ځای په ځای کېدونکی عنصر

ځای په ځای کېدونکی عنصر (په انګلیسي: Transposable Element یا TE)، ترانسپوزون یا ټوپ‌وهونکی جېن او یا هغه جېن چې د ځای په ځای کېدنې وړتیا لري، په DNA کې د نوکلیک اسید یوه لړۍ ده چې د جېنوم دننه خپل موقعیت بدلولای شي، ځیني وخت اوښتونونه رامنځ‌ته کوي یا بېرته راګرځوي او د حجرې جنتیکي اصلیت او د جېنوم اندازه اړوي. د ځای بدلون ډېري وخت د ورته جنتیکي مادې د تکثیر لامل ګرځي. باربارا مک‌کلینتوک د دغو جېنونو د کشفولو په پار، په ۱۹۸۳ز کال کې د نوبل جایزه ترلاسه کړه. په شخصي طبابت کې د دغه جېن اهمیت ورځ په ورځ زیاتېږي، او همدا راز، د زیات‌شمېر بُعدونو لرونکو فضاګانو کې ستونزمنو شننو او تحلیلونو ته په کتو سره، دغه جېن د ډېټا په تحلیل کې تر ډېره د پام وړ ګرځېدلی دی.^[۱]^[۲]^[۳]

ځای په ځای کېدونکي عناصر د جېنوم لویه برخه جوړوي او په یوکاریوتي حجره کې د DNA کتلې د لویې برخې لپاره دنده لري. که څه هم دغه عناصر «ځان‌اړي» دي، خو ډېرشمېر یې د جېنوم په کارکړنه او تکامل کې د اهمیت وړ ګڼل کېږي. سربېره پر دې، ترانسپوزونونه، د یوه ژوندي موجود دننه د DNA د اړولو په موخه د یوې وسیلې په توګه، د څېړونکو لپاره خورا ګټور دي.^[۴]

لږ تر لږه، دوه ډوله ځای په ځای کېدونکي عناصر شتون لري: I ډول، یا رتروترانسپوزونه، په ټولیزه توګه د معکوس ترانسکرپشن له‌لارې عمل کوي؛ په داسې حال کې چې II ډول، یا د DNA ترانسپوزونه، د درج او حذف لپاره اړین ترانسپوزېز پروټین کوډ کوي او ځینې یې د نورو پروټینونو لپاره هم د کوډ کولو عملیه ترسره کوي.^[۵]

کشف

باربارا مک‌کلینتوک، د نیویارک د کولډ سپرېنګ هاربر په لابراتوار کې، لومړني ځای په ځای کېدونکي عناصر په جوار (Zea mays) کې کشف کړل. د کشف پر مهال، مک‌کلینتوک د تجزیه شویو کروموزومونو لرونکو جوار بوټو باندې ازمایښتونه ترسره کول.^[۶]

د ۱۹۴۴-۱۹۴۵ز په ژمي کې، مک‌کلینتوک د جوارو هغه تخم چې د ځاني ګرده‌خپرونې عملیه یې بشپړه کړې وه، وکرل؛ یعنې د ګل تارونو (خامې) له بساک څخه خپله ګرده ترلاسه کړې وه. دغه زړي د داسې بوټو له یوه اوږده کتار څخه ترلاسه شوي وو چې ځاني ګرده‌خپرونه یې بشپړه شوې وه او د نهمو کروموزومونو په څوکو کې د څانګو د ماتېدنې لامل ګرځېدلي وو. څرنګه چې د جوارو بوټي په وده پیل وکړ، مک‌کلینتوک د پاڼو پر مخ د غیرعادي رنګونو نمونو ته ځیره شوه. د بېلګې په توګه: یوې پاڼې دوه بې‌رنګه پینې درلودلې چې اندازې یې تر ډېره یوشان وې او څنګ په څنګ د پاڼې پر مخ پرتې وې. مک‌کلینتوک داسې یوه فرضیه وړاندې کړه چې، د حجروي وېش پر مهال، ځانګړې حجرې خپلې جنتیکې مادې له لاسه ورکوي، په داسې حال کې چې ځینې نورې یې بایللې مادې بېرته ترلاسه کوي. سره له‌دې، د بوټو د اوسني او پخواني نسل د کروموزومونو پرتله کولو پر مهال، هغې وموندله چې د کروموزوم مشخصو برخو خپل موقعیت ته بدلون ورکړی. دغه ښکارنده د هغه مهال متداوله جنتیکي تیوري رد کړه، چې ګڼې جېنونه د یوه کروموزوم پر مخ په خپل موقعیت کې ثابت پاتې کېږي. مک‌کلینتوک وموندله چې جېنونه نه‌یوازې خوځېدلای شي، بلکې د ځانګړو چاپېریالي شرایطو له‌امله یا د حجرې د ودې بېلابېلو پړاوونو په اوږدو کې «ګُل» یا «روښانه» شي.^[۷]

همدا راز، مک‌کلینتوک وښودله چې د جېن اوښتونونه معکوس کېدلای شي. هغې د خپلو موندنو په هکله راپور په ۱۹۵۱ز کال کې وړاندې کړ او په ۱۹۵۳ز کې یې د خپلو کشفیاتو په تړاو، د «Genetics» په علمي ژورنال کې «د جوار په ټاکل شویو برخو کې د بې‌ثباتۍ القا» تر سرلیک لاندې مقاله خپره کړه.^[۸]^[۹]

په ۱۹۵۱ز کې د کولډ سپرېنګ هاربر په سمپوزیم کې، چېرې چې مک‌کلینتوک خپلې موندنې د لومړي ځل لپاره خپرې کړې، د هغې وینا له «مړې چوپتیا» سره مخ شوه. د ۱۹۶۰ او ۱۹۷۰ز لسیزو تر پایه پورې د هغې هڅې او فعالیت له پامه غورځېدلی ؤ، ترڅو چې «ځای په ځای کېدونکي عناصر» په باکتریا کې وموندل شول او د هغې موندنې بیاځلي کشف شوې. له لومړنۍ څېړنې څخه څه باندې دېرش کاله وروسته، مک‌کلینتوک په ۱۹۸۳ز کال کې، د ځای په ځای کېدونکو عناصرو د کشفولو په پار، په فزیولوجي یا طب کې د نوبل جایزه ترلاسه کړه.^[۱۰]^[۱۱]^[۱۲]

ډلبندي

ځای په ځای کېدونکي عناصر د ګرځنده جنتیکي عناصرو بېلابېلو ډولونو یو ډول ښیي. دغه عناصر، د ځای په ځای کېدنې میکانیزم له‌مخې، پر دوو ډلو وېشل کېږي: د کاپي او پېست ډله (د ځای په ځای کېدونکو عناصرو I ډول)، د کټ او پېست ډله (د ځای په ځای کېدونکو عناصرو II ډول).^[۱۳]

رتروترانسپوزون

I ډول ځای په ځای کېدونکي عناصر په دوو پړاوونو کې کاپي کېږي: لومړی، له DNA څخه RNA ته ترانسکرپت کېږي او تولید شوې RNA بیا DNA ته په معکوسه توګه ترانسکرپت کېږي. وروسته بیا، دغه کاپي شوې DNA بېرته جېنوم کې په یوه نوي موقعیت کې درج کېږي. د معکوس ترانسکرپشن عملیه د یوه معکوس ترانسکرپتېز په واسطه ګړندۍ کېږي، چې تر ډېره، د ځای په ځای کېدونکي عنصر له‌خوا کوډ کېږي. د رتروترانسپوزونونو ځانګړنې، د HIV په څېر رتروویروسونو ته ورته‌والی لري

رتروترانسپوزونه په ټولیزه توګه، پر درېیو اصلي ډلو باندې وېشل کېږي:

رتروترانسپوزونونه، له اوږدو وروستیو تکرارونو سره (LTR): چې د رتروویروسونو په څېر، معکوس ترانسکرپتېز کوډ کوي.
رتروترانسپوزونه، له اوږدو نوستلو (شیندل شویو) هستوي عناصرو سره (LINE، LINE-1 یا L1): چې معکوس ترانسکرپتېز کوډ کوي خو LTR نه‌لري او د RNA د II پولیمیرېز په واسطه ترانسکرپت کېږي.

لنډ نوستلي هستوي عناصر (SINE): چې معکوس ترانسکرپتېز نه‌کوډ کوي او د RNA د III پولیمیرېز په واسطه ترانسکرپت کېږي.

کولای شو رتروویروسونه هم د ځای په ځای کېدونکو عناصرو په توګه وانګېرو. د بېلګې په توګه:د یوې کوربه حجرې دننه DNA ته د رتروویروسي RNA له بدلون وروسته، نوې تولید شوې رتروویروسي DNA د کوربه حجرې په جېنوم کې مدغم کېږي. دغه مدغم شوې DNAګانې د «پروویروسونو» په نامه یادېږي. پروویروس د یوکاریوتي رتروترانسپوزون یوه ځانګړې شوې بڼه ده او کولای شي RNA ډوله منځګړي تولید کړي چې کېدای شي کوربه حجره پرېږدي او نورو حجرو ته سرایت وکړي. د رتروویروسونو او د پروکاریوتي ځای په ځای کېدونکو عناصرو د موقعیت بدلون دورې څه ناڅه سره ورته دي، چې د دغو دوو ترمنځ یوه لېرې اړیکه ښیي.

د DNA ترانسپوزونه

د II ډول ځای په ځای کېدونکو عناصرو د موقعیت بدلون «کټ او پېست» میکانیزم د RNA په یوه منځګړي کې شتون نه‌لري. د موقعیت بدلون لړۍ د څوګونو ترانسپوزېز انزایمونو له‌خوا ګړندۍ کېږي. ځیني ترانسپوزېزونه، په ناڅرګنده توګه، د DNA هر ډول هدف مکان سره نښلي، په داسې حال کې چې ځیني نور بیا د هدف څرګندو لړیو سره وصل کېږي. ترانسپوزېز د هدف سیمې یوه برخه په تدریجي بڼه غوڅوي او تېرې زیږې څوکې رامنځ‌ته کوي، د DNA ترانسپوزون غوڅوي او هدف له برخې سره یې سرېښوي. د DNA یو پولیمیرېز، د تېرو او زیږو څوکو له‌امله رامنځ‌ته شوې تشې ډکوي او د DNA لیګېز د قند-فاسفېت شمزۍ تړي. دا د هدف برخې د تکثیر لامل ګرځي او د DNA د ترانسپوزونو د درج برخې کېدای شي په لومړي سر کې د لنډو مستقیمو تکرارونو (په تدریجي بڼه د هدف DNA غوڅېدنه چې د DNA پولیمیرېز په واسطه ډکېږي) او وروسته بیا د معکوسو تکرارونو له‌لارې (چې د ترانسپوزېز په واسطه د ځای په ځای کېدونکي عنصر د غوڅېدنې لپاره د اهمیت وړ دي) معلومې شي.

د «کټ او پېست» ځای په ځای کېدونکي عناصر تکثیر کېدلای شي، که چېرې د هغو د موقعیت بدلون د حجرې د دورې په S پړاو کې پېښ شي، کله چې یوه مرستندویه برخه مخکې تر مخکي غبرگه خو د هدف یوه برخه لا غبرگه شوې نه‌وي. د هدف په برخه کې د دغه ډول تکثیر په پایله کې جېن تکثیر وکړي، چې د جېنوم په تکامل کې د اهمیت وړ ونډه لري. ^[۱۴]^[۱۵]

د DNA ټول ترانسپوزونه د «کټ او پېست» میکانیزم له‌لارې نه انتقالېږي. په ځینو حالتونو کې، د موقعیت داسې یو تکراري بدلون تر سترګو کېږي چې د هغه په ترڅ کې یو ترانسپوزون ځان د هدف په یوې نوې برخه کې تکراروي (د بېلګې په توګه: هلیترون).^[۱۶]

سرچينې

↑ Bourque G, Burns KH, Gehring M, Gorbunova V, Seluanov A, Hammell M, et al. (November 2018). "Ten things you should know about transposable elements". Genome Biology. 19 (1): 199. doi:10.1186/s13059-018-1577-z. PMC 6240941. PMID 30454069.
↑ McClintock B (June 1950). "The origin and behavior of mutable loci in maize". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 36 (6): 344–55. Bibcode:1950PNAS...36..344M. doi:10.1073/pnas.36.6.344. PMC 1063197. PMID 15430309.
↑ Wellinger, RE, et al. (2022). "A new challenge for data analytics: transposons". BioData Mining. 15 (9): 9. doi:10.1186/s13040-022-00294-x. PMC 8957154. PMID 35337342.
↑ Bucher E, Reinders J, Mirouze M (November 2012). "Epigenetic control of transposon transcription and mobility in Arabidopsis". Current Opinion in Plant Biology. 15 (5): 503–10. doi:10.1016/j.pbi.2012.08.006. PMID 22940592.
↑ Pray LA (2008). "Transposons: The jumping genes". Nature Education. 1 (1): 204.
↑ McGrayne SB (1998). Nobel Prize Women in Science: Their Lives, Struggles, and Momentous Discoveries (2nd ed.). Carol Publishing. p. 165. ISBN 978-0-9702256-0-3.
↑ کينډۍ:Harnvb
↑ کينډۍ:Harnvb
↑ McClintock B (November 1953). "Induction of Instability at Selected Loci in Maize". Genetics. 38 (6): 579–99. doi:10.1093/genetics/38.6.579. PMC 1209627. PMID 17247459.
↑ Ravindran, S. (2012). "Proceedings of the National Academy of Sciences Dec 2012, 109 (50) 20198-20199; DOI: 10.1073/pnas.1219372109". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (50): 20198–20199. doi:10.1073/pnas.1219372109. PMC 3528533. PMID 23236127.
↑ Des Jardins J (2010). The Madame Curie Complex: The Hidden History of Women in Science. Feminist Press at CUNY. p. 246. ISBN 978-1-55861-655-4.
↑ Fedoroff N, Botstein D, eds. (1 January 1992). The Dynamic Genome: Barbara McClintock's Ideas in the Century of Genetics. Cold Spring Harbor Laboratory Press. p. 2. ISBN 978-0-87969-422-7.
↑ Kapitonov VV, Jurka J (May 2008). "A universal classification of eukaryotic transposable elements implemented in Repbase". Nature Reviews. Genetics. 9 (5): 411–2, author reply 414. doi:10.1038/nrg2165-c1. PMID 18421312. S2CID 1275744.
↑ Young; et al. (2012). "Review of techniques and methods in replication and hybridization of transposable elements in vitro". Journal of Biomolecular Technology. 19 (18): 341–357.
↑ Madigan M, Martinko J, eds. (2006). Brock Biolog of Microorganisms (11th ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-144329-7.
↑ Kazazian HH, Moran JV (May 1998). "The impact of L1 retrotransposons on the human genome". Nature Genetics. 19 (1): 19–24. doi:10.1038/ng0598-19. PMID 9590283. S2CID 33460203.

[1] Bourque G, Burns KH, Gehring M, Gorbunova V, Seluanov A, Hammell M, et al. (November 2018). "Ten things you should know about transposable elements". Genome Biology. 19 (1): 199. doi:10.1186/s13059-018-1577-z. PMC 6240941. PMID 30454069.

[2] McClintock B (June 1950). "The origin and behavior of mutable loci in maize". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 36 (6): 344–55. Bibcode:1950PNAS...36..344M. doi:10.1073/pnas.36.6.344. PMC 1063197. PMID 15430309.

[3] Wellinger, RE, et al. (2022). "A new challenge for data analytics: transposons". BioData Mining. 15 (9): 9. doi:10.1186/s13040-022-00294-x. PMC 8957154. PMID 35337342.

[4] Bucher E, Reinders J, Mirouze M (November 2012). "Epigenetic control of transposon transcription and mobility in Arabidopsis". Current Opinion in Plant Biology. 15 (5): 503–10. doi:10.1016/j.pbi.2012.08.006. PMID 22940592.

[prayla-5] Pray LA (2008). "Transposons: The jumping genes". Nature Education. 1 (1): 204.

[McGrayne165-6] McGrayne SB (1998). Nobel Prize Women in Science: Their Lives, Struggles, and Momentous Discoveries (2nd ed.). Carol Publishing. p. 165. ISBN 978-0-9702256-0-3.

[McGrayne166-7] کينډۍ:Harnvb

[McGrayne167-8] کينډۍ:Harnvb

[9] McClintock B (November 1953). "Induction of Instability at Selected Loci in Maize". Genetics. 38 (6): 579–99. doi:10.1093/genetics/38.6.579. PMC 1209627. PMID 17247459.

[10] Ravindran, S. (2012). "Proceedings of the National Academy of Sciences Dec 2012, 109 (50) 20198-20199; DOI: 10.1073/pnas.1219372109". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (50): 20198–20199. doi:10.1073/pnas.1219372109. PMC 3528533. PMID 23236127.

[11] Des Jardins J (2010). The Madame Curie Complex: The Hidden History of Women in Science. Feminist Press at CUNY. p. 246. ISBN 978-1-55861-655-4.

[12] Fedoroff N, Botstein D, eds. (1 January 1992). The Dynamic Genome: Barbara McClintock's Ideas in the Century of Genetics. Cold Spring Harbor Laboratory Press. p. 2. ISBN 978-0-87969-422-7.

[13] Kapitonov VV, Jurka J (May 2008). "A universal classification of eukaryotic transposable elements implemented in Repbase". Nature Reviews. Genetics. 9 (5): 411–2, author reply 414. doi:10.1038/nrg2165-c1. PMID 18421312. S2CID 1275744.

[14] Young; et al. (2012). "Review of techniques and methods in replication and hybridization of transposable elements in vitro". Journal of Biomolecular Technology. 19 (18): 341–357.

[Brock-15] Madigan M, Martinko J, eds. (2006). Brock Biolog of Microorganisms (11th ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-144329-7.

[The_impact_of_L1_retrotransposons_o-16] Kazazian HH, Moran JV (May 1998). "The impact of L1 retrotransposons on the human genome". Nature Genetics. 19 (1): 19–24. doi:10.1038/ng0598-19. PMID 9590283. S2CID 33460203.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]

[۱۱]

[۱۲]

[۱۳]

[۱۴]

[۱۵]

[۱۶]