ما هو الجين المتنحي؟

مفهوم الجين المتنحي:

الجين هو مجرد مجموعة من التعليمات لصنع البروتين، حيث أنه البروتين الذي يقوم بكل العمل مما يمنح سمات مثل الشعر الأحمر أو العيون الزرقاء أو النمش، كما أن لدى كل فرد نسختين من كل الجينات – واحدة من الأم والأخرى من الأب، إذ أن كل نسخة تسمى أليل، ولا يجب أن يكون الأليلين للجين متماثلين، حيث يمكن أن تختلف التعليمات التي يحصل عليها الفرد من والدته قليلاً عن التعليمات التي يحصل عليها من والده، وهذه التعليمات المختلفة – أو الأليلات – ستنتهي بصنع بروتينات مختلفة قليلاً، وهذا هو المكان الذي تأتي منه المهيمنة والمتنحية.

بعض البروتينات مهيمنة فهي تتفوق على زملائها البروتينات، تمامًا كما يفوز الرياضيون المهيمنون على منافسيهم وأبسط حالة للأليلات السائدة والمتنحية، هي إذا كان أحد الأليل يصنع بروتينًا مكسورًا عندما يحدث هذا، عادة ما يكون البروتين العامل هو المسيطر، ولا يفعل البروتين المكسور أي شيء لذلك يفوز البروتين العامل.

الجينات المتنحية الجسدية:

تكون معظم الجينات لدى الفرد نسختان من كل جين ورثه من والداه، إذ يمكن أن تكون كل نسخة من الجين مختلفة عن الأخرى، على سبيل المثال قد تعطي نسخة واحدة عيونًا زرقاء بينما قد تمنح نسخة أخرى عيون بنية، إذن لون العيون هو المكان الذي تأتي فيه فكرة السيادة والمتنحية.

يعني المهيمن أن أحد الإصدارات يتفوق على الآخر، في مثال لون العيون الزرقاء والبنية يهيمن اللون البني على اللون الأزرق لذا ينتهي الأمر بعيون بنية، إن الطريقة التي يكتب بها الناس الصفات السائدة والمتنحية هي أن السائدة تحصل على حرف كبير بينما الحرف المتنحي حرف صغير،  لذلك بالنسبة للون العين البني هو B والأزرق b، ويكون لدى الناس نسختان من كل جين بحيث يمكنك أن تكون (BB  ،( Bb ، bb، BB وBb لهما عيون بنية، bb عينان زرقاء، إذ غالبًا ما تكون إصدارات الجينات مهيمنة لأن النسخة المتنحية لا تفعل شيئًا في الواقع، في مثال لون العين، فإن النسخة البنية من الجين تصنع صبغة تجعل عينك بنية اللون، ولكن النسخة الزرقاء لا تصنع صبغة زرقاء، وبدلاً من ذلك لا تصنع أي صبغة وتكون العين بدون صبغة زرقاء.

كما يمكن التخمين على الأرجح إذا كانت النسخة الزرقاء من جين لون العين قد صنعت صبغة فستحصل على مزيج من اللون البني والأزرق، وهناك بعض الحالات مثل هذه للناس، صفة الشعر هو أسهل طريقة لفهمه، حيث أن هناك نوعان من الجينات “نوع الشعر” مجعد ومستقيم، فإذا كان لديك نسختان من الإصدار المجعد فلديك شعر مجعد، وإذا كان لديك نسختان من الإصدار المستقيم فلديك شعر مفرود.

كذلك الشعر الأحمر هو مثال على الأليل المتنحي، حيث يوجد بروتين يسمى (MC1R) وأحد وظائفه المعتادة هو التخلص من الصبغة الحمراء عندما لا تعمل، وتحصل على تراكم من الصبغة الحمراء وينتهي الأمر بشعر أحمر، وكل ما يتطلبه الأمر للحفاظ على الشعر الأحمر هو القليل من بروتين (MC1R)، لذلك من السهل معرفة سبب تآكل الشعر الأحمر طالما أن هناك جين (MC1R) يعمل، فلن يكون لدى الفرد شعر أحمر بحيث البروتين العامل يلتقط الركود إذا كانت كلتا النسختين من الكود الجيني (MC1R) للبروتينات المكسورة فسيكون الشعر أحمر، وتساعد هذه الأنواع من الأليلات السائدة والمتنحية في شحمة أذن معلقة أو متصلة.

الجينات المتنحية الجسدية المرتبطة بـ PD:

تم اكتشاف العديد من الجينات المتنحية الجسدية المرتبطة بـ PD، وعلى الرغم من أن هذه الطفرات قد ثبت أنها تؤثر على وظيفة الميتوكوندريا إما بشكل مباشر أو غير مباشر، فإن الجينات التي حظيت بأكبر قدر من الاهتمام حتى الآن هي (PINK1) و(Parkin)، وكلاهما مسؤول عن معظم حالات PD المتنحية.

يحتوي (PINK1) على إشارة استهداف الميتوكوندريا عند الطرف N ومجال سيرين وثريونين كيناز في الطرف C في مواجهة العصارة الخلوية، وعلى الرغم من وجود جزء من (PINK1) أيضًا في العصارة الخلوية لتعزيز النمو الشجيري من خلال تعزيز النقل المتقدم للميتوكوندريا إلى التشعبات، فإن(PINK1) معروف بدوره في التخفيف، وعادة ما يتم الحفاظ على (PINK1) عند مستوى منخفض في الميتوكوندريا الصحية.

ومع ذلك في أولئك الذين يعانون من اضطراب الغشاء المحتمل يتراكم (PINK1) كامل الطول بسرعة في (OMM)، حيث يقوم بتجنيد (Parkin) من العصارة الخلوية إلى الميتوكوندريان، حيث أن باركين هو مركب (E3 ubiquitin ligase) متعدد الوظائف قادر على وضع علامات على اليوبيكويتين في البروتينات عند(K48) من أجل تدهور البروتوزوم أو عند(K63) لوظائف بيولوجية أخرى، (PINK1)، وبدرجة أقل باركين لهما أيضًا تأثير على انشطار وانصهار الميتوكوندريا.

تأثير الجينات المتنحية:

عادةً ما تتسبب الجينات المتنحية في فقدان وظيفة البروتين، ويمكن التأكد بشكل معقول من أن هذا هو الحال بالنسبة للباركين والوردي، حيث أن الثلاثة لديهم طفرات تنفصل عن المرض في إطار نموذج متنحي يمثل عمليات حذف كبيرة، وعلى سبيل المثال بالنسبة إلى (DJ-1) كانت إحدى الطفرات الأولى المبلغ عنها هي حذف إطار القراءة المفتوح للبروتين بالكامل، لذلك يمكن الأفتراض بشكل معقول أن الجينات المتنحية تتطلب تحديد الوظيفة الطبيعية للبروتينات المعنية ووصف ما يحدث عند فقدان هذه الوظيفة.

إن نماذج الضربة القاضية مفيدة في تحديد الأنماط الظاهرية المتعلقة بجينات فقدان الوظيفة، إذ أن هناك نهج إضافي يمكن أن يكون مفيدًا وهو استخدام مجموعة واسعة من الطفرات المتنحية المختلفة بخلاف تلك التي تكون ببساطة غير مستقرة أو عمليات حذف كبيرة، وإظهار أنها تفتقر جميعًا إلى خاصية معينة إما نشاط كيميائي حيوي أو نمط ظاهري مثل الحماية ضد إجهاد سام، وبهذه الطريقة يمكننا أن نكون أكثر ثقة في أن الوظيفة المحددة أو النمط الظاهري مناسب للأمراض البشرية.

هناك مثال على استخدام الضربات القاضية لتحديد المسارات يأتي من العمل على متماثلات ذبابة الفاكهة السوداء من وردي 1 وباركين، ففي الذبابة تؤدي أليلات فقدان الوظيفة لأي من الجينين إلى سلسلة من الأنماط الظاهرية المرتبطة بالعمر بما في ذلك عقم الذكور وانخفاض القدرة على الطيران، وفي المقابل يرتبط كل من هذه الأنماط الظاهرية بخلل وظيفي في الميتوكوندريا.

يبدو أن عقم الذكور ناتج عن فشل الحيوانات المنوية في التفرد أثناء تكوين الحيوانات المنوية، والذي يعتمد على تحول الميتوكوندريا، في حين أن عيوب الطيران تتعلق بتضخم الميتوكوندريا في الجهاز العضلي وموت الخلايا المبرمج للخلايا العضلية، بحيث ربما كان من المتوقع أن تكون الأنماط الظاهرية للميتوكوندريا لـ (PINK1)، والتي ثبت بالفعل أنها كيناز موجه من الميتوكوندريا، مع مجال كيناز الذي يواجه السيتوبلازم على غشاء الميتوكوندريا الخارجي.

كانت الأنماط الظاهرية للميتوكوندريا مثيرة للاهتمام للغاية بالنسبة للباركين، والتي تم اقتراح وجودها سابقًا إلى حد كبير في السيتوبلازم على الأقل في ظل الظروف القاعدية، حيث أن باركين هو بروتين (ubiquitin E3 ligase) المسؤول عن إضافة اليوبيكويتين إلى بروتينات الركيزة لكن أيا من الركائز المبلغ عنها هي بروتينات ميتوكوندريا نفسها.