تنوع مکانیکی و تکاملی حذف برنامه‌ریزی‌شده دی‌ان‌ای

صرف‌نظر از جهش‌های سوماتیک (پیکری)، اغلب فرض بر این است که ساختار ژنتیکی یک ارگانیسم در تمامی سلول‌ها یا هسته‌های درون یک فرد ثابت باقی می‌ماند. با این حال، برخی از جانداران پدیده حذف برنامه‌ریزی‌شده دی‌ان‌ای (programmed DNA elimination یا PDE) را نشان می‌دهند که طی آن، دودمان‌های سلولی خاصی بخش‌هایی از DNA یا کروموزوم‌های کامل را از دست می‌دهند. شواهد فزاینده حاکی از آن است که PDE در طیف گسترده‌ای از یوکاریوت‌ها رخ می‌دهد و با فرآیندهای سلولی گوناگونی از جمله خاموشی ژن، تمایز رده زایا (germline)، دفاع از ژنوم و تعیین جنسیت در ارتباط است. در این مقاله، ما به مقایسه پدیده PDE در میان گروه‌های فیلوژنتیکی گسترده می‌پردازیم و تنوع مکانیکی، انعطاف‌پذیری دیده‌نشده در یکپارچگی ژنوم، و شکاف‌های عمده در درک چرایی پیدایش مکرر و حفظ این فرآیند در سراسر درخت حیات را برجسته می‌کنیم.

کروموزوم‌های B: کروموزوم‌های اضافی و غالباً پلی‌مورفیک که می‌توانند رانش میوزیس (meiotic drive) از خود نشان دهند.

شکست کروموزومی: نوعی از حذف برنامه‌ریزی‌شده دی‌ان‌ای (PDE) که شامل شکست‌های دو‌رشته‌ای و به دنبال آن افزودن تلومر (موسوم به قطعه‌قطعه شدن کروموزوم) یا اتصال مجدد انتهاها است و به تولید کروموزوم‌های سوماتیک کوچک‌تری منجر می‌شود که پس از حذف بخش‌هایی از DNA در مجاورت محل‌های شکست باقی می‌مانند.

حذف کروموزوم: پدیده PDE که شامل کروموزوم‌های کامل می‌شود.

رانش کروموزومی: توارث غیرمندلی یک کروموزوم؛ اغلب در طول میوز و همچنین پیش یا پس از میتوز.

کروموزوم‌های هسته‌ای (اصلی): کروموزوم‌هایی که در جریان حذف کروموزوم حفظ می‌شوند؛ همچنین تحت عنوان «کروموزوم‌های A» یا در مجموع به عنوان «ژنوم اصلی» شناخته می‌شوند.

ترنسپوزاز اهلی‌شده: آنزیم میزبان که از یک عنصر جابه‌جاشونده (ترنسپوزون) منشأ گرفته است.

حذف ژنوم: حذف برنامه‌ریزی‌شده دی‌ان‌ای که کل ژنوم یکی از والدین (در موارد حذف ژنوم پدری، حذف ژنوم اووسیت یا «نر‌زایی» [androgenesis]) یا یک گونه (در مورد حذف ژنوم با منشأ پیوندی یا «پیوندزایی» [hybridogenesis]) را در بر می‌گیرد.

کروموزوم‌های اختصاصی رده زایا: کروموزوم‌هایی که طی فرآیند حذف کروموزوم از بین می‌روند؛ همچنین به عنوان «کروموزوم‌های L» یا «کروموزوم‌های E» شناخته می‌شوند.

کروموزوم‌های هولوسانتریک: کروموزوم‌های فاقد سانترومر متمرکز؛ کینتوکورها در سراسر طول کروموزوم مستقر هستند.

حذف برنامه‌ریزی‌شده دی‌ان‌ای: حذف اجباری کروموزوم‌های کامل یا قطعات کروموزومی در طول چرخه زندگی یک جاندار.

کروموزوم‌های سوماتیک (پیکری): کروموزوم‌های حاصل از شکست کروموزومی که تنها در سلول‌های سوماتیک وجود دارند؛ نباید با کروموزوم‌های اصلی اشتباه گرفته شوند، زیرا کروموزوم‌های اصلی طی حذف کروموزوم حفظ شده و هم در رده زایا و هم در سلول‌های سوماتیک حضور دارند.

سد وایزمن: جدایی تکوینی دودمان‌های سلولی به سلول‌های «نامیرای» رده زایا و سلول‌های «میرای» سوماتیک، که معمولاً در سطح DNA اتفاق نمی‌افتد.

مسیر منتهی به نگارش این مقاله مروری با کارگاهی در سال ۲۰۲۴ در لِ تری، فرانسه آغاز شد که با حمایت سخاوتمندانه بنیاد لِ تری (La Fondation des Treilles) برگزار گردید. نویسندگان مراتب قدردانی خود را از تبادل‌نظرهای صورت‌گرفته با گروه‌های پژوهشی متبوع خویش ابراز می‌دارند.

نویسندگان تامین هزینه‌های برگزاری کارگاه از سوی بنیاد لِ تری (La Fondation des Treilles) را گرامی می‌دارند.

تمامی نویسندگان به میزان برابر در تمامی بخش‌های این مقاله مشارکت داشته‌اند.

تضاد منافع: نویسندگان اعلام می‌دارند که هیچ‌گونه تضاد منافعی وجود ندارد.