عبد العزيز: بوت:إصلاح رابط (1)

2020-09-21T14:33:40Z

بوت:إصلاح رابط (1)

صفحة جديدة

يتسم'''الجين المحوسب'''<ref>Martinez-Perez, I.M., Zhang, G., Ignatova, Z., Zimmermann, K.-H.: Computational genes: a tool for molecular diagnosis and therapy of aberrant mutational phenotype. ''BMC Bioinformatics'', 8:365, 2007. [https://bmcbioinformatics.biomedcentral.com/articles/10.1186/1471-2105-8-365] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20121104125659/http://www.biomedcentral.com/1471-2105/8/365/ |date=04 نوفمبر 2012}}</ref><ref>Zimmermann, K.-H., Ignatova, Z., Martinez-Perez, I.M.: Rechengen. Deutsches Patent, No. 102006009000, 2007.</ref><ref>Martinez-Perez, I.M.: Biomolecular computing models for graph problems and finite state automata. Ph.D. Thesis, Hamburg University of Technology, Hamburg, Germany, 2007. ISBN 978-3-86664-326-0.</ref> بأنه [[آلة ذاتية التشغيل|أوتوماتون (آلة ذاتية التشغيل)]] جزيئية تتكون من جزء تركيبي وجزء وظيفي؛ حيثيشير تصميمه إلى أنه من المحتمل له أن يعمل في البيئة الخلوية. ويمثل الجزء التركيب [[جين|الجين]] كما هو بصورته الطبيعية، والذي يستخدم كدرعٍ لتشفير إدخال ونقل الجين المحوسب(الأوتوماتون)، كما هو موضح بالشكل (1A). حيث تلعب السمات والملامح المحفوظة للجين التركيبي (المتمثلة في على سبيل المثال الموقع الربطي بإنزيم [[بوليميراز الدي إن إيه|بوليميراز الدنا]]، [[شيفرة جينية|كودوني]] البدء والتوقف، بالإضافة إلى مواقع الربط الأخرى) كثوابتٍ للجين المحوسب، في حين تمثل مناطق الترميز، أعداد [[شيفرة جينية|الكودونات]] و[[إنترون|الإنترونات]]، موضع كودوني البدء والتوقف، ومتغيرات الأوتوماتات النظرية (من رموز، حالات، وانتقالات) عوامل تصميم الجين المحوسب. وتتصل الثوابت وعوامل التصميم السابقة بواسطة العديد من القيود المنطقية والحيوية الكيميائية (على سبيل المثال لا يجب أن يتم تعريف متغيرات الأوتوماتات النظرية المشفرة على أنها تقاطعات ربط). كما تُعَدُ الدلالات الجزيئية مدخل الأوتوماتون، والتي تمنحها جزيئات [[حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين|الحمض النووي]] أحادي الجوانب أو الحدود (ssDNA). وتشير تلك العلامات إلى [[نمط ظاهري|الأنماط الظاهرية]] الجزيئية الشاذة (ومنها المسرطنة)، كما أنها تُشَغِّل التجميع الذاتي للجين الوظيفي. وإن تم قبول ذلك المُدْخَل، يقوم المخرج بتشفير أو ترميز جزيءالحمض النووي ثنائي الضفيرة أو المجدول (double stranded DNA)، وهو عبارة عن الجين الوظيفي والذي يجب أن يندمج بنجاحٍ داخل آليات [[نسخ (وراثة)|النسخ]] و[[ترجمة (وراثة)|الترجمة الجينية]] الخلوي المنتجة [[بروتين|للبروتين]] من النوع المتوحش أو المعادي للأدوية (شكل 1B). وخلاف ذلك، فإن المدخل المرفوض سيقوم بتجميع جزيء الحمض النووي المزدوج بصورةٍ جزئيةٍ والذي لا يمكن ترجمته.

التطبيقات المحتملة: الاكتشاف المبكر لسرطانة اللابدة وعلاج السرطان
قد تُستخدم الجينات المحوسبة مستقبلياً لتصحيح [[طفرة (أحياء)|التحورات]] الشاذة المشوهة في الجينات، فرادى أو جماعات، والتي تسفر عن ظهورالأنماط الظاهرية للأمراض.<ref>[http://www.duke.edu/~jme17/Joshua_E._Mendoza-Elias/Research_Interests.html “Smart Vaccines” - The Shape of Things to Come] Research Interests, Joshua E. Mendoza-Elias {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20121015142157/http://www.duke.edu/~jme17/Joshua_E._Mendoza-Elias/Research_Interests.html |date=15 أكتوبر 2012}}</ref> ومن أشهر الأمثلة الجينية لمثبطات الأورام السرطانية جين [[بي53]]، والمتواجد في كل خلية، والذي يلعب دور الحارس لضبط عملية النمو. مع ملاحظة أن التشوهات في ذلك الجين قد تؤدي إلى إبطال وظيفته، مما لا يسمح نتيجةً لذلك بمراقبة وضبط النمو، مما يؤدي إلى الإصابة [[سرطان|بالسرطان]].<ref>Montesano, R., Hainaut, P., Wild, C.P.: Hepatocellular carcinoma: from gene to public health. ''J Natl Cancer Inst'', 89:1844-1851, 1997. [http://jnci.oxfordjournals.org/cgi/content/abstract/89/24/1844] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200804223035/https://academic.oup.com/jnci/article/89/24/1844/2526558 |date=4 أغسطس 2020}}</ref> فمثلاً، التشوه في الكودون 249 في بروتين الجين p53 يعد ملمحاً مميزاً ل[[سرطانة الخلية الكبدية|سرطان الخلية الكبدية]].<ref>Jackson, P.E., Kuang, S.Y., Wang, J.B., Strickland, P.T., Munoz, A., Kensler, T.V., Quian, G.V., Groopman, J.D.: Prospective detection of codon 249 mutations in plasma of hepatocellular carcinoma patients. ''Carcinogenesis'', 24:1657-63, 2003. [http://carcin.oxfordjournals.org/cgi/content/abstract/24/10/1657] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090615093653/http://carcin.oxfordjournals.org/cgi/content/abstract/24/10/1657 |date=15 يونيو 2009}}</ref> إلا أن هذا المرض يمكن علاجه بواسطة بيبتيد CDB3 والذي يرتبط بالنطاق المحوري للجين p53 ويثبت من مضاعفاته.<ref>Friedler, A., Hanson, L.O., Veprintsev, D.B., Freund, S., Rippin, T.M., Nikolova, P.K., Proctor, M.R., Rdiger, S., Fersht, A.R.: A peptide that binds and stabilizes p53 core domain: Chaperone strategy for rescue of oncogenic mutants. ''Proc Natl Acad Sci'', 99:937-942, 2002. [https://www.pnas.org/content/99/2/937.abstract] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080512134220/http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/99/2/937 |date=12 مايو 2008}}</ref>

ومن ثم يمكن تشخيص تحوراً واحداً ذي صلةٍ بالمرض، ثم يتم علاجه من خلال إتباع قاعدة التشخيص تلك:
لو تحور البروتين_ (X)_ في كودون _ (y)، يمكن حينئذٍ إنتاج العلاج بالشكل (1)

حيث يمكن تطبيق مثل تلك القاعدة من خلال الأتوماتون الجزيئي المكون من جزيئين dsDNA جزئياً وجزيء ssDNA واحد فقط، والتي تتناظر مع التحورات المربطة بالأمراض وتوفر تحولاً جزيئياً للتجميع الذاتي الخطي للجين الوظيفي (شكل 2). كما تكتمل بنية الجين بواسطة [[قائمة الإنزيمات|قائمة الإنزيمات الخلوية]] المتواجدة في كلٍ من الخلايا [[حقيقيات النوى]] و[[بدائيات النوى]]. ثم تصبح آليات [[نسخ (وراثة)|النسخ]] و[[ترجمة (وراثة)|الترجمة الجينية]] للخلية مسؤولة بعد ذلك عن العلاج ويكون لها القدرة على التعامل مع البروتين المتوحش أو المناهض للدواء (شكل 3). وقد يتم حتى تعميم القاعدة (1) لتشمل التحورات من البوتينات المختلفة التي تسمح بالتشخيص والعلاج المشتركين.

وبهذه الطريقة، قد تسمح الجينات المحوسبة بتطبيق مرحلة[[سرطانة لابدة|المرحلة المبكرة للسرطان (السرطانة اللابدة)]] للعلاج بمجرد أن تبدأ الخلايا في تطوير المادة المعيبة أو المختلة. حيث تقوم الجينات المحوسبة بجمع ودمج أساليب العلاج الجيني والتي تسمح بأن تستبدل في الجينوم جيناً مشوهاً بواسطة مثيله الصحي، بالإضافة إلى تهدئة التعبير الجيني.
== التحديات ==
على الرغم من عملها آلياً ببساطة وبقوة تامة على الصعيد الجزيئي، إلا أن العديد من القضايا لهي في حاجةٍ إلى أن يتم مواجهتها قبيل أن يت موضع التطبيقات الحيوية للجينات المحوسبة في الحسبان. أولاً، يجب أن يتم إدخال مادة الحمض الننوي داخل الخلية، وبخاصةً إلى [[نواة (خلية)|نواة الخلية]]. وفي الواقع، تُعَدُ مسألة انتقال الحمض النووي (دنا) إلى [[حمض نووي ريبوزي|الحمض الريبي النووي (RNA)]] عبر [[غشاء حيوي|الأغشية الحيوية]] {{إنج|biological membranes}} مفتاحاً جوهرياً في عملية [[توصيل الدواء]].<ref>Lambert, G., Fattal, E., Couvreur, P.: Nanoparticulate systems for the delivery of antisense oligonucleotides. ''Adv Drug Deliv Rev'', 47:99-112, 2001. [https://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6T3R42NYSSR8&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=3269768940ce7a2de47ca34fc59065df] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200126213223/https://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6T3R42NYSSR8&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=3269768940ce7a2de47ca34fc59065df |date=26 يناير 2020}}</ref> حيث أظهرت بعض النتائج أن إشارات تحديد المواقع الخلوية {{إنج| nuclear localisation signals}} لها القدرة على الارتباط بصورةٍ لا رجعة فيها بنهاية [[أليغنوكليوتيد|للأليغنوكليوتيدات]] {{إنج|oligonucleotides}}، مشكلةً بذلك وحدة ([[ببتيد]] - أليغنوكليوتيد) والتي تسمح بالتضمين الفعال للحمض النووي داخل النواة.<ref>Aanta, M.A., Belguise-Valladier, P., Behr, J.P.: Gene delivery: a single nuclear localization signal peptide is sufficient to carry DNA to the cell nucleus. ''Proc Natl Acad Sci USA'', 96:91-96, 1999. [https://www.pnas.org/content/pnas/96/1/91.full.pdf] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200126213210/https://www.pnas.org/content/pnas/96/1/91.full.pdf |date=26 يناير 2020}}</ref>

هذا بالإضافة إلى أنه لابد أن تتسم تركيبات الحمض النووي (دنا) بانخفاض مستويات [[توليد المناعة|الاستمناع]] {{إنج|immunogenicity}} لضمان تداخلها وتضمنها داخل الخلية ومقاومتها [[نوكلياز|للنوكليازات الخلوية]] {{إنج|nuclease}}. وتتضمن المخططات الحديثة الجارية لدحض حساسية النوكلياز تعديلاتٍ في أساسيات الأليغنوكليوتيد مثل methylphosphonate <ref>Miller, P., Tso, P.O.: A new approach to chemotherapy based on molecular biology and nucleic acid chemistry: Matagen (masking tape for gene expression). ''Anticancer Drug Res'', 2:117-128, 1987. [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3329522/] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20121107111454/http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3329522 |date=07 نوفمبر 2012}}</ref> و<ref>Stec, W.J., Zon, G., Egan, W., Stec, B.: Automated solid-phase synthesis, separation, and stereochemistry of phosphorothioate analogues of oligodeoxyribonucleotides. ''J Am Chem Soc'', 106:6077-6080, 1984. [https://pubs.acs.org/secure/login?url=http%3A%2F%2Fpubs.acs.org%2Fcgi-bin%2Farchive.cgi%2Fjacsat%2F1984%2F106%2Fi20%2Fpdf%2Fja00332a054.pdf] {{وصلة مكسورة|تاريخ=2020-08-02|bot=JarBot}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200414003159/https://pubs.acs.org/secure/login?url=http%3A%2F%2Fpubs.acs.org%2Fcgi-bin%2Farchive.cgi%2Fjacsat%2F1984%2F106%2Fi20%2Fpdf%2Fja00332a054.pdf |date=14 أبريل 2020}}</ref> phosphorothioate (S-ODN) oligodeoxynucleotides، إلا أنه جنباً استقرارها المتزايد، تقوم الأليغنوكليوتيدات المعدلة بتحويل وتغيير خصائصها الصيدلانية.<ref>Brysch, W., Schlingensiepen, K.H.: Design and applications of antisense oligonucleotides in cell culture, ''in vivo'', and as therapeutic agents. ''Cellular and Molecular Neurobiology'', 14:557-568, 1994. [http://www.springerlink.com/content/uvx176461xk11j58/] {{وصلة مكسورة|تاريخ=2020-08-02|bot=JarBot}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200126213217/http://www.springerlink.com/content/uvx176461xk11j58/ |date=26 يناير 2020}}</ref>

وفي الختام، مثلها مثل أي دواءٍ، قد تتسبب مركبات الحمض النووي ببعض الأعراض الجانبية السامة وغير المحددة. حيث أظهرت التطبيقات الحيوية (إن فيفو "[[في الجسم الحي|في الحيوية]]") للأليغنوكليوتيدات باستخدام الأدوية أن غالباً ما يرجع التسمم إلى الشوائب في عملية إعداد وتجهيز الأليغنوكليوتيد بالإضافة إلى نقص التخصص في التسلسل الخاص المستخدم.<ref>Lebedva, I., Stein, C.A.: Antisense oligonucleotides: Promise and reality. ''Annu Rev Pharmacol Toxicol'', 41:403-419, 2001. [https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.pharmtox.41.1.403?journalCode=pharmtox] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200126213230/https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.pharmtox.41.1.403?journalCode=pharmtox |date=26 يناير 2020}}</ref>

ومما لا شك فيه أن التقدم في التقانة الحيوية بوساطة الأدوية قد تسفر عن جني فوائدٍ مباشرةٍ لنموذج الجينات المحوسبة. {{بحاجة لمصدر|تاريخ=أكتوبر 2009}}
== المصادر ==
{{مراجع}}

== انظر أيضاً ==
* [[حواسب حيوية|الحواسب الحيوية]]
* [[حوسبة الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين|حوسبة الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين]]
* [[إلكترونيات جزيئية]]
* [[طب النانو]]
* [[تقانة نانوية حيوية]]

{{شريط بوابات|علم الأحياء}}

[[تصنيف:تقنية النانو]]
[[تصنيف:تقانة نانوية حيوية]]

جين محوسب - تاريخ المراجعة

عبد العزيز: بوت:إصلاح رابط (1)