Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » استقطاب الجينات (التجنيد)

استقطاب الجينات (التجنيد)

1990
  • Susumu Ohno
  • Joram Piatigorsky
  • Graeme Wistow
Laboratory scene depicting gene co-option in evolutionary genetics research.

(صورة توضيحية فقط)

الاستقطاب الجيني، أو تجنيد الجينات، هو العملية التطورية التي يُستخدم فيها جين أو شبكة من الجينات لأداء وظيفة جديدة، غالبًا في سياق نمو مختلف. تُعد هذه آلية أساسية لتطور سمات جديدة دون الحاجة إلى إنشاء جينات جديدة. على سبيل المثال، استُبعدت البروتينات البلورية، وهي البروتينات الهيكلية الشفافة لعدسة العين، من الإنزيمات الأيضية.

يُعدّ استغلال الجينات مثالًا قويًا على أن التطور أشبه بـ"مُجرِّب" لا بـ"مهندس". فبدلًا من تصميم مكونات جديدة من الصفر، يُعيد توظيف المكونات الموجودة. غالبًا ما تتضمن الآلية الجزيئية تغييرات في العناصر التنظيمية المجاورة (CREs) للجين. على سبيل المثال، قد تؤدي طفرة في أحد هذه العناصر إلى أن يُعبَّر عن جين كان يُعبَّر عنه سابقًا في الكبد فقط، ليُعبَّر عنه الآن في خلايا الجلد النامية. إذا وفّر نمط التعبير الجديد هذا ميزة ما، فقد يتم اختياره. لا يحتاج البروتين نفسه إلى التغيير في البداية؛ فموقعه وسياقه الجديدان يمنحانه وظيفة جديدة.

تُعدّ حالة كريستالينات العدسات مثالاً كلاسيكياً. فقد أظهرت الأبحاث التي أجراها بياتيغورسكي وويستو في ثمانينيات القرن الماضي أن العديد من بروتينات الكريستالين كانت إما متطابقة أو وثيقة الصلة بإنزيمات أيضية شائعة مثل لاكتات ديهيدروجينيز وأرجينينو سكسينات لياز. كانت هذه الإنزيمات موجودة بالفعل في الخلايا، وتصادف أن لها خصائص - الاستقرار والذوبان عند تركيزات عالية - جعلتها مناسبة لتكوين عدسة شفافة كاسرة. أدت طفرة تنظيمية إلى الإفراط الشديد في التعبير عنها في العين النامية، مما أتاح لها دورًا هيكليًا جديدًا. ومن الأمثلة الشهيرة الأخرى استخدام جين Distal-less، المستخدم في نمو الزوائد، لنقش بقع العين على أجنحة الفراشات.

UNESCO Nomenclature: 2411
– Evolution

يكتب

نظام مجرد

خلل

Substantial

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • نظرية سوسومو أونو للتطور عن طريق تضاعف الجينات
  • مفهوم التكيف الإضافي بقلم ستيفن جاي جولد وإليزابيث فربا
  • نموذج جاكوب-مونود لتنظيم الجينات (الأوبرون)
  • التطورات في تسلسل البروتين والكيمياء الحيوية
  • اكتشاف العناصر التنظيمية السيس

التطبيقات

  • شرح أصل الهياكل البيولوجية الجديدة مثل الريش والأطراف والعينين
  • فهم كيفية تطور السم في الثعابين من الإنزيمات الهضمية
  • علم الأحياء الاصطناعي, for engineering novel functions into existing genetic circuits
  • تطوير الأدوية، من خلال فهم كيفية قدرة البروتينات على أداء وظائف متعددة (العمل الإضافي)
  • تتبع التاريخ التطوري للسمات المعقدة

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • هندسة البكتيريا لأداء مهام أيضية جديدة عن طريق الاستفادة من الإنزيمات الموجودة في مسارات جديدة
  • designing ‘smart’ cancer therapies that co-opt a tumor’s own proteins for a cytotoxic function
  • إنشاء أجهزة استشعار حيوية عن طريق ربط العنصر التنظيمي لمسار واحد بمنتج بروتيني لمسار آخر
  • تطوير مواد قادرة على إصلاح نفسها عن طريق دمج الجينات المسؤولة عن التئام الجروح في المواد الحيوية البنيوية
  • هندسة النباتات لإنتاج الأدوية في أوراقها عن طريق الاستفادة من الإنزيمات الأيضية
  • creating novel vaccines by expressing viral antigens using the cell’s own highly-expressed ‘housekeeping’ genes
  • تصميم بوابات منطقية في علم الأحياء التركيبي باستخدام عوامل النسخ المُستخدَمة
  • developing new methods for bioremediation by recruiting الميكروبات enzymes to break down novel pollutants
  • إنشاء أنسجة اصطناعية بخصائص جديدة عن طريق إجبار التعبير عن البروتينات البنيوية المستغلة
  • identifying potential drug targets by searching for ‘moonlighting’ proteins with unknown secondary functions
ذات صلة بـ: استغلال الجينات، والتجنيد، والتكيف، والكريستالين، والتطور، والسمات الجديدة، وتنظيم الجينات، والعناصر التنظيمية المجاورة، والبعيد، وعلم الأحياء التطوري النمائي.

السياق التاريخي

استقطاب الجينات (التجنيد)

1983
1987
1990
1990
1990
1997
2000
1979
1983
1988
1990
1990
1997
2000
2008

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.