تركيب الكروموسوم والنمط النووي

يحتوي كل كروموسوم على جزيء DNA ضخم واحد في بنية مدمجة ومنظمة، ويكشف ترتيب المجموعة الكاملة من الكروموسومات لدى الفرد في نمط نووي عن عددها وحجمها ونطاقاتها في لمحة.

Definition

تركيب الكروموسوم هو تنظيم الحمض النووي (DNA) والبروتينات الخاصة بالكروموسوم في وحدة معبأة وظيفية، والنمط النووي هو الترتيب المنهجي للمجموعة الكاملة من كروموسومات الفرد حسب الحجم ونمط النطاقات.

Scope

يغطي هذا الموضوع التعبئة الهرمية للحمض النووي (DNA) حول الهستونات في النيوكليوسومات والكروماتين ذي الترتيب الأعلى، والمعالم الوظيفية للكروموسوم بما في ذلك السنترومير والتيلوميرات، والتمييز بين اليوكروماتين والكروماتين المغاير، وإعداد وقراءة النمط النووي، وتخطيط الكروموسومات وتسميتها، وطرق الوراثة الخلوية الجزيئية مثل التهجين الموضعي المتألق (fluorescence in situ hybridization). ويتناول بنية الكروموسوم وتحديده؛ أما حركة الكروموسوم أثناء الانقسام فتُغطى في الموضوع المجاور.

Core questions

• كيف يتم تعبئة جزيء DNA بطول متر واحد في كروموسوم مجهري؟
• ما هي أدوار السنترومير والتيلوميرات في الكروموسوم؟
• كيف يتم إعداد وقراءة النمط النووي لتحديد كل كروموسوم؟
• كيف تكشف طرق التخطيط والوراثة الخلوية الجزيئية عن تفاصيل الكروموسومات؟

Key concepts

• النيوكليوسومات وتعبئة الكروماتين
• السنتروميرات والتيلوميرات
• اليوكروماتين مقابل الكروماتين المغاير
• إعداد النمط النووي وتخطيط الكروموسومات
• التهجين الموضعي المتألق

Mechanisms

يلتف الحمض النووي (DNA) مرتين تقريبًا حول ثماني الهستونات لتشكيل نيوكليوسوم، وتلتف النيوكليوسومات لتشكل أليافًا أكثر سمكًا، وأثناء الانقسام تتكثف هذه الألياف بشكل أكبر لتشكل الكروموسوم المرئي؛ يثبت السنترومير ارتباط المغزل وتغطي التيلوميرات وتحمي نهايات الكروموسوم، بينما تجعل صبغات النطاقات والمجسات الموسومة المناطق الفردية قابلة للتمييز.

Clinical relevance

تعتبر قراءة بنية الكروموسوم أساسًا للتنميط النووي السريري واختبار التهجين الموضعي المتألق (FISH) المستخدم للكشف عن اختلالات الصيغة الصبغية (aneuploidies)، والحذف، وإعادة الترتيب في التشخيص قبل الولادة والسرطان، وترتبط بيولوجيا التيلوميرات بشيخوخة الخلايا وبعض الاضطرابات الوراثية.

History

وصف فليمنج الكروماتين والانقسام المتساوي في ثمانينيات القرن التاسع عشر، وأثبت تيجيو وليفان أن عدد الكروموسومات البشرية هو ستة وأربعون في عام 1956، وسمحت تقنيات التخطيط في أوائل السبعينيات بتحديد كل كروموسوم بشكل فريد، وتم تأسيس نموذج النيوكليوسوم لتعبئة الكروماتين في وقت لاحق من ذلك العقد.

Key figures

• Walther Flemming
• Joe Hin Tjio
• Roger Kornberg

Seminal works

• klug2019

Frequently asked questions

ما هي وظيفة التيلومير؟

التيلوميرات هي أغطية متكررة في نهايات الكروموسومات تحميها من التدهور ومن الاندماج مع الكروموسومات الأخرى، وتعمل على تخفيف الفقدان التدريجي لتسلسل النهاية الذي يحدث مع كل جولة من التضاعف.

لماذا يتم تعبئة الحمض النووي (DNA) ببروتينات الهيستون؟

يبلغ طول الحمض النووي (DNA) في خلية بشرية واحدة حوالي مترين ويجب أن يتناسب داخل نواة صغيرة؛ ويؤدي لفه حول الهستونات في نيوكليوسومات وزيادة التفافه إلى ضغطه بشكل كبير مع الحفاظ عليه منظمًا ومتاحًا للاستخدام.