کروموزوم پلی تن – توضیح کامل با چندین تصویر مفهومی

کروموزوم پلی تن

کروموزوم پلی تن:

کروموزوم های پلی تن کروموزوم هایی غول پیکر هستند که در آن ها به جای وجود یک دورشته ای DNA که برای کروموزوم های اینترفازی طبیعی می باشد صدها تا هزاران(حتی تا 8000) دو رشته ای DNA وجود دارد. پس در واقع این کروموزم ها فرم های شدیدا تکثیر یافته کروموزوم های اینترفازی می باشند. کروموزوم های پلیتن شکل قویاً تقویت شده کروموزوم های اینترفاز هستند که برای مثال در سلول های غدد بزاقی مگس سرکه و چیرونوموس (Drosophila and Chironomus) یافت می شوند. البته این کروموزوم ها در برخی از بندپایان حتی در تروفوبلاست های پستانداران نیز مشاهده می شوند. این کروموزوم ها اولین بار توسط بالبیانی (E.G.Balbiani) در سال 1881 معرفی شدند.

نحوه پیدایش کروموزوم پلی تن

رشته های کروموزومی پس از تقسیم مکرر کروموزوم در زمانی که سلول تقسیم نمی شود تشکیل می شوند به این صورت که مرحله همانندسازی DNA یا همان فاز S از چرخه سلولی انجام می شود اما تقسیم سلولی به پیش نمی رود به همین دلیل تعداد زیادی دورشته ای های DNA تقسیم شده در کنار هم قرار گرفته و کروموزوم های بسیار ضخیم پلی تن را ایجاد می کنند. به این پدیده اندومیتوز گفته می شود که خود نوعی اندوریداپلیکاسیون (Endoreduplication) می باشد.

اندومیتوز

همانطور که گفته شد کروموزوم های پلی تن یکی از نتایج اندومیتوز می باشند اما اندومیتوز به چه معناست؟ اندومیتوز به معنای تقسیم های میتوزی کروموزوم ها در سلول هاست که با تقسیم سلولی یا همان تقسیم سیتوپلاسمی همراه نمی شوند. در این حالت در یک سلول ماده ژنتیک از طریق اندوریداپلیکاسیون تکثیر شده و زیاد می شود و کروموزم های حاصل تقسیم می شوند اما درون سلول باقی می مانند و سلول جدید ایجاد نمی شود. پس نتیجه می شود یک سلول با تعداد بسیار زیادی کروموزوم.

عملکرد کروموزوم های پلی تن

یکی از کاربردهای احتمالی این کروموزم ها می تواند افزایش مزیت متابولیک سلول ها باشد به این صورت که به واسطه تعداد بالای کپی های ژن ها در سلول ها که از طریق اندومیتوز پس ژن های بیشتری قابلیت بیان دارند و از همین طریق مزیت متابولیکی برای سلول حاصل می شود یا به عبارتی در این نوع کروموزوم به علت وجود تعداد زیادی کرومونماتا یعنی رشته های DNA رونویسی RNA میتونه به میزان زیادی از روی آن ها انجام بشود. همچنین وجود این کروموزوم ها باعث بزرگتر شدن هسته سلول ها نیز می شود.

 

ساختار کروموزوم های پلی تن

در حشرات، کروموزوم‌های پلی‌تن معمولاً در غدد بزاقی یافت می‌شوند. طول این کروموزوم های حدود 0.5 میلی متر و قطر آنها 20 میکرومتر است. پس از رنگ آمیزی در ساختار های کروموزوم پلی تن دو نوع نوار وجود دارد، نوارهای تیره و نوارهای روشن یا بخش های بین نواری است. نوارهای تیره رنگ آمیزی تیره دارند و بخش های بین نواری با رنگ های هسته ای به صورت ملایمی رنگ آمیزی می شوند. نوارهای تیره حاوی DNA بیشتر و RNA کمتری هستند به عبارتی در این بخش ها بیان ژن کمتر انجام می شود و این در حالیست که نوارهای میانی حاوی RNA بیشتر و DNA کمتری هستند که به معنای بیان ژن بیشتر در این بخش ها می باشد. مقدار DNA در بین باندها از 0.8 تا 25 درصد متغیر است. این کروموزوم ها در مگس سرکه 70 تا 110 برابر بلندتر از کروموزم های معمولی هستند.

در تصویر زیر نوارهای شدیدا رنگ پذیر با فلش های توپر، نوارهای رنگ پذیر ملایم با رنگ خاکستری و فلش های باریک و نواحی بین نوری با مثلث های بالای تصویر مشخص شده اند.

ساختار کروموزوم پلی تن

در بخش هایی از کروموزوم های پلی تن نوارها متورم شده و بزرگ می شود که به این بخش ها پاف puff گفته می شود. در این بخش ها کرومونماتا باز شده و ایجاد DNA های باز به صورت حلقوی می کند. این باز شدن و گسترده شدن کرومونماتا در این بخش ها به منظور بیان ژن ها در این بخش هاست، پس پاف ها بخش هایی از ژنوم می باشند که بیان ژن به میزان بالایی در حال انجام است. در برخی از موارد مثلا در Chironomus پاف ها به قدری بزرگ هستند که به صورت حلقه در آمده و به آن ها حلقه های بالبیانی نیز گفته می شود. ترکیب پاف ها DNA، RNA و پروتئین می باشد. در تک یاخته هایی که کروموزوم های پلی تن دارند به واسطه نداشتن رونویسی ساختارهای پاف صرفا از DNA تشکیل شده است.

آیا شما هم به رشته پر طرفدار دکتری ژنتیک پزشکی فکر می کنید؟

پاف از یک نوار و یا گاها از یک باند و بخش هایی از نواحی بین نواری حاصل می شوند، پاف ها و حلقه های بالبیانی محل سنتز فعال RNA هستند. بنابراین کروموزوم های پلی تن و به طور خاص پاف و حلقه های بالبیانی ابزار بسیار خوبی برای مطالعه القاء و روند رونویسی هستند. می توان نشان داد که القاء با تجمع پروتئین های غیرهیستونی و ظاهر شدن ذرات ریبونوکلئوپروتئین انجام می شود. نقش تنظیم‌کننده پروتئین‌های القاء و سرکوب رونویسی در ژن‌های خاص را می‌توان بر روی کروموزوم‌های پلی‌تن توسط آنتی‌بادی‌ها به راحتی بررسی کرد.

تصویری از یک پاف puff در کروموزوم پلی تن
پاف در کروموزوم پلی تن puff

خاصیت ساختاری دیگری که کروموزوم های پلی تن دارند این است که اینها برخلاف سایر کروموزوم ها در سلول های اینترفازی نیز از ناحیه سانترومر بهم متصل می باشند که به بخش سانترومری که کروموزوم ها را به یکدیگر وصل کرده است کروموسنتر می گویند. کروموزوم موجود در غدد بزاقی مگس سرکه، چندین بازو دارد. در هر سلول، به ازای هر کروموزوم، یک کروموزوم همتا (همولوگ) وجود دارد. در ساختار کروموزومی پلی‌تن، کروموزوم‌های همتا از هم جدا نیستند، بلکه این کروموزوم متصل و در جوار کروموزوم اصلی است (کروموزوم‌های همولوگ در کنار هم هستند).

عکس کروموزوم های پلی تن مگس سرکه

تصویری از یک کروموزوم پلی تن
کروموزوم پلی تن

کاربرد کروموزوم های پلی تن در جداسازی ژن و شبیه سازی

کروموزوم های پلی تن در اولین تلاش ها برای جداسازی و تعیین توالی DNA ژن های خاص نقش داشتند. این کروموزوم‌ها به اندازه ای بزرگ هستند که تکنیک‌های میکروکلونینگ برای جداسازی و مشخص کردن مولکولی بخش های متفاوت بر روی آن ها به راحتی جواب گو می باشد.

هر گونه تغییر روی این ژن‌ها، سبب تغییر در ساختار بازوها می‌شود که به خوبی قابل تشخیص است و می‌توان از روی آن، ناهنجاری‌های کروموزومی را تشخیص داد. به واسطه همین خصوصیات از این کروموزوم ها برای نقشه کشی فیزیکی ژنوم موجوداتی که شامل این کروموزوم ها هستند بهره برده شد. زیرا به راحتی می توان این کروموزوم ها را در حالت اینترفاز و کاملا گسترده مشاهده کرد پس وضوح نوارها بسیار بالا بوده و تشخیص نوارها بسیار راحت انجام می شود. برای مثال اگر برای شناسایی محل یک ژن بر روی کروموزوم بخواهیم بر روی یک کروموزوم غیر پلی تن عمل کنیم به اجبار باید این بررسی را در مرحله متافاز یا پرومتافاز انجام داد که فشردگی کروموزوم به حدی باشد که توانایی دیدن آن در زیر میکروسکوپ پس از رنگ آمیزی وجود داشته باشد در این حالت فشرده یک باند قابل تشخیص در یک کروموزوم در حدود 5 مگاباز اندازه خواهد داشت ولی بر روی یک کروموزوم پلی تن به علت اینکه این کروموزوم در مرحله اینترفاز قرار دارد به راحتی قابل تشخیص در زیر میکروسکوپ بوده و یک باند قابل تشخیص آن میتواند اندازه ای در حد 10کیلوباز داشته باشد که همین وضوح بسیار بالایی را ایجاد می کند، برای درک بهتر این موضوع دقت داشته باشد در حالت اول شما باید در ناحیه به اندازه 5 میلیون جفت باز به دنبال ژن خود بگردید در حالیکه در حالت دوم ژن خود را باید در ناحیه به اندازه 10 هزار جفت باز جستجو کنید که به مراتب وضوح بالاتری خواهید داشت.

 

با کنکوران می توانید

, ,
نوشتهٔ پیشین
کرومونما Chromonema
نوشتهٔ بعدی
چارت درسی ارشد ژنتیک انسانی/پزشکی

پست های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

فهرست
Cresta Help Chat
Send via WhatsApp
error: Content is protected !!