🧬چگونه ژن های یک موجود زنده تغییر می یابند؟

ساختار DNA برخلاف تصور عمومی ساختاری ثابت نیست و در گذر زمان چه در سطح یک فرد یا در سطح یک جمعیت و در گذر نسل ها تغییر می یابد.
عوامل متعدد درونی و بیرونی باعث تغییر در ساختار DNA می شوند.
ما با دو مفهوم جهش ژنتیکی و نوترکیبی ژنتیکی مواجه هستیم.
-تعریف جهش ژنتیکی : تغییرات ساختار DNA که منجر به ایجاد یا حذف الل ها می شوند.
-تعریف نوترکیبی : ایجاد ترکیب های جدید از الل های موجود.
در این بحث ابتدا تاثیر نوترکیبی را بررسی خواهیم کرد و سپس به برخی جهش ها که عامل آن ویروسی است خواهیم پرداخت.
جهت آشنایی مختصر با مولکول DNA و یک سری مفاهیم زیست مولکولی اینجا را مطالعه بفرمایید.
https://news.1rj.ru/str/classicmethods/67

◾️قسمت اول :
عناصر قابل انتقال ژنتیکی

نوترکیبی تغییر موقعیت DNA سومین نوع نوترکیبی می باشد که در آن عناصر ژنتیکی قابل انتقال به نام ترانسپوزون ها و رتروترانسپوزون ها از یک جا برروی یک کروموزوم (جایگاه دهنده)به محل دیگر برروی همان کروموزوم یا کروموزوم دیگر(جایگاه هدف) حرکت می کنند یا می پرند.
۴۴% ژنوم انسان را DNA تکراری تشکیل میدهد که قطعات قابل جابجایی ۷۵% آن را تشکیل میدهند.

حال به بررسی دقیق تر این قطعات می پردازیم :

1-ترانسپوزون ها :
این قطعات به دو روش جابجا می شوند.
برخی از آنها به روش "برش و چسباندن" حرکت می کنند که قطعه مورد نظر را از محل اصلی جداکرده و در محل دیگر می چسبانند و برخی دیگر با مکانیسم "کپی کردن و چسباندن" حرکت می کنند و یک کپی از قطعه را در محل اصلی باقی می گذارند.
هردو مکانیسم به آنزیم "ترانسپوراز" نیاز دارند.

2-رترو ترانسپوزون :
این قطعات به وسیله یک واسطه RNA که رونوشتی از DNA رتروترانسپوزون می باشد حرکت می کنند.
با وارد شدن RNA به محل جدید ابتدا توسط یک آنزیم ترانس کریپتاز معکوس(رونوشت بردار معکوس) دوباره به DNA تبدیل می شود.
سپس یک آنزیم سلولی ورود DNA حاصل در محل جدید را کاتالیز می کند.

◾️قسمت دوم :
چرخه های تولید مثلی ویروسی

ویروس ها ذرات نوکلئوپروتئینی عفونی هستند که به وسیله سلول های میزبان تولید مثل می کنند.
دو نوع چرخه تولید مثلی در ویروس با نام چرخه لیتیک و چرخه لیزوژنیک مشاهده می شود.

چرخه لیتیک :
در این روش ویروس ها(عمدتا فاژها) با استفاده از آنزیم های سلول میزبان ژنوم و پروتئین های خود را کد می کنند و در مرحله آخر سلول میزبان را لیز کرده و از بین می برند.

چرخه لیزوژنیک :
بسیاری ویروسها به جای لیز کردن سلول میزبان با آن همزیستی می کنند.
در چرخه لیزوژنیک DNA ویروسی به قسمتی از کروموزوم سلول میزبان متصل می شود که این کار توسط پروتئین های خاص ویروسی که باعث شکستن و اتصال DNA حلقوی ویروس و میزبان می شوند،انجام می شود.
ژنوم ویروس درون سلول میزبان خاموش می ماند و در هربار تقسیم سلولی نیز همانند سازی کرده و تقسیم می شود و بدین صورت سلول های آلوده کثیری را ایجاد می کند و منتشر می شود.
معمولا پیام های محیطی مانند مواد شیمیایی، تابش اشعه یا تنش و استرس موجب فعال شدن چرخه لیتیک می شوند.
ممکن است برخی ژن های ویروسی در طی چرخه لیزوژنی بیان شوند و فنوتیپ سلول میزبان را تغییر دهند که از لحاظ پزشکی قابل اهمیت است.

تصویر شماتیک چرخه لیتیک و لیزوژنیک

◾️قسمت سوم :
چگونه ویروس ها می توانند ژنوم خود را وارد سلول ها کنند؟

برخی از ویروس هایRNA دار که سلول های جانوری را آلوده می کنند در داخل ذره ویروسی خود یک DNAپلی مراز وابسته به RNA حمل می کنند که آنزیم رونوشت بردار معکوس(ترانس کریپتاز معکوس) نامیده می شود.
ژنوم RNAتک رشته ای ویروس به همراه این آنزیم وارد سلول میزبان می شود و ترانس کریپتاز یک رشته DNAمکمل RNAرا سنتز می کند و رشته RNAرا تخریب کرده و تبدیل به DNAمی کند و یک DNA دورشته ای حاصل می شود.
این قطعه ژنتیکی ساخته شده داخل ژنوم میزبان قرار می گیرد و ادغام می شود(غیرفعال) که می توانند فعال شده و نسخه برداری شوند و محصولات ویروسی را تولید کنند.
ویروس های RNAدار که دارای آنزیم ترانس کریپتاز معکوس هستند تحت عنوان رتروویروس ها شناخته می شوند.

رتروویروس ها می توانند باعث ایجاد ایدز و سرطان شوند :
رتروویروس ها سلول میزبان را از بین نمی برند بلکه با تقسیمات آن تکثیر می شوند. برخی رتروویروس ها دارای آنکوژنی هستند که منجر به رشد غیرطبیعی سلول ها و در نتیجه ایجاد تومور های سرطانی می شود.

ویروس نقص ایمنی انسانی(HIV) که سندرم نقص ایمنی اکتسابی(AIDS) را رقم میزند از انواع رتروویروس ها است که سلول های ایمنی(بویژه لنفوسیت T) را هدف قرار میدهد و از بین می برد.

ویروس پاپیلومای انسانی(HPV) نیز می تواند ژنوم خود را در ژنوم سلول های میزبان وارد کند و در اثر تحریک توسط عوامل بیرونی مانند استرس و... فعال شده و بیماری هایی نظیر زگیل تناسلی و سرطان دهانه رحم را رقم بزند.

~~~~~
منابع :
1-بیولوژی کمپبل، جلد۳(ژنتیک)،2017
2-بیوشیمی لنینجر،جلد۲،فصل ۲۵ و ۲۶، 2017

تلفیق ژنوم رترویروس در کروموزوم میزبان.

چکیده سخنرانی این هفته پژوهشکده فلسفه تحلیلی:


عنوان: در دفاع از سور بنیادین در اتاق انتولوژی

 سخنران: مرضیه لطفی، پژوهشگاه دانش های بنیادی

زمان: دوشنبه 30 خرداد 1401، ساعت 16 الی 18



لینک ورود به جلسه سخنرانی:


https://meet.google.com/zdu-dtgv-nrg

#سوال
پس از خواندن مطالب ، به عنوان یک متفکر و نظریه پرداز چه شباهت هایی بین رتروویروس ها با قطعات ژنتیکی قابل جابجایی در سلول های جانداران(از جمله انسان) می بینید و چه نتایجی می تواند داشته باشد؟

پتانسیل
مفهوم و کمی ریاضی.

مسئله این هفته.
#هر_شنبه_یک_سوال

Professional mosquito repellent

ترجمه سوال به فارسی
الف) بازی زیر را در نظر بگیرید. شما یک سکه را می چرخانید تا زمانی که خط آورید. شماره
دلاری که برنده می‌شوید مرتبط است با تعداد سکه‌هایی که در نهایت می اندازید. (یعنی اگر شما بلافاصله خط بیاورید، یک دلار برنده می شوید. اگر شیر را قبل از خط بگیرید، شما دو دلار و اگر دو بار شیر و سپس خط بیاورید سه دلار و ...) ارزش انتظاری برد شما چقدر است؟

(ب) همان بازی را انجام دهید، با این تفاوت که اکنون تعداد دلارهایی که برنده می شوید برابر باشد با(n-1)^2، که در آن n تعداد سکه هایی است که در نهایت می اندازید. چقدر الان انتظار داری برنده بشی؟ آیا پاسخ شما منطقی است؟

به این مثال هم توجه کنید

در هندسه ، کره یک شکل جامد سه بعدی است که به شکل گرد است . از منظر ریاضی، ترکیبی از مجموعه ای از نقاط است که با یک نقطه مشترک در فواصل مساوی در سه بعدی متصل می شوند.
کره توپر چیست: مجموعه نقاطی در فضا که از یک نقطه از بازه صفر تا شعاع کره محدود شده اند.
فرض کنید یک کره توپر داریم و برای آن ثابتی (که مربوط به پایستار بودن میدان برداری هست) به نام الف با بعد معکوس حجم وجود دارد که متغیر آلفا با بعد مشخصی از رابطه حجم کره در الف بدست میاید.
کره ما به دلیل شکل متقارن خود بر میدان برداری گاما که از مرکز آن تعریف شده است عمود است. (میدان برداری به طور شعاعی درون کره توسعه میابد و نسبت به اثرات سطحی خنثی هست).
می توان میدان برداری گذرنده از هر نقطه ای از فضا را یافت اگر و فقط اگر
یک میدانی از مرکز کره تعریف شده است در آنجا صفر است.
از آنجا که کرل میدان صفر هست و اکس دو بعلاوه وای دو بعلاوه زد دو مساوی با شعاع کره هست گرادیان آن میدان برداری ما خواهد بود و تنها شعاعی.
اما این تنها مکان هندسی خطوط نیرو هست و معنای فیزیکی ندارد.
برای بخشیدن معنای فیزیکی به این میدان ها باید بجای الف و گاما در طبیعت کمیت مناسبی را یافت و در نهایت با ثوابت فیزیکی از لحاظ اندازه معقول و ابعادی نتیجه را عقلانی کرد.
یعنی در واقع ثابت گرانشی و ضریب گذر دهی خلأ و چگالی جرم و بار حجمی و میدان گرانشی و الکتریک در اصل نماد هستند و روابط ریاضی سبب بخشیدن معنا به آن‌ها شده است.

شاید استدلال تنها به کمک فیزیک کلاسیک چندان منصفانه نباشد.
پس این مثال هم لازم به ذکر هست:
توپی از ارتفاع معینی رها می شود و با زمین برخورد می کند و در صورت نبود اتلاف انرژی دوباره تا همان اندازه بالا میاید و دوباره به زمین می خورد و در کل نوسان می کند.
الکترونی در میدان الکتریکی یکنواختی چسبیده به سمت مثبت هست و ما آن را به اندازه اچ از محل تعادلش دور می کنیم و دوباره شاهد نوسان هستیم.
میدان الکتریکی متغیر در زمان با دوره نوسان امگا میدان مغناطیسی جدیدی تولید می کند که هم بسامد و عمود بر میدان اولیه است و این دو در صورت نبود اتلاف انرژی تا ابد نوسان می کنند.
ذره مقید در چاه پتانسیل نامحدود با قوانین فیزیک نوین درون چاه نوسان می کند.
تا بخواهید می توانیم چنین مثال هایی از جهان بزنیم. یعنی اگر جسمی را از تعادل دور کنیم در صورت نبود اتلاف انرژی هرگز متوقف نمی شود و نوسان می کند چه به صورت کلاسیک و چه به صورت کوانتومی.
همین ایده نظریه ریسمان هست. یعنی پیاده سازی یک مدل گسترده نوسانی ریاضی برای جهان هستی.