات الهجينة و التي تتصرف بشكل حر و مستقل تنتج النسبة 9:3:3:1.

نتائج مندل:

بعد أن قام بعد 556 بذرة نتجت من لإخصاب الذاتي للنباتات السابقة. وجد ان هنالك :
- 315 بذرة مستديرة صفراء. اعطاها الرمز -R-Y, حيث تعبر الشرطة عن احتمالات الاليلات (اما R او r) و (Y و y)
- 108 بذور مستديرة حضرا. (R-yy)
- 101 بذرة مجعدة صفراء (-rrY)

- 32 بذرة مجعدة خضراء (rryy)

هذه النتائج قريبة جدا من نسبة 9:3:3:1 علما أن النتائج المتوقعة لهذا العدد الكبير من النسل هي 313:104:104:35. نستنتج من ذلك ان أليلات الجينين قد تصرفت باستقلال عن بعضها. وفام مندل بتسمية هده الظاهرة بالصفات التي تتوزع باستقلال. لاحظ أن التوريع المستقل lndependent   assortment  للعينات المختلفة لم يؤثر في انعزال الأليلات بشكل عشوائي. فصفة البذرة المستديرة مقابل المجعدة وقعت بنسبة 3:1 (423:133) وكذلك صفة اللون الأصفر مقابل الأخضر (416:140). 

وقد حصل مندل على النتائج نفسها عندما درس الصفات الأحرى. 

يفسر مبدأ التوزيع المستقل لمندل نتائج ثنائي الهجين

يشار إلى اكتشاف مندل غاليا بقانون مندل الثاني للوراثة. أو مبدأ التوزيع المستقل او الحر Principle of independent assortment . وينص على: 

في تزاوج ثنائي الصفات الغير نقية (هجين) تتوزع أليلات كل جين بشكل مستقل.

و بشكل اخر و اوضح :

إذا تزاوج فردان نقيان مختلفان فى زوجين أو أكثر من الصفات المتبادلة – فإن صفتى كل زوج منها تورث مستقلة عن الأخرى وتظهر فى الجيل الثانى بنسبة 9 : 3 : 3 : 1 – أى بنسبة 3 سائدة : 1 متنحية لكل صفة كل زوج

دمتم بخير و الى لقاء اخر ان شاء الله

 نستكمل فيه حول مواضيع الاحتمالات في الوراثة و تطبيقات على قوانين مندل