العلوم الحياتيةعلم الوراثة

تكثيف الحمض النووي

اقرأ في هذا المقال
  • مفهوم تكثيف الحمض النووي
  • تأثير الخصائص الفيزيائية الكيميائية ل(DNA) على النقل

مفهوم تكثيف الحمض النووي:

 

يعتمد تكثيف الحمض النووي بواسطة الأمينات المتعددة على تراكيز المواد المتفاعلة وعلى القوة الأيونية، وكذلك على وجود تعدد (polycations) الأخرى، حيث تم التوصل إلى استنتاج مماثل للتكثيف عن طريق الدهون الدهنية بالإضافة إلى ملاحظة أن (DOGS) ترسب ببطء من (DMEM) ولكن ليس من الماء أو محاليل كلوريد الصوديوم.

تم العثور على الظروف المثلى والمستقلة تقريبًا عن الوقت للارتباط في 150 ملي مولار من كلوريد الصوديوم أو في (DMEM) قلوي الأرض كاتيون في زوج قاعدة 10 ميكرومتر أو أقل من تركيز الحمض النووي، إذ أن كمية الدهون البيرمين اللازمة لنشاط (CAT) القوي 2-4 ميكرولتر من محلول 2 ملي ميكروغرام، لكل ميكروغرام بلازميد يتفق مع الملاحظة العامة لمستوى عتبة حول حيادية الشحنة للمركب.

حيث إن الحمض النووي المتكثف مع الجسيمات الشحمية الموجبة هو عامل فعال لترنسفكأيشن الخلايا حقيقية النواة، مع اهتمام كبير بالعلاج الجيني.

ضغط الحمض النووي:

 

وظيفة أخرى لللف الفائق تتضمن تكثيف الحمض النووي، حيث أن الكروموسوم البكتيري أطول بـ 1000 مرة من الخلية البكتيرية ويسمح الالتفاف الفائق بالنسخ والتكرار بالمضي قدمًا في المساحة الصغيرة المتاحة.

 

يتم تنظيم كروموسوم الإشريكية القولونية في حوالي 500 مجال فائق للبكتيريا معبأ بشكل وثيق، ويمكن أن يكون الحمض النووي ملفوفًا بشكل سلبي أو إيجابي، إذ تحتوي جميع البكتيريا الحقيقية على جيرازي ولفائف فائقة سالبة أعسر.

 

الكائنات الحية التي تنمو في درجات حرارة عالية بالقرب من نقطة غليان الماء وما فوقها لها جيروسكوب معكوس، والذي يقدم لفائف فائقة لمنع الحمض النووي من التحريف بالحرارة، الالتفاف السلبي هو شكل من أشكال الطاقة المحفوظة في الحمض النووي المغلق تساهميًا تحت الجرح.

 

تأثير الخصائص الفيزيائية الكيميائية ل(DNA) على النقل:

 

تتأثر عملية نقل الجينات إلى حد كبير بالتركيب الكيميائي للمبتدئين ومع ذلك، تحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائية أيضًا مصير نظام نقل الجينات، حيث تتضمن هذه الخصائص الحجم وشحنة السطح ومعدل تكثيف الحمض النووي للمركب، ويجب تحسينها للتغلب على حاجز بيولوجي معين.

 

تتمثل إحدى الصعوبات الرئيسية في عملية التحسين هذه في ملاحظة أن الخصائص الفيزيائية والكيميائية لها تأثيرات متناقضة اعتمادًا على خطوة نقل الجين المعينة، إذ أن معدل تكثيف الحمض النووي العالي مطلوب لامتصاص خلوي فعال من خلال الالتقام الخلوي والحماية من التدهور الأنزيمي ومع ذلك، من أجل التعبير الفعال يجب إزالة تكثيف جزيء الحمض النووي للسماح بالتعرف عليه بواسطة آلية النسخ.

 

إن دور الحجم وحالة التشكل للحمض النووي للامتصاص النووي غير مفهومة تمامًا، يحدث النقل إلى النواة  عبر (NPC) لمجموعة متنوعة من الجزيئات الكبيرة، بما في ذلك البروتينات والأحماض النووية، وبالنسبة لكليهما يبدو أن الاعتماد على الحجم هو موضوع مشترك.

 

في الواقع لوحظ الانتشار السلبي من خلال (NPC) للبروتينات الأصغر من 60 كيلو دالتون وأوليجودي نوكليوتيدات (ODN) أو شظايا الحمض النووي الصغيرة حتى 200 زوج قاعدي، ومع زيادة الحجم يصبح الانتشار أضعف، ولكن يمكن تعزيز التراكم النووي بشكل فعال من خلال الاستفادة من آلية الاستيراد النووي المعتمدة على (NLS)، وهذا يعني أن آلية الخلية تسرع فعليًا عملية نقل الجزيئات، والتي يمكن تصنيفها على أنها تسمح بامتصاص الطاقة النووية.

 

أظهرت دراسات الحقن المجهري الموسعة باستخدام شظايا الحمض النووي الخطية أن الحجم هو عامل رئيسي يحد من تنقل السيتوبلازم والانتقال إلى النواة، مما قد يؤدي إلى انحباس السيتوبلازم، وبالتالي إلى التدهور ومع ذلك، لا يزال من غير الواضح ما إذا كان الحجم هو أيضًا عامل مهم يحد من عمليات النقل داخل الخلايا للبلازميد (DNA) وخاصةً مجمعات الحمض النووي المستخدمة في أنظمة نقل العدوى.

 

يُعتقد أن الحمض النووي الدائري والفائق الالتفاف هو الشكل السائد للحمض النووي البلازميدي النشط، لذلك يتم تقليل قطرها الهيدروديناميكي بدرجة كبيرة مقارنةً بالحمض النووي الخطي، خاصةً عند استخدام عوامل تكثيف إضافي، علاوة على ذلك، فإنه يمكن توطين معقدات (DNA) الملتصقة في المنطقة المحيطة بالنواة بعد بضع ساعات من النقل، مما يشير إلى أن عددًا كبيرًا من جزيئات (DNA) البلازميد موضعية بشكل وثيق مع الغلاف النووي.

 

أخيرًا الجزيئات التي يشيع استخدامها في ترنسفكأيشن أصغر من 10 كيلو بايت وبالمقارنة، فإن فيروس (DNA) مثل فيروس الهربس البسيط 1 قادر على نقل جينوم 152 كيلو بايت عبر (NPC)، لذلك قد يفترض المرء أن عوامل إضافية تتجاوز قيود الحجم البسيطة تعيق التراكم النووي للبلازميد (DNA).

 

قد ينتمي (DNA) البلازميد إلى فئة من الجزيئات غير النافرة لامتصاص النواة، والتي طورت الخلية ضدها آليات للاستبعاد من النواة، وقد تشمل الآليات المحتملة الاحتفاظ السيتوبلازمي والتنظيم السفلي لنفاذية NPC والتصدير النووي السريع.

المصدر
كتاب علم الخلية ايمن الشربينيكتاب الهندسة الوراثية أحمد راضي أبو عربكتاب البصمة الوراثية د. عمر بن محمد السبيلكتاب الخلية مجموعة مؤلفين

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى