شبكة جينية تنظيمية
من ويكيبيديا، الموسوعة encyclopedia
شبكة الجين (أو الجينية) التنظيمية (بالإنجليزية: Gene regulatory network، واختصارًا: GRN) هي مجموعة من المنظمات الجزيئية المتفاعلة مع بعضها البعض ومع المواد الأخرى في الخلية للتحكم في مستويات التعبير الجيني للرنا المرسال والبروتينات التي تحدد بدورها وظيفة الخلية. تلعب الشبكة الجينية التنظيمية أيضًا دورًا مركزيًا في عملية التشكل الحيوي، عملية تخلق بنى الجسم، المركزية في علم الأحياء النمائي التطوري (إيفو-ديفو).
هذه المقالة بحاجة لصندوق معلومات. |
قد يتألف المنظم من الدنا، والرنا، والبروتين والمعقدات المكونة منها. يحدث التفاعل بشكل مباشر أو غير مباشر (من خلال الرنا المنسوخ أو البروتين المنقول). بشكل عام، يعمل كل جزيء رنا مرسال في صنع بروتين محدد (أو مجموعة من البروتينات). في بعض الحالات، يكون هذا البروتين بنيويًا، إذ يتراكم عند غشاء الخلية أو داخل الخلية ليضفي عليها خصائص بنيوية محددة. في حالات أخرى، يكون البروتين عبارة عن إنزيم، أي آلة ميكروية محفزة لرد فعل معين، مثل تفكيك مصدر الغذاء أو المادة السامة. تعمل بعض البروتينات بشكل حصري في تنشيط الجينات الأخرى، وتُعرف بعوامل النسخ التي تلعب دورًا رئيسيًا في الشبكات أو التسلسلات التنظيمية. تؤدي إلى تنشيط الجينات الأخرى عن طريق ارتباطها بمنطقة المحفز في بداية هذه الجينات، وبدء إنتاج بروتين آخر، وما إلى ذلك. تُعد بعض عوامل النسخ مثبطة.[1]
لدى الكائنات الحية وحيدة الخلية، تستجيب الشبكات الجينية للبيئة الخارجية، ما يحسن بقاء الخلية في بيئة معينة في وقت معين. بالتالي، عندما تجد خلية الخميرة نفسها في محلول سكري، تعمل على تنشيط الجينات لصنع الإنزيمات المسؤولة عن معالجة السكر وتحويله إلى كحول.[2] تمثل هذه العملية، التي نربطها مع صنع النبيذ، الطريقة التي تعيش عبرها خلية الخميرة، من خلال اكتساب الطاقة اللازمة للتضاعف، التي من شأنها تعزيز احتمال بقائها في الظروف العادية.
لدى الحيوانات عديدة الخلايا، تخضع السلاسل الجينية المتحكمة في شكل الجسم لنفس المبدأ.[3] ينتج عن كل انقسام خلية خليتين قد تختلفان في الجينات المنشطة وصنع البروتينات على الرغم من احتوائهما على الجينوم نفسه. تضمن «حلقة الارتجاع ذاتية الاستدامة» أحيانًا حفاظ الخلية على هويتها وتمريرها. تُعد آلية علم التخلق المستخدمة في تعديلات الكروماتين التي قد توفر الذاكرة الخلوية عن طريق منع النسخ أو السماح به غير مفهومة جيدًا. تتمثل الميزة الرئيسية للحيوانات عديدة الخلايا في استخدام مسارات التدرج المحدثة للتخلق، التي توفر نظام تحديد تموضع مسؤول عن إعلام كل خلية بمكانها في الجسم، ومن ثم نوع الخلية الذي ستتحول إليه. قد تغادر نواتج الجين المنشط في خلية واحدة هذه الخلية وتنتشر عبر الخلايا المجاورة، ثم تدخلها منشطة الجينات في حال وجودها فوق مستوى عتبة معين. بالتالي، تتعرض هذه الخلايا للتحفيز الذي يغير مصيرها، ما من شأنه توليد محدثات التخلق الأخرى التي تعيد إرسال الإشارات إلى الخلية الأصلية. قد تستخدم محدثات التخلق عبر المسافات الأطول عملية توصيل الإشارة النشطة. تتحكم مثل هذه الإشارات في التخلق، بناء مخطط الجسم من البداية عبر سلسلة من الخطوات المتتابعة. تتحكم أيضًا بالأجسام البالغة وتحافظ عليها عبر العمليات الارتجاعية، يؤدي فقدان هذا الارتجاع الناتج عن الطفرات إلى التكاثر الخلوي الملاحظ في السرطان. بالتوازي مع عملية بناء البنية، تنشط التسلسلات الجينية الجينات المسؤولة عن صنع البروتينات البنيوية التي تمنح كل خلية الخصائص الفيزيائية اللازمة.