معلومة

10.1 ب: الحمض النووي الجينومي والكروموسومات - علم الأحياء

10.1 ب: الحمض النووي الجينومي والكروموسومات - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يتكون جينوم الكائن الحي من مكمله الكامل للحمض النووي ، والذي يشفر الجينات التي تتحكم في خصائص الكائن الحي.

أهداف التعلم

  • اشرح أهمية الجينوم للكائن الحي

النقاط الرئيسية

  • يسمى الحمض النووي للخلية ، المعبأ كجزيء DNA مزدوج الشريطة ، جينومها.
  • في بدائيات النوى ، يتكون الجينوم من جزيء DNA مفرد مزدوج الشريطة على شكل حلقة أو دائرة. تسمى المنطقة في الخلية التي تحتوي على هذه المادة الوراثية بالنيوكليويد.
  • في حقيقيات النوى ، يتكون الجينوم من عدة جزيئات DNA خطية مزدوجة الشريطة. لكل نوع من حقيقيات النوى عدد مميز من الكروموسومات في نوى خلاياه.
  • تسمى الأزواج المتطابقة من الكروموسومات في كائن ثنائي الصبغيات الكروموسومات المتجانسة ، والتي لها نفس الطول ولها مقاطع نيوكليوتيد محددة تسمى الجينات في نفس المكان أو المكان بالضبط.
  • كل نسخة من زوج متماثل من الكروموسومات تنشأ من والد مختلف ، وبالتالي فإن الجينات نفسها ليست متطابقة.
  • الفرق بين تسلسلات الدنا في أزواج من الكروموسومات المتماثلة أقل من واحد بالمائة. الكروموسومات الجنسية ، X و Y ، هي الاستثناء الوحيد لهذه القاعدة لأن جيناتها مختلفة.

الشروط الاساسية

  • الجينوم: المعلومات الجينية الكاملة للخلية معبأة في شكل جزيء DNA مزدوج الشريطة
  • نووي: المنطقة ذات الشكل غير المنتظم داخل خلية بدائيات النوى حيث يتم توطين المادة الوراثية
  • الجين: وحدة وراثية. الوحدات الوظيفية للكروموسومات التي تحدد خصائص معينة عن طريق ترميز بروتينات معينة
  • كروموسوم: بنية في نواة الخلية تحتوي على DNA وبروتين هيستون وبروتينات هيكلية أخرى
  • المكان: موضع ثابت على كروموسوم قد يشغله جين واحد أو أكثر

الحمض النووي الجيني

قبل مناقشة الخطوات التي يجب أن تتخذها الخلية لتكرارها ، من الضروري فهم أعمق لبنية ووظيفة المعلومات الجينية للخلية. يسمى الحمض النووي للخلية ، المعبأ كجزيء DNA مزدوج الشريطة ، جينومها. في بدائيات النوى ، يتكون الجينوم من جزيء DNA مفرد مزدوج الشريطة على شكل حلقة أو دائرة. تسمى المنطقة في الخلية التي تحتوي على هذه المادة الوراثية بالنيوكليويد. تحتوي بعض بدائيات النوى أيضًا على حلقات أصغر من الحمض النووي تسمى البلازميدات وهي ليست ضرورية للنمو الطبيعي. يمكن للبكتيريا تبادل هذه البلازميدات مع بكتيريا أخرى ، وفي بعض الأحيان تتلقى جينات جديدة مفيدة يمكن للمتلقي إضافتها إلى الحمض النووي الصبغي. مقاومة المضادات الحيوية هي إحدى السمات التي تنتشر غالبًا عبر مستعمرة بكتيرية من خلال تبادل البلازميد.

في حقيقيات النوى ، يتكون الجينوم من عدة جزيئات DNA خطية مزدوجة الشريطة معبأة في كروموسومات. لكل نوع من حقيقيات النوى عدد مميز من الكروموسومات في نوى خلاياه. تحتوي خلايا جسم الإنسان على 46 كروموسومًا ، بينما تحتوي الأمشاج البشرية (الحيوانات المنوية أو البويضات) على 23 كروموسومًا لكل منهما. تحتوي خلية الجسم النموذجية ، أو الخلية الجسدية ، على مجموعتين متطابقتين من الكروموسومات ، وهو تكوين يُعرف باسم ثنائي الصبغيات. يستخدم الحرف n لتمثيل مجموعة واحدة من الكروموسومات ؛ لذلك ، يتم تعيين كائن ثنائي الصبغة 2n. تسمى الخلايا البشرية التي تحتوي على مجموعة واحدة من الكروموسومات الأمشاج ، أو الخلايا الجنسية. هذه هي البويضات والحيوانات المنوية ، وتسمى 1n ، أو أحادية العدد.

تسمى أزواج الكروموسومات المتطابقة في كائن ثنائي الصبغيات كروموسومات متجانسة ("نفس المعرفة"). الكروموسومات المتماثلة لها نفس الطول ولها مقاطع نيوكليوتيد محددة تسمى الجينات في نفس المكان أو المكان بالضبط. تحدد الجينات ، وهي الوحدات الوظيفية للكروموسومات ، خصائص أو سمات معينة عن طريق ترميز بروتينات معينة. على سبيل المثال ، لون الشعر هو سمة يمكن أن تكون أشقر أو بني أو أسود.

كل نسخة من زوج متماثل من الكروموسومات تنشأ من والد مختلف ؛ لذلك ، فإن الجينات نفسها ليست متطابقة. يرجع تباين الأفراد داخل النوع إلى التركيبة المحددة للجينات الموروثة من كلا الوالدين. حتى التسلسل المتغير قليلاً للنيوكليوتيدات داخل الجين يمكن أن يؤدي إلى سمة بديلة. على سبيل المثال ، هناك ثلاثة تسلسلات جينية محتملة على الكروموسوم البشري ترمز لفصيلة الدم: التسلسل A ، التسلسل B ، والتسلسل O. نظرًا لأن جميع الخلايا البشرية ثنائية الصبغيات تحتوي على نسختين من الكروموسوم الذي يحدد فصيلة الدم ، فصيلة الدم ( سمة) التي يتم من خلالها وراثة نسختين من جين العلامة. من الممكن أن يكون لديك نسختان من نفس التسلسل الجيني على كل من الكروموسومات المتجانسة ، مع واحدة على كل منهما (على سبيل المثال ، AA ، BB ، أو OO) ، أو تسلسلين مختلفين ، مثل AB ، AO ، أو BO.

تساهم الاختلافات الطفيفة في السمات ، مثل فصيلة الدم ولون العين واليدين ، في التنوع الطبيعي الموجود داخل النوع. ومع ذلك ، إذا تمت مقارنة تسلسل الحمض النووي بالكامل من أي زوج من الكروموسومات البشرية المتجانسة ، فإن الفرق يكون أقل من واحد بالمائة. الكروموسومات الجنسية ، X و Y ، هي الاستثناء الوحيد لقاعدة توحيد الكروموسوم المتماثل. بخلاف كمية صغيرة من التماثل الضروري لإنتاج الأمشاج بدقة ، تختلف الجينات الموجودة في الكروموسومات X و Y.


11 الجينوم

إن استمرارية الحياة من خلية إلى أخرى لها أساسها في تكاثر الخلايا عن طريق دورة الخلية. دورة الخلية عبارة عن تسلسل منظم للأحداث في حياة الخلية من انقسام الخلية الأصل المفردة لإنتاج خليتين جديدتين ، إلى الانقسام اللاحق لتلك الخلايا الوليدة. يتم حفظ الآليات المشاركة في دورة الخلية بشكل كبير عبر حقيقيات النوى. الكائنات الحية المتنوعة مثل الطلائعيات والنباتات والحيوانات تستخدم خطوات مماثلة.


الحمض النووي والكروموسومات والجينوم

الحمض النووي والكروموسومات والجينوم هي ثلاثة مصطلحات مترابطة تمثل التركيب الجيني للكائنات الحية. يوجد الجينوم داخل نواة الخلية ويتضمن كلاً من الكروموسومات والحمض النووي.

أفضل طريقة للتمييز بين هذه المصطلحات الثلاثة المترابطة هي البدء من المصطلح "الأصغر" والانتقال إلى أعلى. وبالتالي ، فإن الحمض النووي هو المستوى الأساسي ضمن شجرة المصطلحات الجينية.

يتكون الحمض النووي من نيوكليوسيدات مرتبطة ببعضها البعض بروابط هيدروجينية ويتم استراتها إلى مجموعات الفوسفات. تحتوي هذه النيوكليوسيدات على قاعدة نيتروجينية وسكر ديوكسيريبوز. هناك أربع قواعد نيتروجينية محتملة: الأدينين والجوانين والثايمين والسيتوزين. يتشابه الأدينين والجوانين في التركيب ويطلق عليهما البيورينات ، في حين أن الثايمين والسيتوزين هما بيريميدين.

علاوة على ذلك ، يتكون كل جزيء DNA من خيطين مضادين متوازيين. يتكون كل خيط فردي من نيوكليوسيدات متصلة ويرتبط الخيطان بواسطة روابط هيدروجينية تربط القواعد النيتروجينية معًا. يتم إقران قواعد الأدينين والثايمين معًا ويتم الاحتفاظ بها بواسطة رابطتين هيدروجينيتين ، في حين يتم إقران السيتوزين مع الجوانين ويتطلب ثلاث روابط هيدروجينية. بمجرد الترابط معًا ، تخلق خيوط الحمض النووي بنية حلزونية ، انظر شكل 1.

شكل 1. يمثل هذا الرقم خيطًا من الحمض النووي. تم التقاط هذه الصورة من http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Difference_DNA_RNA-EN.svg وتم تعديلها.

بعد الحمض النووي ، يكون المستوى التالي هو الكروموسوم ، والذي يتكون من امتدادات طويلة من الحمض النووي والتي تتكثف بإحكام شديد معًا. تتكاثف الكروموسومات باستمرار بتأثير البروتينات المرتبطة بها. في الأساس ، ينقسم الحمض النووي إلى كروموسومات ، على الرغم من أن هذا العدد يختلف لكل كائن حي. على سبيل المثال ، لدى البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، بينما يمتلك الحمار 62 زوجًا من الكروموسومات.

الجينوم هو أكبر وحدة وراثية. تم العثور على الجينوم داخل نواة الخلية ويتكون من مجموعة كاملة من الكروموسومات. توجد الجينومات في الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة وبعض العضيات. ومع ذلك ، فإن تعقيد الجينوم يختلف. من الواضح أن الحمض النووي والكروموسومات والجينوم هي ثلاثة مصطلحات مرتبطة ارتباطًا وثيقًا.


علم الجينوم الافتراضي

مصطلح الجينوم صاغه عالم النبات الألماني هانز وينكلر عام 1920. مزيج من الكلمتين الجين والكروموسوم ، الجينوم هو مجموعة الجينات الموجودة في واحد أو أكثر من الكروموسومات التي تحدد الكائن الحي. تم توسيع مفهوم الجينوم ليعني التسلسل الكامل لنيوكليوتيدات الحمض النووي أو "الحروف" (ATGC) التي تؤلف المعلومات الجينية داخل مجموعة كروموسومات الكائن الحي ، أو كل جيناته. تسلسل الجينوم الكامل متاح الآن للبشر والعديد من النباتات والحيوانات. مع وجود هذه المعلومات في متناول اليد ، فإن الخطوة التالية هي أن يفهم العلماء الوظائف الفسيولوجية لآلاف الجينات التي لا يُعرف عنها سوى القليل خارج تسلسلها. في هذا المعسكر عبر الإنترنت ، سيستخدم المشاركون تعديلات منزلية جديدة للتقنيات الحائزة على جائزة نوبل ، بالإضافة إلى التقنيات المعتمدة على الكمبيوتر لتحليل المكونات الجينية للبشر والنباتات. الطلاب سوف:

  • عزل الحمض النووي الخاص بهم لاستكشاف الأشكال الجينية المتعددة والتعرف على أصول الإنسان والهجرة
  • إجراء تفاعلات تفاعل البوليميراز المتسلسل متساوي الحرارة مع الحمض النووي الخاص بهم لتحديد وجود أو عدم وجود عنصر قابل للنقل يمكن استخدامه لفهم ترددات الأليل وعلم الوراثة السكانية
  • عزل الحمض النووي من الأطعمة الشائعة لاختبار PCR الذي سيشير إلى التعديلات الجينية و
  • استخدام أدوات المعلوماتية الحيوية عبر الإنترنت لمقارنة تسلسل الحمض النووي والمعلومات المتعلقة بالتعدين من قواعد بيانات الحمض النووي.

  • الصفوف: الالتحاق بالصف 11-12 وتسجيله علوم الحمض النووي أو AP علم الأحياء (مطلوب وثائق من المدرسة)
  • الإثنين ، الأربعاء ، الجمعة 9:30 صباحًا - 12:00 مساءً أو 1: 00–3: 30 مساءً ، على مدار أسبوعين ، يتم تقديم جلسة واحدة
  • 7 تشرين الثاني (نوفمبر) - 19 كانون الأول (ديسمبر) ، أيام السبت من 1:00 إلى 3:30 مساءً ،
    6 فصول ، 11/7 ، 11/14 ، 11/21 ، 12/5 ، 12/12 ، 12/19 (بدون فئة 11/28)
  • يُطلب من الطلاب أن ينزلوا أو يشحنوا طوال الليل (USPS / FedEx / UPS) عينات الحمض النووي الخاصة بهم إلى Dolan DNALC في كولد سبرينغ هاربور بعد الفصل الأول من المخيم. يتحمل الطالب وعائلته تكلفة الشحن.
  • 550 دولارًا لكل طالب يعيش, $350 على الطلب
  • متوفرة:

© حقوق الطبع والنشر 2020 Cold Spring Harbour Laboratory DNA Learning Center. كل الحقوق محفوظة.


الكروموسومات

يبدأ هذا الدرس بمقارنة بين كروموسومات بدائيات النوى وكروموسومات حقيقيات النوى ومقدمة لمفهوم النوى ثنائية الصبغيات وأحادية الصبغيات. يقدم النشاط الثاني استخدام قواعد البيانات لمقارنة أعداد الكروموسومات للأنواع المختلفة وموقع الجينات داخل الأنواع المختلفة ، بما في ذلك السيتوكروم أوكسيديز ج. النشاط الأخير هو مقابلة قصيرة مع John Cairnes الذي طور التصوير الشعاعي الذاتي لقياس طول الكروموسوم ووصف أولاً بنية الكروموسومات البكتيرية.

وصف الدرس

توجيه الأسئلة

  • كيف يتم ترتيب الحمض النووي في بدائيات النوى وحقيقيات النوى؟
  • كم عدد الكروموسومات الموجودة في حقيقيات النوى؟

نشاط 1 كروموسومات بدائيات النوى وحقيقيات النوى

هيكل كروموسومات بدائيات النوى وحقيقيات النوى. شاهد المقدمة القصيرة التالية حول بنية ووظيفة الكروموسومات حقيقية النواة.

ادرس هذه البطاقات التعليمية للنقاط الرئيسية حول الجينات والكروموسومات.

النشاط 2: قواعد البيانات وعدد الكروموسومات في الأنواع المختلفة

انقر فوق الروابط الموجودة على كل من الأسماء ذات الحدين أدناه لمعرفة حجم الجينوم لهذه الأنواع ومقارنة أرقام الكروموسومات ثنائية الصبغيات.

روابط متصفح الجينوم لخمسة أنواع

ترتبط الارتباطات التشعبية الموجودة على كل اسم بصفحة النمط النووي في محرك بحث قاعدة بيانات Ensembl.org من Wellcome Sanger ، وتؤدي الارتباطات التشعبية الموجودة على كل اسم إلى صفحة النمط النووي في متصفح قاعدة بيانات Ensembl.org من Wellcome Sanger.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/browse/ يمكن استخدام هذه الصفحة للعثور على أحجام الجينوم في الدليل

http://www.ensembl.org هذا متصفح أفضل للجينوم ، يمكنك حتى التكبير لرؤية الأزواج الأساسية. كما أن لديها نباتات وأنواع لافقارية على http://ensemblgenomes.org/

شاهد هذا الفيديو وفكر في السؤال ،

& quot ؛ هل ستخلق قواعد البيانات هذه وتقنيات التسلسل الجديدة اليوم عالماً أفضل للغد؟ & quot

النشاط 3 جون كيرنز والتصوير الشعاعي الذاتي

توضح هذه الرسوم البيانية كيف تم تطوير نموذج تكرار الحمض النووي في خلية بدائية النواة لشرح العملية. لم تكن هذه العملية ملحوظة حتى أجرى جون كيرنز تجاربه. تستند الرسومات على الفهم النظري ،

يُظهر الرسم البياني الموجود على اليسار تمثيلًا تخطيطيًا لنظرية تكرار الحمض النووي في كروموسومات بدائيات النوى ويظهر التصوير الشعاعي الذاتي الذي أنتجه جون كيرنز على اليمين جزيء من الحمض النووي للإشريكية القولونية. تدعم البيانات التجريبية النظرية.


الصور: ندوة CSHL 1963

في ورقته البحثية لعام 1963 & quot؛ الكروموسوم البكتيري وطريقة تكاثره كما يتضح من التصوير الشعاعي الذاتي & quot ، أظهر كيرنز بواسطة التصوير الشعاعي الذاتي أن الحمض النووي لبكتيريا Escherichia coli كان جزيءًا واحدًا يتم استنساخه في موضع متحرك (شوكة النسخ المتماثل) حيث يتم تصنيع الخيوط.

عند إجراء مقابلة حول هذه التجارب ، علق كيرنز ، & quot ؛ قلت لنفسي ، أنا أعرف التصوير الشعاعي الذاتي ، فلماذا لا أرى ما إذا كان بإمكاني قياس طول هذه الجزيئات باستخدام هذه التقنية؟ وقمنا ببعض العمليات الحسابية الصغيرة وقرروا أنه يجب أن يكون ذلك ممكنًا وسيستغرق تصوير الفيلم شهرين فقط. وهذا ما فعلته في Cold Spring Harbour & quot

من الجدير بالذكر أن التصوير الشعاعي الذاتي أصبح أداة أساسية في تسلسل الجينات في الثمانينيات ولا يزال قيد الاستخدام اليوم في شكل معدل في المختبرات الجينية حول العالم.


الجينوم الفيروسي | كروموسوم

تعد الفيروسات فئة خاصة من العوامل المعدية الصغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها إلا تحت المجهر الإلكتروني. كاملة & # 8220 الجسيمات الفيروسية & # 8221 أو & # 8220virion يتكون من كتلة من المادة الوراثية (DNA أو RNA) محاطة بغلاف بروتيني وأحيانًا بغلاف غشائي إضافي.

لا تحتوي الفيروسات على السيتوبلازم ولا تظهر أي نمو أو نشاط أيضي. ولكن عندما تدخل مادتهم الجينية في خلية مضيفة مناسبة ، يحدث تكرار تخليق البروتين الخاص بالفيروس للكروموسوم الفيروسي ، تستخدم هذه العمليات كلاً من الإنزيمات الخلوية (للمضيف) والإنزيمات الفيروسية.

على أساس الكائنات الحية المضيفة ، تنقسم الفيروسات إلى ثلاث مجموعات رئيسية:

السمات المورفولوجية للفيروسات:

يتم وضع الكروموسوم الفيروسي داخل غلاف بروتيني يسمى قفيصة. يسمى الكروموسوم الفيروسي وغلافه البروتيني معًا nucleocapsid. تختلف الفيروسات اختلافًا كبيرًا في سماتها المورفولوجية (الجدول 5.4).

1. فيريونات إيكوساهدرا:

قفيصتها هي عشرونية الوجوه ، أي أن الفيريون هو متعدد السطوح منتظم مع 20 وجهًا مثلثيًا و 12 زاوية. ومن الأمثلة على ذلك ، الفيروسات الغدية والعاثية φX174.

2. فيريونات حلزونية:

يتم وضع الحمض النووي لمثل هذه الفيروسات في قفيصة أسطوانية على شكل قضيب تشكل بنية حلزونية ، على سبيل المثال ، TMV ، عاثية M13.

3. في بعض الحالات ، يكون النوكليوكابسيد عبارة عن عشري الوجوه بينما في حالات أخرى يكون حلزونيًا في بعض المكونات. يتم تغليف هذه الفيروسات.

لا تحتوي هذه الفيروسات على قفيصة يمكن التعرف عليها بوضوح. يوجد الحمض النووي الفيروسي في وسط القشرة المكونة من جزيئات البروتين. بعض الأصداف معقدة بينما البعض الآخر بسيط. في الهربس ، وهو فيروس حيواني يحتوي على الحمض النووي كمادة وراثية ، يبلغ قطر القفيصة 1000 ألف وهو محاط أيضًا بمغلف يجعل قطره 1500 ألف. (الشكل 5.19).

الكابسيد هو وضع الوحدات الفرعية البروتينية (القفيصية) التي تشكل عشري الوجوه.

تمتلك البكتيريا هياكل معقدة نسبيًا: فهي تحتوي على رأس وذيل ولوحة قاعدة والعديد من ألياف الذيل (الشكل 5.20). الرأس سداسي الأضلاع (جانب جانبي) ويحتوي على الحمض النووي الفيروسي. يحتوي الذيل على أنبوب أساسي محاط بغمد. في نهاية الذيل ، توجد صفيحة قاعدية بها 6 أشواك تخرج منها 6 ألياف ذيل.

في وقت الإصابة ، ترتبط ألياف الذيل بمواقع مستقبلات محددة على الخلية المضيفة. يتم سحب اللوحة الأساسية إلى سطح الخلية ويحدث تقلص غلاف الأنبوب جنبًا إلى جنب مع إزالة سدادة اللوحة الأساسية. يخترق قلب الذيل جدار الخلية الذي أضعفته بعض الإنزيمات المتحللة بالماء الموجودة في العاثية والذيل الفيروسي. يدخل الحمض النووي إلى الخلية المضيفة من خلال الأنبوب الأساسي للذيل.

في حالة فيروس موزاييك التبغ (تتكاثر TMV في خلايا نبات التبغ) وبعض الفيروسات البكتيرية الصغيرة (على سبيل المثال ، F2 ، R17 ، QB) ، يحتوي غلاف البروتين على نوع واحد من البروتين. يتم ترتيب جزيئات البروتين إما في تناظر حلزوني أو تناظر تكعيبي.

يحتوي غلاف TMV على حوالي 2150 جزيء بروتين متطابق ، كل جزيء له وزن جزيئي قدره 17000. يتم ترتيب هذه الجزيئات حلزونيا حول جينوم الحمض النووي الريبي الذي يحتوي على 6000 نيوكليوتيد.

تسمى الفيروسات التي تتلف أو تعطل الخلية المضيفة بعد الإصابة بالفيروسات اللايتية. أثناء العدوى ، يتم حقن الحمض النووي في الخلية المضيفة. ثم يتم تصنيع الإنزيمات المطلوبة لتكرار الحمض النووي الفيروسي بحيث يحدث تكرار الحمض النووي لإنتاج نسخ عديدة من الكروموسوم الفيروسي.

يتم تصنيع مكونات البروتين في الكابسيد في مراحل لاحقة مما يؤدي إلى تكوين رؤوس وذيول ثم يتم تعبئة الحمض النووي الفيروسي في الرؤوس. في النهاية ، يتمزق جدار الخلية ويتم إطلاق جزيئات الملتهمة (الشكل 5.21).

الفيروسات اللايسوجينية (العاثيات المعتدلة):

يتضمن Lysogeny علاقة تكافلية بين العاثية المعتدلة ومضيفها البكتيري. يتم إدخال الكروموسوم الفيروسي في الكروموسوم البكتيري ، حيث يبقى ويتكاثر مع الأخير. يُطلق على الحمض النووي الفيروسي المدمج في الجينوم البكتيري اسم طليلي الفيروس أو prophage (الشكل 5.22). البكتيريا التي تحتوي على نبتة محصنة ضد العدوى بنفس الفيروس.

الكروموسومات الفيروسية:

تحتوي الفيروسات إما على DNA أو RNA كمادة جينية. قد تكون هذه الأحماض النووية إما مفردة أو مزدوجة تقطعت بهم السبل (الجدول 5.5). قد تحتوي الفيروسات الصغيرة على 3 كيلو بايت (كيلو بايت = ، كيلو بايت = 1000 قاعدة) ، بينما يمكن أن تحتوي الفيروسات الكبيرة على حوالي 300 كيلو بايت. في جينومهم. وبالتالي فإن عدد الجينات في الجينوم الفيروسي قد يختلف من 3 إلى مئات فقط. الفيروسات القهقرية ثنائية الصبغيات (لها نسختان من الجينوم لكل قفيصة) ، في حين أن البقية أحادية العدد.

تمتلك العديد من الفيروسات DNA مزدوج الشريطة كمادة وراثية. يتم تعديل التركيب الأساسي للفيروسات المختلفة مما يؤدي إلى تغيير الخصائص الفيزيائية للحمض النووي مثل درجة حرارة الانصهار وكثافة الطفو في كلوريد السيزيوم (CsCl) إلخ.

في بعض الفيروسات مثل. يتم تعديل T- حتى coliphages ، السيتوزين (C) إلى 5-هيدروكسي ميثيل- سيتوزين (HMC). في بعض الحالات ، يتم تحويل الثايمين إلى 5-هيدروكسي-ميثيل يوراسيل أو 5-دي-هيدروكسي ميثيلوراسيل ، على سبيل المثال ، في B. subtilisbacteriophges. يتم تغيير بعض الخصائص الفيزيائية للحمض النووي ، مثل كثافة الطفو في CsCl أو درجة حرارة الانصهار بسبب هذه البدائل.

تحتوي بعض الفيروسات على دنا خطي ، بينما يحتوي البعض الآخر على دنا دائري (دوري) (الجدول 5.5). في حالة العاثية لامدا (λ) ، يمكن أن يوجد الحمض النووي في كل من الأشكال الخطية والدورية. عند عزله عن جسيم فيروسي ، يكون DNA λ خطيًا ، ولكن عندما يدخل في الخلية المضيفة ، يصبح دائريًا. ومع ذلك ، فإنه يدخل في الخلية المضيفة في شكلها الخطي.

الكروموسوم A. هو جزيء DNA مزدوج الشريطة يحتوي على 47000 نيوكليوتيد يبلغ طوله 17 م. يوجد إسقاط أحادي الجديلة لـ 12 نيوكليوتيد في كل طرف 5 & # 8242- هذه الإسقاطات مكملة لبعضها البعض وبالتالي تسمى نهايات متماسكة.

هذه النهايات المتماسكة مسؤولة عن دوران الكروموسوم. يحمي دوران الكروموسوم من التدهور بواسطة نوكليازات المضيف. علاوة على ذلك ، لا يمكن للحمض النووي الخطي أن ينسخ الدائرية بشكل نباتي ، وبالتالي يوفر ميزة في التكرار أيضًا.

يحدث الحمض النووي أحادي السلسلة في عاثيات صغيرة جدًا (الجدول 5.4). يُطلق على الحمض النووي أحادي الجديلة الموجود في الفيريون اسم الخيط الموجب (+) كقاعدة عامة ، يوجد فقط حبلا موجب (+) في جزيئات الملتهمة. ومع ذلك ، في الفيروسات المرتبطة بالغدة ، يوجد شريان مكملان في فيريونات مختلفة. يحتوي الحمض النووي أحادي السلسلة على تسلسلات متكررة مقلوبة تشكل دبابيس الشعر. تلعب هياكل دبوس الشعر دورًا مهمًا في تدوير الخيوط الخطية وفي التكرار.

تم العثور على الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة في العديد من فيروسات عشرونية الوجوه للحيوانات والنباتات. يتم تجزئة جينومات هذه الفيروسات (الجدول 5.5). قد يتم توصيل المقاطع المختلفة امتدادات قصيرة من أزواج القاعدة. يحدث نسخ كل جزء بشكل منفصل والإنزيم المتضمن هو & # 8220Double-stranded RNA transcriptase & # 8221. ينتج كل مرنا ، عند الترجمة ، سلسلة بولي ببتيد منفصلة.

الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة هو المادة الوراثية في عدد من الفيروسات (الجدول 5.5). تحتوي بعض الفيروسات على جزيء واحد من الحمض النووي الريبي في جينومها ، بينما تحتوي بعض الفيروسات الأخرى على عدة شرائح ، على سبيل المثال ، يحتوي فيروس الأنفلونزا على 8 أجزاء. تحتوي الفيروسات على خيوط موجبة (+) أو سلبية (-) من الحمض النووي الريبي في كبسولاتها.

يُطلق على حبلا الحمض النووي الريبي الفيروسي الذي يعمل كرنا مرنا في الخلية المضيفة اسم الخيط الموجب (+) أو الخيط الموجب. جينومات الحمض النووي الريبي لفيروسات الحيوانات لها غطاء في 5 & # 8242 نهاية وتسلسل بولي (A) في 3 & # 8242 نهاية. ومع ذلك ، في Picornavirus RNA ، يوجد تسلسل خاص في الطرف 5 & # 8242 الذي يرتبط به بروتين صغير تساهميًا.

تمتلك جينومات الحمض النووي الريبي لفيروسات النبات غطاءً عند الطرف 5 & # 8242 لكنها لا تحتوي على بولي (A) في نهايتها 3 & # 8242-نهايتها 3 & # 8242 تشبه الحمض الريبي النووي النقال. يحتوي كل جسيم من الفيروسات القهقرية على نسختين من خيط RNA (+) الذي يمثل الجينوم الخاص به ، ويتم تجميع هذه النسخ معًا بالقرب من النهاية 5 & # 8242.

لا تحتوي هذه الحمض النووي الريبي على غطاء ولكنها تنتهي في نوكليوزيد ثلاثي الفوسفات في نهاياتها 5 & # 8242. هذه الخيوط لا تعمل مباشرة مثل mRNA. بدلاً من ذلك ، يتم نسخها بواسطة الإنزيم & # 8220single-stranded RNA transcriptase & # 8221 الموجود في الفيريون ، لإنتاج الرنا المرسال.

تغليف الأحماض النووية في الفيروسات:

الجينوم الفيروسي (DNA / RNA) معبأ بإحكام في غلاف البروتين (قفيصة). كثافة الحمض النووي في غلاف البروتين أعلى من 500 مجم / مل ، وهو أكبر بكثير من كثافة الحمض النووي في الكائنات الحية الأخرى. على سبيل المثال ، تبلغ كثافة الحمض النووي في البكتيريا حوالي 10 مجم / مل ، بينما في النواة حقيقية النواة ، تبلغ حوالي 100 مجم / مل. هذا يدل على أن الحمض النووي معبأ بإحكام شديد في الجزيئات الفيروسية.

المادة الوراثية لـ TMV عبارة عن RNA أحادي السلسلة يحتوي على 6400 نيوكليوتيد ، بطول 2 مساءً. يتم تعبئة هذا الحمض النووي الريبي في حجرة على شكل قضيب بحجم 0.3 × 0.008 مساءً. تحتوي الفيروسات الغدية على دنا مزدوج الشريطة بطول 11 م يتكون من 35000 نقطة أساس: يتم تعبئتها في قفيصة من النوع عشري الوجوه بقطر 0.07 م.

يحتوي Phage T4 على جزيء DNA مزدوج الشريطة طويل جدًا (55 م) يحتوي على 170000 نقطة أساس. الكابسيد الذي يحتوي على هذا الحمض النووي الطويل نوعًا ما هو عشري الوجوه بأبعاد 1.0 × 0.065 م. على عكس النواة حقيقية النواة والنووية البكتيرية ، فإن حجم القفيصة معبأ بالكامل بالحمض النووي.

يحدث تغليف الحمض النووي لتكوين كبسولة نيوكليوكابسيد بطريقتين عامتين. في آلية واحدة ، تتجمع جزيئات البروتين حول الحمض النووي ، على سبيل المثال ، في TMV. في الآلية الأخرى ، يتكون الغلاف البروتيني أولاً ثم يتم إدخال الحمض النووي فيه. في TMV ، تحدث بنية دبوس الشعر المزدوجة في الحمض النووي الريبي.

يبدأ تجميع مونومرات البروتين في مركز التنوي هذا ويستمر في كلا الاتجاهين ، وصولاً إلى النهايات. تشكل 17 وحدة بروتينية طبقة دائرية ، وتشكل طبقتان من هذا القبيل معًا وحدة من الكابسيد. تتفاعل هذه البنية مع الحمض النووي الريبي الملفوف لتشكيل حلزون داخل الغلاف.

في العاثيات T4 و λ وما إلى ذلك ، تتشكل قشرة البروتين أولاً. يتم إدخال الحمض النووي في الغلاف من أحد الأطراف ثم يتم ربط الذيل بالرأس. في حالة الحمض النووي الدائري ، يجب أولاً تحويله إلى جزيء خطي للتغليف.

جينوم لامدا (λ) دائري ويحتوي على موقعين & # 8220cos & # 8221 ، cosL و cosR. يتم إنتاج الطرف الحر في DNA بواسطة الانقسام الأنزيمي في موقع cosL. يحدث إدخال الحمض النووي من هذه النهاية ويستمر حتى يدخل موقع cosR في القفيصة ، ثم يحدث انشقاق في موقع cosR لإنتاج الطرف الآخر من جينوم.

بعض الفيروسات ، على سبيل المثال ، فج T4 و λ. لديهم فائض نهائي في جينوماتهم. في هذه الفيروسات ، تتحد جينومات متعددة من طرف إلى طرف لتنتج & # 8220 هيكل قاتم. & # 8221 في حالة T4 ، يبدأ إدخال الكروموسوم الفيروسي عند أ & # 8220 عشوائي & # 8221 نقطة وتستمر حتى يتم إدخال الكمية المطلوبة من الحمض النووي في الرأس. الحمض النووي الذي يتم إدخاله في الرأس له فائض نهائي.

أصل واحد محتمل لـ & # 8220concatermeric & # 8221 الحمض النووي هو إعادة التركيب. إعادة التركيب بين اثنين من الكروموسومات تجمع بين جينومين من طرف إلى طرف. ثم ينتج عن إعادة التركيب مع جينوم ثالث كونكاتيمر من خلال إعادة التركيب المتتالية & # 8217s (الشكل 5.23).

آلية أخرى مقترحة لتشكيل الكونكاتمر هي تكرار الدائرة المتدحرجة. نوكلياز داخلي محدد يقطع كونكاتيمر عند النقاط التي تنتج جينوم الطول المطلوب & # 8220. & # 8221 الحمض النووي الجينومي له نهايات متجانسة بسبب التكرار النهائي. لذلك ، قد تكون بعض الكروموسومات متغايرة الزيجوت بالنسبة للجينات الطرفية.

آليات مسارات Lysogenic و Lytic:

Bacteriophage هي عاثية معتدلة تحافظ على علاقة ليسوجينية مع مضيفها البكتيري. ومع ذلك ، يمكن أن تخضع لدورة lytic أيضا. تحدث العدوى ، كقاعدة عامة ، في الشكل الخطي ، لكن الكروموسوم يتحول إلى دائري بمجرد دخوله إلى الخلية المضيفة. يعرض الشكل 5.24 خريطة معممة للكروموسوم X تظهر وظائف مختلفة.

يتم تجميع الجينات المتعلقة بوظائف مماثلة. على الكروموسوم الخطي ، توجد جينات تكوين الرأس على الطرف الأيسر ، بينما توجد الجينات الخاصة بالتحلل في الطرف الأيمن. تقع المنطقة التنظيمية بين المنطقة لإعادة التركيب والمنطقة للتكرار. الجينات الموجودة في المنطقة التنظيمية مسؤولة عن تحديد ما إذا كانت X ستدخل في علاقة ليسوجينية مع مضيفها أم أنها ستتبع المسار التحليلي.

تتجمع الجينات المنظمة وتحيط بها الجينات لإعادة التركيب على جانبها الأيسر وتلك الخاصة بالنسخ المتماثل على الجانب الأيمن (الشكل 5.25). تقع الجينات N (المضاد للفصل) والعصر (المضاد للقمع) داخل المنطقة التنظيمية. تسمى هذه الجينات & # 8220 الجينات المبكرة الفورية & # 8221 يتم نسخها بواسطة بوليميريز الحمض النووي الريبي المضيف.

في ظل وجود عامل منع الإنهاء (p N) ، يستمر نسخ كل من الجينات (N والعصر). يتم نسخ هذين الجينين من سلاسل DNA مختلفة في الاتجاه المعاكس ، حيث يتم نسخ الجين N باتجاه اليسار ، بينما يتم نسخ العصر نحو اليمين.

يمتد النسخ إلى منطقة أخرى من الجينوم لوظائف مختلفة (الشكل 5.25). في حالة عدم وجود بروتين cl repressor ، يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي المضيف بـ P.إل/ سإل المواقع بحيث يتم بدء نسخ الجينات & # 8220late & # 8221 نتيجة لذلك ، يتم إنتاج جزيئات الملتهمة والخلية تتحلل.

تحتوي المنطقة التنظيمية على جين cl المسؤول عن المسار اللايسوجيني. تؤدي الطفرة في هذه المنطقة إلى خضوع العاثية لدورة lytic.

يتم نسخ جين cl لإنتاج mRNA والإنزيم المتضمن في النسخ هو بوليميراز RNA الذي يرتبط بالمحفز لصيانة المثبط (PRM). يحدث النسخ من اليمين إلى اليسار. يتم ترجمة هذا الرنا المرسال cl لإنتاج مونومر المكثف (الشكل 5.25).

يتم تشكيل ثنائيات الكابح التي ترتبط بـ P.إل/ سر و صإل/ سإل ، وبالتالي منع بوليميراز الحمض النووي الريبي من الارتباط بهذه المحفزات. هذا يؤدي إلى تثبيط نسخ الجينات N و cro. في وقت لاحق ، تم دمج كروموسوم X في الكروموسوم البكتيري لا يتم التعبير عن جيناته المبكرة المتأخرة وتبقى العاثية على أنها & # 8220provirus & # 8221. الجينات المبكرة المتأخرة هي جينات إعادة التركيب والتكاثر و Q (مضاد الإنهاء). الجينات المتأخرة هي جينات الذيل والرأس والتحلل.

عندما يكون المكثف cl مرتبطًا بالصفرإل و 0ر المواقع ، يبدأ بوليميريز الحمض النووي الريبي نسخ جين cl ، ويستمر تخليق البروتين المثبط. ولكن في حالة عدم وجود القامع ، فإن بوليميراز الحمض النووي الريبي يرتبط بـ P.إل/ سإل و صص/ سص مواقع ونسخ الجينات N و cro يبدأ.

وبالتالي فإن وجود cl repressor نفسه ضروري لتركيبه. الإنتاج المستمر لقمع cl ضروري للحفاظ على الاستسالة. خلال هذه الفترة ، قام Oإل و Oر المواقع دائما ملزمة بالقمع.

عندما تصاب الخلية غير المتجانسة بعاثة X أخرى ، فإن بروتين cl المكثف الذي ينتجه & # 8220prophage & # 8221 يرتبط على الفور بـ Oإل و 0ر مواقع الجينوم X المصاب. وبالتالي يتم تثبيط وظيفة الجينات X المسببة للإصابة وتبقى الخلية محصنة ضد عدوى X.


  • تأتي قطعة قصيرة من الحمض النووي الريبي (RNA) يشار إليها باسم التمهيدي على طول وترتبط بنهاية الخيط الرئيسي. يعمل هذا التمهيدي كنقطة انطلاق لتخليق الحمض النووي.
  • العديد من البادئات مصنوعة من إنزيم بريماز الذي يرتبط في نقاط مختلفة على طول الشريط المتأخر.
  • يرتبط بوليميراز الحمض النووي بالخيط الرئيسي ويساعد في إضافة قواعد النوكليوتيدات التكميلية الجديدة إلى خيط الحمض النووي في الاتجاه من 5 إلى 3 بوصات.
  • ثم تضاف شظايا أوكازاكي (قطع من الحمض النووي) إلى الخيط المتأخر في اتجاه 5 إلى 3 بوصات.
  • هذا هو النسخ المتماثل المستمر.
  • هذا ليس تكرارًا مستمرًا لأن أجزاء Okazaki ستحتاج إلى ضمها لاحقًا.
  • بعد مطابقة جميع القواعد ، أي A - T و C - G ، يقوم الإنزيم المسمى نوكلياز خارجي بإزالة التمهيدي وتم ملء تلك الفجوات بالنيوكليوتيدات التكميلية.
  • يتم تصحيح الخيط المشكل حديثًا للتأكد من عدم وجود خطأ في تسلسل الحمض النووي.
  • في النهاية ، يقوم DNA ligase بإغلاق تسلسل الحمض النووي إلى شريطين مزدوجين متواصلين. نتيجة هذا النسخ المتماثل للحمض النووي هو توليد جزيئين من الحمض النووي يتكونان من سلسلة جديدة وأخرى قديمة من النيوكليوتيدات. يشار إلى هذا المخطط باسم تكرار الحمض النووي شبه المحافظ.

تعريف النسخ

"تسمى عملية نسخ المعلومات الجينية من أحد خيوط الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي بالنسخ."

تخضع عملية النسخ لمبدأ التكامل ، باستثناء الأدينوزين الذي يشكل زوجًا قاعديًا مع اليوراسيل بدلاً من الثايمين. على عكس عملية النسخ ، التي يتم فيها تكرار الحمض النووي الكلي ، في حالة النسخ ، يتم نسخ جزء فقط من الحمض النووي وخيط واحد فقط إلى الحمض النووي الريبي.

يتم تحديد وحدة النسخ في الحمض النووي بشكل أساسي من خلال ثلاث مناطق في الحمض النووي -

يوضح الرسم البياني التالي عملية النسخ-

نظرة عامة على النسخ

إنها الخطوة الأولى للتعبير الجيني. في هذه الخطوة ، يتم استخدام المعلومات من الجين لتشكيل منتج وظيفي يسمى البروتين. الهدف الرئيسي من النسخ هو عمل نسخة من الحمض النووي الريبي من تسلسل الحمض النووي للجين. في حالة الجين المشفر للبروتين ، يحمل النسخ أو نسخة RNA المعلومات المطلوبة لتشكيل بولي ببتيد.

يوضح الشكل التالي عملية النسخ والترجمة. في السابق ، يصنع الحمض النووي الريبي نسخة من تسلسل الحمض النووي وهذا النص يحمل المعلومات المطلوبة لتشكيل بولي ببتيد.

إنه الإنزيم الرئيسي الذي يشارك في عملية النسخ. يستخدم قالب الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل لتشكيل حبلا تكميليا من الحمض النووي الريبي. لكي تكون محددًا ، يقوم RNA polymerase بتشكيل RNA في اتجاه 5 إلى 3 ، عن طريق إضافة كل نيوكليوتيد جديد إلى الطرف 3 من الخيط.

توضح المخططات التالية RNA polymerase كما تمت مناقشته في الفقرة أعلاه -

مراحل النسخ

يتم نسخ الجين على ثلاث مراحل ، أي البدء والاستطالة والإنهاء.

  • بدء - يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي نفسه بتسلسل الحمض النووي (called promoter) that is found near the beginning of a gene. Each gene has its own promoter and once bound, DNA strands gets separated from RNA polymerase providing the single stranded template required for transcription.

Following diagram shows the initiation stage in detail whereby, we can see the formation of single – stranded template .

  • Elongation – The template strand act as a template for RNA polymerase and as it refer this template, the polymerase build a RNA molecule out of complementary nucleotides, forming a chain which grows from 5’ to 3’. The same information is carried by RNA transcript in the form of non – template strand of DNA, with the bases Uracil (U) in spite of Thymine (T).

Following diagram explains the elongation stage in detail, as discussed-


Termination – Terminators signals after the completion of RNA and once the sequences are transcribed, they result in releasing of transcript from RNA polymerase.

Following diagram demonstrates the termination stage, which includes formation of a hairpin in the RNA –


Researchers report reference genome for maize B chromosome

الائتمان: Pixabay / CC0 Public Domain

Three groups recently reported a reference sequence for the supernumerary B chromosome in maize in a study published online in PNAS. Dr. James Birchler's group from University of Missouri, Dr. Jan Barto's group from Institute of Experimental Botany of the Czech Academy of Sciences and Dr. Han Fangpu's group from the Institute of Genetics and Developmental Biology of the Chinese Academy of Sciences worked collaboratively on the study.

Supernumerary B chromosomes persist in thousands of plant and animal genomes despite being nonessential. They are maintained in populations by mechanisms of "drive" that make them inherited at higher than typical Mendelian rates. Key properties such as its origin, evolution, and the molecular mechanism for its accumulation in maize have remained unclear even though such chromosomes have been a potent tool for studying maize genetics.

The researchers used a well-established set of sequencing and mapping tools, including chromosome flow-sorting, Illumina sequencing, Bionano optical mapping, and chromatin conformation capture (Hi-C).

The rich availability of deletion derivatives ensured strong scaffolding and vetting of assembly. In addition, 758 protein-coding genes were identified from the 125.9-Mb of chromosome sequence, of which at least 88 are expressed.

The scientists discovered that the current gene content is a result of continuous transfer from the A chromosomal complement over an extended evolutionary period. This process has been accompanied by subsequent degradation even though selection for maintenance of this nonvital chromosome has also continued.

The annotation results demonstrate that transposable elements in the B chromosome are shared with the standard A chromosome set. However, the failure of multiple lines of evidence to reveal a syntenic region in the B chromosome with any A chromosome indicates that this chromosome has been present in the evolutionary lineage for millions of years, since any such synteny has disintegrated.

Sequence and deletion analysis reveals that a specific DNA repeat is located in and around the centromere that is involved with its drive mechanism, consisting of nondisjunction at the second pollen mitosis and preferential fertilization of the egg by the B-containing sperm.

This analysis cleverly combines comparisons among a variety of translocation and B-deletion stocks along with many years of genetic analysis. This approach provides a unique view of the sequence of this chromosome, as well as characterization of potentially functional elements within it.


الانتماءات

Institut Pasteur, Unité Régulation Spatiale des Génomes, CNRS, UMR 3525, C3BI USR 3756, F-75015, Paris, France

Lyam Baudry, Nadège Guiglielmoni, Hervé Marie-Nelly, Martial Marbouty & Romain Koszul

Sorbonne Université, Collège Doctoral, F-75005, Paris, France

Lyam Baudry & Hervé Marie-Nelly

Evolutionary Biology & Ecology, Université Libre de Bruxelles, 1050, Brussels, Belgium

Sorbonne Université, Laboratory of Integrative Biology of Marine Models, Algal Genetics, UMR 8227, Roscoff, France

Alexandre Cormier, Komlan Avia, Olivier Godfroy, J. Mark Cock & Susana M. Coelho

Present Address: Université de Strasbourg, INRA, SVQV UMR-A 1131, Colmar, France

Institut Pasteur, Center of Bioinformatics, Biostatistics and Integrative Biology (C3BI), USR3756, CNRS, Paris, France

Department of Plant Biotechnology and Bioinformatics, Ghent University, B-9052 Ghent, Ghent, Belgium

VIB Center for Plant Systems Biology, Technologiepark 927, B-9052, Ghent, Belgium

Institut Pasteur, Imaging and Modeling Unit, CNRS, UMR 3691, C3BI USR 3756, F-75015, Paris, France

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

مساهمات

Authors’ contributions

LB rewrote and updated the GRAAL program originally designed by HMN, CZ, and RK. MM and AC performed the experiments. LB and NG performed and ran the scaffoldings. LB, NG, and RK analyzed the assemblies, with contributions from AC, KA, LS, JMC, and SMC. LM and RK wrote the manuscript, with contributions from NG, MM, JMC, MC, and SMC. LB, MM, SMC, and RK conceived the study. The authors read and approved the final manuscript.

Authors’ information

Twitter handle: @rkoszul (Romain Koszul).

المؤلفون المراسلون


Researchers Sequence Genome of Basenji Dog

An international team of scientists has sequenced and assembled the genome of the Basenji dog (كانيس الذئبة المألوفة), an ancient dog breed of central African origins that still lives and hunts with tribesmen in Congo. The genome of the Basenji, which sits at the base of the dog breed family tree, makes an excellent unbiased reference for future comparisons between dog breeds and evolutionary analysis of dogs.

The Basenji dog (كانيس الذئبة المألوفة).

Dogs were the first animals to be domesticated by humans some 30,000 years ago and exhibit exceptional levels of breed variation as a result of extensive artificial trait selection.

It is not clear whether they were domesticated once or several times, though the weight of accumulating evidence suggests multiple events.

By establishing genome resources for more ancient dog breeds, scientists can explore genetic adaptations perhaps unique to the modern dog breeds.

The Basenji dog is an ancient breed that sits at the base of the currently accepted dog family tree.

Basenji-like dogs are depicted in drawings and models dating back to the 12th dynasty of Egypt and they share many unique traits with pariah dog types.

Like dingoes and New Guinea singing dogs, Basenjis come into oestrus annually — as compared to most other dog breeds, which have two or more breeding seasons every year. These three breeds are prone to howls, yodels, and other vocalizations over the characteristic bark of modern breeds.

Nicknamed the barkless dog, Basenjis were originally indigenous to central Africa, wherever there was tropical forest. Primarily, what is now the DRC Congo, Southern Sudan, Central African Republic and the small countries on the central Atlantic coast.

Today their territory has shrunk to the more remote parts of central Africa.

The Basenjis probably made their debut in the Western world in around 1843. In a painting of three dogs belonging to Queen Victoria and Prince Albert entitled ‘Esquimaux, Niger and Neptune,’ Niger is clearly a Basenji.

“The dog was probably the first animal to be domesticated by humans and has subsequently been artificially selected by humans into a great diversity of dog breeds of different sizes and shapes,” said Dr. Richard Edwards, a researcher in the School of Biotechnology and Biomolecular Sciences at the University of New South Wales.

“Before this paper, it was difficult to interpret differences between the dog reference genomes and non-domesticated dogs, such as dingoes, jackals, coyotes, wolves and foxes.”

“Big changes could be the result of recent artificial selection during creation of the specific reference breed.”

“By adding such a high-quality genome at the base of the domestic dog family tree, we have provided an anchor point for studies that can help establish the timing and direction of genetic changes during domestication and subsequent breeding.”

“As Basenjis are a very old breed, they provide the perfect comparison to more modern breeds to explore how breeds were developed, the process of domestication and assist in studies looking for disease genes,” said Dr. Kylie Cairns, a researcher in the School of Biological, Earth and Environmental Sciences at the University of New South Wales.

“This genome will also be critical in comparisons to wolves, dingoes and village dogs as an example of an ancient domestic breed.”

The researchers sequenced the genomes of two Basenjis: a female, China, and a male, Wags.

“Over 99% of the final genome assembly can be found in the 39 pieces that represent the 39 dog chromosomes,” Dr. Edwards said.

“These chromosomes only have one hundred regions of unresolved sequence, which is the fewest of any published dog genome so far.”

“This makes it one of the highest-quality dog genomes produced to date.”

The scientists also conducted pairwise comparisons and analyzed structural variations between assembled genomes of three dog breeds: Basenji, Boxer and German shepherd dog.

“The Basenji genome sequence is different to the traditional dog reference genome, CanFam, which is of a highly-derived breed, the Boxer,” Dr. Edwards said.

“The choice of dog reference genome can affect the results of future dog genetics studies looking at genetic variants.”

“The Basenji genome may allow scientists to more fully unravel the evolutionary history of early dogs and how humans have shaped the first dogs into the companions and breeds we have today,” Dr. Cairns added.

“Many people wouldn’t realize that most dog breeds arose in the last 200-300 years.”

“So having access to a high quality reference genome from an ancient breed such as the Basenji gives insight into early breed development and how domestic dogs have been shaped by humans in the last few thousand years.”

“We will also be able to tackle lingering questions about the evolutionary history of dingoes and their relatives in New Guinea, with the Basenji acting as a halfway point between non-domesticated dingoes and truly modern dog breeds like pugs, kelpies and poodles.”

The results were published March 2021 in the journal BMC Genomics.


شاهد الفيديو: الحمض النووي (شهر فبراير 2023).