مخطط الكائنات الحية وارد في الكود الجيني وجدت في نوى الخلايا. تتكون جزيئات الحلزون المزدوج للحمض النووي للكروموسومات من تعليمات مشفرة تسمح للخلايا بإنتاج البروتينات والمواد الأخرى الضرورية للحياة.
عند تلف الحمض النووي أو وجود أخطاء في الشفرة ، لا تستطيع الخلايا إنتاج بعض المواد المطلوبة ، أو ينتجون النوع الخطأ ، مما يتسبب في اضطرابات وراثية أو أمراض وراثية أو جينية خاصة الظروف.
يمكن أن يكون لهذه الاضطرابات الوراثية أسباب عديدة.
جزيئات الحمض النووي يمكن أن تتلف بسبب العوامل البيئية ، أو يمكن أن تتكاثر بشكل غير صحيح أثناء انقسام الخلية. بعض الحالات الوراثية موروثة بينما يتطور البعض الآخر بسبب عوامل داخلية وتأثيرات من نمط الحياة أو التعرض للسموم أو الإشعاع.
في بعض الأحيان يكون الخطأ ضئيلًا مع وجود عنصر واحد مشفر في غير مكانه بينما في حالات أخرى قد تكون الكروموسومات بأكملها مفقودة. في كل حالة ، ينتج عن اضطراب وراثي معين أو مرض وراثي.
تعريف الاضطراب الجيني
الاضطراب الوراثي هو حالة غير طبيعية ناجمة عن أ خطأ في الشفرة الجينية. يجب أن تكون تسلسلات الحمض النووي التي تشكل جينوم الكائن الحي صحيحة تمامًا ، أو لن تعمل العمليات البيولوجية التي تعتمد على التعليمات المشفرة بشكل صحيح. بعض الأخطاء ليست مهمة ، ولكن القليل منها يسبب الأمراض الوراثية الأكثر شيوعًا ، والعديد منها يمكن أن يكون مسؤولاً عن حالات وراثية نادرة.
غالبًا ما تقوم الخلايا بفحص الحمض النووي الخاص بها بحثًا عن الأخطاء ، خاصة قبل الانقسام. تعني تدابير الأمان هذه أنه حتى الاضطرابات الوراثية الأكثر شيوعًا نادرة نسبيًا ، ولكن حدوثها في عموم السكان يعني أن فحوصات الحمض النووي والتكرار ليست كذلك لا يمكن استخدامه بسوء.
التشوهات الجينية التي تسبب اضطرابات وراثية
الشذوذ الجيني يعني أنه عند قراءة تسلسل الحمض النووي الذي يحتوي على الخطأ ، يتم تنفيذ التعليمات الخاطئة. إذا أدركت الخلية وجود مشكلة ، فقد لا يتم إنتاج المادة المشفرة في التسلسلات على الإطلاق. في حالة وجود نسخ مكررة أو وجود كروموسومات إضافية ، فقد يتم إنتاج مواد زائدة.
تشمل التشوهات الجينية النموذجية ما يلي:
- قد يكون نوكليوتيد واحد في تسلسل الحمض النووي مفقودًا أو مشوهًا.
- يمكن تكرار النيوكليوتيدات المفردة أو تسلسل الحمض النووي.
- قد تكون أجزاء من تسلسل الحمض النووي مفقودة.
- قد تكون الكروموسومات مشوهة.
- قد تكون الكروموسومات بأكملها مفقودة.
- قد يحتوي الكائن الحي على كروموسوم إضافي.
عندما الجين يستخدم لإعطاء تعليمات الخلية حول كيفية إنتاج مركب عضوي مطلوب ، أ آلية النسخ يصنع نسخة RNA من الجين. ال RNA النسخ يترك النواة ويستخدم عضيات الخلية مثل الريبوسومات لتكوين المركب العضوي.
عندما يكون هناك خطأ بسيط ، قد يتم نسخ الخطأ ، ولكن لا يتم إنتاج المادة المطلوبة. إذا كان هناك تسلسل أو كروموسوم مفقودًا ، فإن ملف النسخ لا تستطيع الآلية العثور على التسلسل الذي تبحث عنه. إذا كان هناك ازدواج أو DNA إضافي ، فقد تنتج آلية النسخ نسخًا إضافية. في كل حالة ، فإن إنتاج غير طبيعي البروتينات والهرمونات والإنزيمات تؤدي إلى اضطرابات وراثية.
أسباب الشذوذ الجيني
تتراوح التشوهات الجينية التي تسبب الاضطرابات الوراثية من أخطاء جين واحد حيث يكون جين واحد فقط غير طبيعي ، إلى معقد ، اضطرابات متعددة العوامل التي لها العديد من التشوهات المؤثرة.
بعض الأمراض الوراثية هي اضطرابات أحادية الجين ناتجة عن خطأ بسيط في الشفرة الجينية. غالبًا ما يمكن إرجاع سبب هذه الأمراض إلى الجين المصدر ، ولكن أسباب أخرى الأمراض الوراثية معقدة للغاية لدرجة أن العثور على النمط الكامل للشذوذ الجيني هو التحدي.
تشمل أسباب هذه التشوهات الجينية ما يلي:
- ميراث. قد ينتقل الشذوذ الجيني من الآباء إلى الأبناء.
- الطفرات الجينية. قد يحدث تغيير في تسلسل الحمض النووي تلقائيًا أثناء انقسام الخلية أو بسبب عوامل خارجية مثل الأدوية أو المواد الكيميائية.
- تلف. قد تتعطل تسلسل الحمض النووي بسبب العوامل البيئية مثل الإشعاع أو السموم.
- الانقسام المتساوي. قد لا تنفصل الكروموسومات بشكل صحيح ، مما يتسبب في فقدان تسلسلات أو مقاطع كروموسوم.
- الانقسام الاختزالي. أثناء إنتاج الحيوانات المنوية وخلايا البويضة ، تتوزع الكروموسومات بشكل غير متساو ، مما يؤدي إلى زيادة أو فقدان صبغيات البويضة الملقحة.
يمكن فصل أسباب التشوهات الجينية إلى فئتين: العيوب والعيوب الموروثة التي تسببها التأثيرات البيئية والسلوكية. يمكن أن يشمل هذا الأخير تأثيرات مثل التلوث أو تأثيرات نمط الحياة مثل التدخين وتعاطي المخدرات والنظام الغذائي. يمكن أن تتراكم هذه الآثار مع تقدم الكائن الحي.
أكثر الأمراض شيوعًا
- متلازمة داون. يحتوي اضطراب الكروموسومات على ثلاث نسخ من الكروموسوم 21 ، يُسمى التثلث الصبغي 21. ينتج عنه إعاقة ذهنية مع ثنيات مميزة حول العينين ووجوه أكثر استدارة واستدارة.
- التليف الكيسي. ترجع الحالة إلى جين واحد معيب ، وهو جين CFTR على الكروموسوم 7. ينتج عن الجين المعيب إنتاج إفرازات مخاطية شديدة اللزوجة ، مما يسبب مشاكل في الرئتين.
- متلازمة كلاينفلتر. ترجع المتلازمة إلى وجود كروموسوم X إضافي في الذكور ، مما يعطي الكروموسومات XXY. ينتج عن هذا الخلل صغر حجم الخصيتين ، والعقم وتأخر نمو بسيط.
- مرض فقر الدم المنجلي. تؤدي الطفرات الموروثة في جينات الهيموجلوبين إلى ظهور خلايا الدم ذات الشكل المنجلي الضيق بدلاً من الشكل الدائري الطبيعي. تؤدي الحالة إلى ضيق في التنفس ولكنها قد تسبب أيضًا مقاومة الملاريا.
- مرض هنتنغتون. يتسبب عيب في الكروموسومات في الكروموسوم 4 في حدوث الخرف المبكر والمتقدم.
- عيوب القلب وأمراضه. تتكون الحالة من مجموعة مرضية متعددة العوامل قد تكون ورثت مكونات وراثية بالإضافة إلى التأثيرات البيئية ونمط الحياة.
- متلازمة X الهشة. تؤدي التسلسلات المكررة في الكروموسوم X إلى صعوبات التعلم.
- الهيموفيليا. تؤدي الجينات المعيبة الموروثة على الكروموسوم X إلى نقص عوامل التخثر في الدم. قد يعاني المصابون بالهيموفيليا من نزيف مفرط حتى من الجروح الطفيفة.
قائمة الاضطرابات الوراثية النادرة
- جين سرطان الثدي. تؤثر الطفرات الموروثة في جينات BRCA1 و BRCA2 على إنتاج البروتينات المثبطة للورم وتزيد من خطر الإصابة بسرطان الثدي.
- متلازمة لارسن. يؤثر تحور جين FLNB على تكوين الكولاجين ويؤدي إلى نمو غير طبيعي للعظام.
- تكون العظم الناقص. يحدث خلل في الجين الذي ينتج الكولاجين في بعض الأحيان وراثيًا وفي بعض الأحيان يتطور تلقائيًا. يسبب هشاشة العظام.
- متلازمة بروتيوس. تؤدي الطفرة في جين AKT1 إلى زيادة إنتاج إنزيمات عامل النمو التي تؤدي إلى معدلات نمو مرتفعة بشكل غير طبيعي في الجلد والعظام وبعض الأنسجة.
- متلازمة مارفان. يتسبب الجين المعيب الموروث المسؤول عن إنتاج الفبريلين في حدوث خلل في النسيج الضام يؤثر على العينين والجلد والقلب والجهاز العصبي والرئتين.
- متلازمة تيرنر. يؤدي عدم وجود كروموسوم X أو غيابه جزئيًا عند النساء إلى تطوير خصائص وجه خاصة ، وانخفاض النمو والعقم.
- مرض تاي ساكس. ينتج عن جين HEXA المتحور المسؤول عن إنزيم مهم لتطور الدماغ والخلايا العصبية تدهور تدريجي في وظائف التحكم العقلي والعضلي.
- SCID (نقص المناعة الشديد المشترك). تؤثر مجموعة تصل إلى 13 جينًا متحورًا على الاستجابة المناعية ، مما يجعل الأشخاص المصابين بهذا الاضطراب عرضة للإصابة بالعدوى.
يمكن تشخيص العديد من الاضطرابات الوراثية ولكن لا يمكن علاجها لأن وظائف الجينات الأساسية غير معروفة تمامًا. عندما يكون العلاج ممكنًا ، يمكن استبدال المواد العضوية التي تنتجها الجينات المعيبة ، ويمكن للمرضى أن يعيشوا حياة طبيعية أكثر. يستكشف مجال العلاج الجيني الجديد نسبيًا ويضيف باستمرار بحثًا جديدًا لهذا النوع من العلاج.