וִידֵאוֹ: כיצד הגנומים שלנו שולטים בגיוון
2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
שני מאמצי מחקר קבעו מנגנוני רקומבינציה של DNA העומדים בבסיס מגוון האוכלוסייה, כיצד זה קורה ואיפה בקוד הגנטי זה קורה.
שתי תגליות אחרונות שופכות אור חדש על מקור הגיוון באוכלוסיית בני האדם. במחקר אחד, מדענים בחנו דפוסי רקומבינציה של DNA, התהליך בו מתאגד הגנום של האדם לסט אחד של כרומוזומים כדי לעבור לצאצאים. בשני, נוצר קשר בין גרסאות של גן מסוים לבין המידה בה מתרחש רקומבינציה של DNA.
באשכים ושחלות אנושיות, שבהם מיוצרים תאי זרע ותאי ביצה, בהתאמה, קטעי כרומוזומים שעוברים בתורשה מהוריו של האדם מדורגים יחד כדי ליצור קולאז 'של חומר גנטי המועבר לצאצאים. תהליך זה שבאמצעותו נוצר מערכת כרומוזומים חדשה וייחודית (עם תערובת של כמחצית החומר המגיע מכל אחד מההורים) נקרא רקומבינציה של DNA והוא מקור השונות באוכלוסיות.
"רקומבינציה משפיעה על מגוון האוכלוסייה", אומר ג'ורג 'קופ, עמית פוסט-דוקטורט בגנטיקה אנושית באוניברסיטת שיקגו, וכותב שותף למאמר המפרט וריאציה בדפוס שבו גנים מעורבבים מאדם לאדם. "רקומבינציה היא הדרך בה אתה יוצר הפלוטיפים חדשים, שילובים חדשים של מוטציות." (הפלוטיפים הם שילובים של גרסאות שונות של גנים בכרומוזום יחיד שעוברים בתורשה כיחידה.).
Coop ועמיתיו למדע חושפים את תוצאות המחקר ברזולוציה גבוהה שנועדה למפות את המיקומים שבהם מתרחשת רקומבינציה - שם הוחלפו גנים של אחד ההורים לאחר. באמצעות אוכלוסייה של 725 חקלאים קהילתיים הוטריים שהתיישבו בדקוטות ובמונטנה באמצע המאה ה -19, סרק הצוות גנום אחר 500,000 פולימורפיזמים חד-נוקלאוטידים (SNP). SNPs מסמנים נקודות של שונות גנטית כדי להעריך היכן התרחשו דשדוש DNA. החוקרים יכולים לדעת איזה חלק מהקוד הגנטי של הילד בא מבין ארבעת סביו על ידי השוואת גרסאות בשניהם.
החוקרים ציינו כמעט 25,000 אירועי רקומבינציה כוללים בניתוחים של 364 צאצאים. לא כולל כרומוזומי המין, הצוות מצא כי ביציות מראות בדרך כלל 40 מקרים של רקומבינציה על כל אחד מהכרומוזומים שלהם, ואילו הכרומוזומים בזרע מיוצרים בדרך כלל עם 26 הופעות רקומבינציה. צוות אוניברסיטת שיקגו גם ציין שככל שנשים מתבגרות, יותר רקומבינציה מתרחשת במהלך המיוזה (התהליך הסלולרי שמייצר ביצה). אצל גברים אין השפעת גיל.
יתר על כן הם ציינו כי אירועים כאלה נטו להתמקד במה שמכונה "נקודות חמות", מיקומים שבהם מוצלב זה מתרחש לעיתים קרובות. חלקן התגלו כספציפיות למגדר, כאשר נשים משתמשות באזורי רקומבינציה מסוימים לעתים קרובות יותר מאשר גברים (ולהיפך). השימוש באזורים אלה של רקומבינציה תכופה השתנה בין אנשים פרטיים, אך נראה שהוא נשמר בקרב משפחות, דבר המצביע על כך שהיקף דפוס הרקומבינציה יכול להיות בירושה.
מעניין כי ממצא של חברת הביוטכנולוגיה האיסלנדית deCODE genetics, המופיע גם במדע, שופך אור על אותה תצפית אחרונה. מניתוח רחב של גנום שבחן 300,000 SNPs ב- 20,000 אנשים, מדענים של deCODE הצליחו למצוא שני מיקומים בגן שנמצא בכרומוזום 4 ולקשר וריאציות בשני המקומות הללו לשיעור הרומבינציה.
"מה שמעניין ב- SNP הוא שלגרסאות יש השפעות הפוכות על המינים", אומר מנכ"ל deCODE קארי סטפנסון. על פי המחקר החדש, אחד המיקומים בגן, המכונה RNF212, קשור בשיעורים גבוהים של רקומבינציה אצל גברים, אך בשיעורים נמוכים אצל נשים; עבור הסמן האחר, ההשפעה המגדרית הפוכה.
"אם היית מתכנן מנגנון שישמור על שיעורים בגבולות [מסוימים] היית עושה בדיוק את זה," מסביר סטפנסון על הפרדיגמה המגדרית. "לדור אחד זה מוביל לשיעור רקומבינציה גבוה יותר; לדור הבא זה יוביל לשיעור רקומבינציה נמוך יותר.".
בסך הכל, שתי העמדות יכולות להסביר 22 אחוז מהשונות בשיעור רקומבינציה של גבר ו -6.5 אחוז מהשונות אצל נקבה, אומר המחקר.
למרות שמעט ידוע על RNF212, קיים גן אנלוגי הנמצא בנמטודות (Caenorhabditis elegans). סטפנסון מסביר: "אנחנו לא יודעים הרבה על זה באדם … [אבל] יש [אורטולוג ב C. elegans שנראה שיש לו תפקיד במכונות הרקומבינציה שם.".
לול משיקגו שיבח את מאמצי ה- DECODE וציין כי זהו המיפוי הראשון של גן המשפיע על רקומבינציה אצל יונקים. "אני יכול לדמיין שהשונות שאנו רואים אצל יחידים נגרמת בחלקה על ידי SNPs אלה", הוא אומר. "אני חושב שזה מהווה צעד גדול קדימה בקביעת אירועי הרקומבינציה האנושית."