רצף נשנה

רצף נשנה או רצף חוזרניאנגליתTandem repeat) מתרחש בדנ"א כאשר תבנית של נוקלאוטיד אחד או יותר חוזרת על עצמה מספר פעמים. ישנם סוגים שונים של רצפים חוזרניים, אשר כינויים ניתן להם בהתאם למספר הנוקלאוטידים החוזרים בתבנית. רצפים אלה מוכרים בעולם החי החל ממיקרואורגניזמים וכלה בבני אדם. לרצפים אלה חשיבות רבה במחלות מסוימות, ובעיקר בכאלה הקשורות לביטוי יתר של חומצות אמינו.

לעיתים ניתן למצוא אזורים חוזרניים גם ברמת החלבון, כאשר ישנו רצף חוזר של חומצות אמינו במבנה הראשוני שלהן. אך בניגוד לרצפים חוזרניים בגנום, בחלבונים in-vivo קשה למצוא רצף חוזרני מושלם. רצפים כאלה נמצא יותר דווקא בחלבונים מתוכננים ידי אדם.

כמו כן, לעומת מיקום תבניות החזרה, הדומה בין בני אדם שונים, מספר החזרות משתנה בין הפרטים. עובדה זו מסייעת בבדיקות שמטרתן להבדיל בין פרטים שונים באותה האוכלוסייה, כמו למשל בבדיקת הורות או מציאת מקור התפרצות מחלה זיהומית כלשהי.

טרמינולוגיהעריכה

רצף חוזרני של בין 10 ל-60 נוקלאוטידים נקרא מיניסטלייט (minisatellite). מיקרוסטלייט (microsatellites) או "רצפים חוזרניים קצרים", הם minisatellite בעלי מספר חזרות קטן.

כאשר התבנית החוזרת היא של בדיוק שני נוקלאוטידים, היא נקראת די-נוקלאוטיד חוזר (לדוגמה: AC-AC-AC-AC...).

כאשר מדובר בשלושה נוקלאוטידים אשר חוזרים על עצמם, הדבר נקרא טרינוקלאוטיד חוזר (לדוגמה: CAG-CAG-CAG-CAG...), ליקויים באזורים אלה יכולים להביא להפרעות מסוג חזרות טרינוקלאוטידיות, (כגון תסמונת ה-X השביר ומחלת הנטינגטון), בהן חזרות בדנ"א גורמות לביטוי יתר של חומצה אמינית כלשהי. במחלות אלה' עקב התבנית החוזרת, נוצר לעיתים בלבול בעת שכפול ה־DNA, דבר הגורם לכך שבדור הבא תהיה חדירות גדולה יותר של המחלה (כלומר, בן להורה חולה, יהיה בעל סיכוי גבוה למחלה חמורה יותר, עקב גדילה במספר החזרות).

כאשר מספר העותקים של תבנית כלשהי אינו קבוע באוכלוסייה, הדבר נקרא variable number tandem repeat או VNTR.

המנגנוןעריכה

ישנם מספר מנגנונים להופעתם של רצפים חוזרניים בגנום. לעיתים בעת שכפול דנ"א על ידי הפולימראז, מתחרשת מעין "החלקה" של האנזים על גבי גדיל הדנ"א שגורמת לו לחזור מספר נוקלאוטידים אחורנית. עקב כך, אותו הרצף מסונתז פעמיים לגדיל החדש. כך שנקבל בדור הבא חזרה אחת של הרצף ש"התפספס".

מנגנונים אחרים כוללים תקלות בתהליך השחלוף או בתהליך של המרת גן (תהליך בו רצף של גן הופך להיות זהה לרצף של ההומולוג).

ברגע שיש רצף חוזרני אחד, עולה הסיכוי לגרום לחזרה של אותו רצף, עקב הבלבול שנוצר כתוצאה מהחזרה על תבנית הנוקלאוטידים.

שימושיםעריכה

אחד השימושים הנפוצים בידע לגבי הרצפים החוזרניים הוא בקביעת הורות. מספר החזרות של כל רצף חוזרני, אינו זהה בין כל בני האדם. בכרומוזום של אדם, באלל אחד יהיה סיכוי גדול לקבל חזרות במיקומים ובמספרים הדומים להורה ממנו קיבל את אותו רצף (לא זהה לחלוטין). עובדה זו כאמור משמשת כבסיס לבדיקת הורות, כאשר לוקחים גנום של שני הפרטים שהקשר בניהם נבדק. את שני הגנומים "מגבירים" בתגובת שרשרת פולימראזית (PCR), בעזרת פריימרים המתאימים למיקומים הידועים של האזורים החוזרניים בגנום. לאחר הגברת המקטעים, הם מורצים דרך ג'ל אלקטרופורזה ומתקבלים בנדים המייצגים את האזורים החוזרניים וכמותם. על ידי השוואת כמות הבנדים התואמים בין שני הנבדקים, ניתן לקבוע האם אכן יש בניהם קשר של הורה-ילד.

רצפים חוזרנים פולימורפים (הנקראים בקיצור VNTRs) נמצאים גם במיקרואורגניזמים ויכולים לסייע באיתור מקור התפרצות מחלות.

בתחום מדעי המחשב, אזורים חוזרנים במחרוזות, יכולים להיות מזוהים באופן יעיל באמצעותעץ סיפות ומערך סיפות.

בנוסף, מחקרים משנת 2004 קישרו בין המגוון והגמישות הגנטיים של כלבים, לבין מוטציות ברצפים חוזרנים.[1]

ראו גםעריכה

הערות שולייםעריכה

  1. ^ Pennisi E (דצמבר 2004). "Genetics. A ruff theory of evolution: gene stutters drive dog shape". Science 306 (5705): 2172. PMID 15618495. doi:10.1126/science.306.5705.2172.