Ad

تعريف علم الجينوم المقارن

علم الجينوم المقارن هو مجال من مجالات البحث البيولوجي تتم فيه مقارنة السمات الجينية للكائنات المختلفة، تشمل السمات الجينية تسلسل الحمض النووي والجينات وترتيبها والتسلسلات التنظيمية وغيرها من المعالم الهيكلية الجينية.

في هذا الفرع من علوم الجينوم تتم مقارنة أجزاء كبيرة من التسلسلات الجينية المكتشفة من خلال دراسات ومشاريع الجينوم المختلفة وذلك من أجل دراسة أوجه التشابه والاختلاف البيولوجية والعلاقات التطورية بين الكائنات الحية. [1]

أدوات علم الجينوم المقارن

تعد الأساليب الحسابية من الطرق المهمة والضرورية في هذا المجال نظرًا للكم الهائل من البيانات التي تحتاج للمعالجة أثناء الدراسة. تم ابتكار العديد من الأساليب في هذا السياق وأهمها:

  • محاذاة التسلسل

تستخدم المحاذاة لالتقاط معلومات حول التسلسلات المتشابهة مثل الأصل التطوري المشترك أو البنية والوظيفة المشتركة. ويمكن استخدام هذا الأسلوب لتحليل التسلسلات الجينية والبروتينية.

  • إعادة تشكيل علاقات النشوء والتطور

يعد هذا الأسلوب من الأساليب الحسابية المتبعة في علم الجينوم المقارن. يستخدم لوصف العلاقات التطورية بالاعتماد على الأسلاف المشتركة. عادة ما يتم تمثيل العلاقات في شجرة تسمى شجرة النشوء والتطور.

صورة توضيحية لشجرة النشوء والتطور

تستخدم نظرية الاتحاد لتتبع إليلات الجين المدروس بشكل عكسي ضمن مجموعة جينات حتى الوصول إلى السلف المشترك لهذه المجموعة. إن التحليل القائم على هذه النظرية يحاول التنبؤ بمقدار الوقت بين ظهور طفرة وإليل معين أو توزيع جيني في المجموعة. هذه الفترة الزمنية تساوي المدة التي مضت على وجود أحدث سلف مشترك للمجموعة.

  • خرائط الجينوم

في رسم الخرائط الجينية، يعتبر عرض التركيب الجيني إحدى الطرق لرؤية ترتيب الجينات على الكروموسومات حيث يتم ذلك من خلال معالجة كميات كبيرة من البيانات الوراثية وعرضها من خلال نماذج برمجية متطورة. استخدمت دراسة حديثة هذه الطريقة لإعادة بناء 16 نمطًا موروثًا عبر سلالة الثدييات. أظهرت طريقة المعالجة والعرض كيف أعادت الكروموسومات ترتيب نفسها أثناء تطور الثدييات. وقد أعطت فكرة عن كيفية الحفاظ على مناطق مختارة من قبل الكروموسومات المرتبطة في كثير من الأحيان في التحكم بعمليات التنمية. يعد هذا الأسلوب مهمًّا جدا في دراسة الأمراض الوراثية التي تتعلق بترتيب الكروموسومات.

أدوات علم الجينوم المقارن

تتطور الأدوات الحسابية لتحليل الجينات بسرعة نتيجة التطور التكنولوجي من جهة ونتيجة توفر كم كبير من البيانات الجينية من جهة أخرى. توفِر متصفحات الجينوم على الإنترنت العديد من الأدوات المفيدة للتحقيق في التسلسل الجيني بسبب دمج جميع المعلومات البيولوجية القائمة على التسلسل في المناطق الجينومية[2]. ومن أهم هذه المتصفحات:

  • موقع UCSC:

هذا الموقع عبارة عن مشروع لجامعة كاليفورنيا. يحتوي هذا الموقع على التسلسل المرجعي ومجموعات من مسودات العمل لمجموعة كبيرة من الجينومات. يمكن زيارة الموقع من هنا.

  • مشروع Ensembl :

هو مشروع علمي لصالح المعهد الأوروبي للمعلوماتية الحيوية يشبه مشروع UCSC . يشكل موردًا مهمًا للبيانات لعلماء الوراثة وعلماء الأحياء الجزيئية. يمكن زيارة الموقع من هنا.

  • موقع MapView:

يوفر هذا الموقع بيانات كثيرة عن التنوع والتسلسل الجيني ويعرضها بشكل جيد. يمكن زيارة الموقع من هنا.

  • موقع VISTA:

عبارة عن مجموعة من قواعد البيانات والأدوات والخوادم التي تسمح بتحليلات الجينوميات المقارنة الشاملة. يمكن زيارة الموقع من هنا.

  • موقع BlueJay Genome:

أداة تصور مستقلة للعرض متعدد المقاييس للجينومات المشروحة والعناصر الجينومية الأخرى. يمكن زيارة الموقع من هنا.

مجالات تطبيق علم الجينوم المقارن

  • مجال الطب:

يستخدم علم الجينوم المقارن ضمن مجال الطب في العديد ومن أهمها تطوير اللقاحات. يتم استخدام نهج يعرَف باسم علم اللقاحات العكسي، يمَكِن الباحثين من اكتشاف المضادات المرشحة لتطوير اللقاح عن طريق تحليل جينوم أحد مسببات الأمراض والاستدلال إلى المضاد المناسب. يمكن أن يؤدي تطبيق نهج علم الجينوم المقارن من خلال تحليل جينومات العديد من مسببات الأمراض إلى تطوير لقاحات متعددة الحماية.

استخدم فريق من الباحثين مثل هذا النهج لابتكار لقاح شامل للمكورات العقدية من المجموعة ب، وهي مجموعة من البكتيريا المسؤولة عن عدوى الأطفال حديثي الولادة. 

  • علم الزراعة:

يعد مجال الزراعة من المجالات التي تحصد فائدة كبيرة من علم الجينوم المقارن. يعد تحديد مواقع الجينات المفيدة خطوة أساسية في تربية المحاصيل التي حسِّنت لزيادة الإنتاج، وفعالية التكلفة، والجودة، ومقاومة الأمراض. على سبيل المثال، كشفت دراسة واسعة للجينوم أجريت على 517 سلالة من الأرز عن 80 موقعًا مرتبطًا بعدة فئات من الأداء الزراعي، مثل وزن الحبوب ومحتوى الأميلوز وتحمل الجفاف.[3]  

  • مجال الأبحاث:

يفتح علم الجينوم المقارن أيضًا طرقًا جديدة في مجالات البحث الأخرى. ومن أهم المشاريع في مجال الأبحاث مشروع جينوم القرد الضخم. استخدم هذا المشروع طرقًا جينومية مقارنة للتحقيق في التباين الجيني بالإشارة إلى ستة أنواع من هذه القردة. [4]

المصادر:

[1]- National Human Genome Research Institute
[2]- National Library Of Medicine
[3]-University of Tennessee, Knoxville,Applications of comparative genomics and data science to
agricultural and clinical research agricultural and clinical research

[4]- National Library Of Medicine

سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.


طب وراثة تقنية

User Avatar

Hasan Abdulrahman

مهندس اختصاصي في الهندسة الطبية الحيوية ، مهتم بالبرمجة والذكاء الصنعي ودمجهما مع الطب.


عدد مقالات الكاتب : 21
الملف الشخصي للكاتب :

مقالات مقترحة

التعليقات :

اترك تعليق