زیست فناوری

نوشته: کسری اصفهانی

مقاله وارده:
نویسنده : دکتر کسری اصفهانی - ساعت ۳:٥٢ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٢/٢/۱۱
 
معرفي DNA ميتوكندرياي(Mitochondrial DNA) و كاربردهاي آن در برنامه هاي نوين ژنتيك و اصلاح نژاد

مقاله ای به قلم مهندس آرش جوانمرد
مكانيسم توارث بسياري ازصفات شناخته شده در يوكاريوتها، از الگوهاي توارثي مبني برسهيم بودن مساوي دو والد در كنترل آن صفت تبعيت نمي كند . بطوري كه نحوه توارث در اين صفات، تحت كنترل ژنهاي خارج هسته اي مي باشد بيان دقيقتر مطلب آنست كه، نحوه توارث اين ژنها منطبق بر قوانين مندل نمي باشد. سالها پيش با بهره گيري از ميكروسكوپ الكتروني براي مشاهده ميتوكندري در اين اندامك ، وجود D NA اختصاصي ومستقل از DNA موجود در هسته ، به اثبات رسيد . نام ميتوكندري برگرفته از دو كلمه يوناني ،Mito به معني رشد و Chondrion به معني دانه مي باشد اين اندامك در سيتوپلاسم همه سلولهاي يوكاريوتي وجود دارد و حاوي آنزيمهاي كنترل كننده زنجيره تنفسي مي باشد. امروزه با كشف تواليهاي موجود در ميتوكندري ، امكان بررسي ژنهاي كنترل كننده موجود در اين اندامك ، به عنوان يكي از ديدگاههاي جديد و مهم مطالعات ژنتيكي در آمده است.
ازآنجائي كه منشاء سيتوپلاسم سلول تخم ، متعلق به گامت ماده مي باشد ودر هنگام لقاح ، سيتوپلاسم اسپرم ، خارج از اوسيت باقي مانده و قادر به ورود به داخل غشا اووسيت نيست ، نتيجتا تمامي سيتوپلاسم سلول تخم به سيتوپلاسم تخمك تعلق خواهد داشت. وجود اين مشخصه و همچنين دانستن اين مطالب كه mtDNA جزدر موارد خاص، در ساير موارد فاقد امكان وقوع نو تركيبي در خود مي باشد، باعث گرديد كه ، دربررسيهاي فيلو ژنيكي و بررسي اشتقاق گونه ها مطالعه جهشهاي موجود در ميتوكندري ابزار مناسبي را براي كشف مجهولات موجود را فراهم نماييد.
DNA ميتوكندريايي ساختاري شبيه به ساختار مولكول DNA در پروكاريوتها دارد و غني از بازهاي سيتوزين و گوانين مي باشد لذا اين ساختار پايداري قابل ملاحضه اي در برابر گرما دارد و مي تواند بخش مهمي ازروند سنتز پروتئينهاي موجود در ميتوكندري را هدايت كند .امكان دو رگه شدن DNA ميتوكندريايي با DNA هسته سلولي كه درهمان محل واقع شده بسيار بعيد مي باشد.

درساختار ژنوم ميتوكندري هيچ اينتروني بين ژنها وجود ندارد و حتي برخي از ژنها ي موجود حاوي نواحي همپوشاننده بر روي هم مي باشد.در روي m t DNA ،37 ژن كد كننده وجود دارد كه 22 ژن از ميان آنها براي سنتز t RNA و12 ژن براي سنتز پروتينهاي فسفو اكسيداتيو و 2 ژن براي سنتز پروتئينهاي rRNA وجود دارد.
بسياري از مفالات گزارش كردند كه آنزيمهاي مرتبط با فسفوريلاسيون اكسيداتيو ميتوكندري و همچنين تنوع موجود در نواحي D -Loop ژنهاي كد كننده اين آنزيمها با صفات شيرواري در گاوهاي شيرده ارتباط دارد.
يكي از كاربردهاي عملي و جديد مرتبط با اين موضوع ، بررسي چندشكلي هاي موجود در ژن PEPCK و بررسي ارتباط اين ژن با صفات توليدي و مقاومت به بيماريهاي متداول در صنعت پرورش طيور مي باشد.ژن فسفوانول پيروات كربوكسي كيناز (PEPCK) يكي از ژنهاي موجود بر روي ژنوم ميتوكندري مي باشد. آنزيم حاصل از اين ژن نقش كليدي و تنظيم كننده در مسير گلوكونئوژنز دارد و در اين مسير ،واكنش تبديل اگزالواستات به فسفوانول پيروات را از طريق دكربوكسيلاسيون ،كاتاليز مي كند
اين آنزيم تنها آنزيم گلوكونئوژنز مي باشد كه در ميتوكندري توليد مي شود.مسير متابوليكي گلوكونئوژنز ، توليد گلوكز خالص را از سوبستراهاي غير كربوهيدارته امكان پذير مي نماييد.در برنامه هاي جديد اصلاحي ، ارتباط تنوع اللي موجود در اين ژن با بيماريهائي همچون مارك به خوبي مورد بررسي شده است. وارد نمودن اطلاعات حاصل از چندشكلي موجود درژنهاي سيتوپلاسمي به مدلهاي مورد استفاده براي برآورد ارزشهاي ژنتيكي افزايشي، امكان برآورد اريب و بيش از حد، مولفه هاي واريانس و ارزيابي ژنتيكي ناصيحيح را برطرف مي كند بطوري كه وقتي اثرات سيتوپلاسمي به طور شايسته در ارزيابي ژنتيكي وارد شود،متعاقبا افزايش دقت انتخاب امري دستيافتني خواهد بود.
از ساير كاربردهاي امروزي mtDNA استفاده از اين ابزار بمنظور بررسي امكان اشتقاق گونه هاي مختلف ا از يك جد مشترك مي باشد و همچنين دستيابي به راهكارهايي براي حفظ ذخاير ژنتيكي كشورها مي باشد به عنوان مثال با استفاده از m tDNA ،شناسائي گونه هاي در حال انقراص يا گونه هاي تجارتي در معرض خطر انقراص، امكانپذير مي باشد در سالهاي اخير تحقيقات مشابهي در ايران به منظور شناسائي گونه هاي مختص به ايران در زمينه شيلات و آبزيان صورت گرفته است كه امكان شناسائي گونه ها همچون تاسماهي ايراني را از نوع مشابه روسي، ميسر ساخته است.


Reference:
ALLEN L. SZALANSKI, RICHARD BISCHOF, AND GERALD MESTL.2003. Population Genetic Structure of Mitochondria DNA Variation. Nebraska Game and Parks Commission, 2200 North 33rd Street, Lincoln, Nebraska 68503-0370, USA

Hanson RW, Reshef L. 1997. Annu. Rev. Biochem. 66 : 581-611
Li S, Zadworny D, Aggrey S E, Kuhnlein U. 1998. Animal Genetics. 29 : 395 –7
Sato A, Takahashi H, Konishi K, Suzuki T, Kochi H. 1997. J. Biochem. 121 : 711 – 716


 
comment نظرات ()