يُعرف التضاعف غير المتماثل الإلزامي أيضًا بالانقسام الخلوي غير المتماثل، وهو العملية التي تخضع فيها الخلية الجذعية لـالتمايز أو الانقسام. وتكون النتيجة النهائية خليتين بنتين. [1]
تكون إحدى الخليتين مطابقة للخلية الأم، بينما تكون الأخرى متمايزة تمامًا. وهذه إحدى العمليات في الطب التجديدي التي يمكن أن تخضع لها الخلايا الجذعية للحفاظ على عددها وتكوين «مخزون من الخلايا الجذعية». وتُعرف العملية الأخرى باسم التمايز العشوائي. يشير التضاعف غير المتماثل الإلزامي إلى ظاهرة يُضاعَف فيها، أثناء تضاعف DNA، أحد شريطي DNA دائمًا بصورة متصلة (الشريط القائد)، بينما يُضاعَف الشريط الآخر بصورة متقطعة (الشريط المتأخر). وينشأ هذا اللاتماثل لأن تخليق DNA بواسطة بوليميرازات DNA لا يمكن أن يحدث إلا في الاتجاه من 5′ إلى 3′.
شرح تفصيلي لانقسام الخلايا غير المتماثل
- DNA البنية والتضاعف: إن DNA حلزون مزدوج السلسلة، تسير سلسلتاه في اتجاهين متعاكسين. وتتجه إحدى السلسلتين من 5′ إلى 3′ (استنادًا إلى ترقيم ذرات الكربون في العمود الفقري السكري)، بينما تتجه الأخرى من 3′ إلى 5′. ولا تستطيع بوليميرازات DNA، وهي الإنزيمات التي تُصنّع DNA، إضافة النيوكليوتيدات إلا إلى الطرف 3′ من سلسلة DNA النامية.
- الشريط القائد مقابل الشريط المتأخر: عندما يفك إنزيم الهيليكاز اللولب المزدوج DNA أثناء التضاعف، ينكشف الشريطان.
والشريط القائد هو الشريط الذي يستطيع إنزيم البوليميراز DNA تخليقه باستمرار، متحركًا في اتجاه شوكة التضاعف نفسه. أما الشريط المتأخر فيُخلَّق بصورة متقطعة في أجزاء صغيرة تُسمى قطع أوكازاكي، لأن اتجاه تخليقه (من 5′ إلى 3′) معاكس لحركة شوكة التضاعف. وبعد تخليق كل قطعة من قطع أوكازاكي، يحتاج إنزيم البوليميراز DNA إلى إعادة التموضع في موضع أبعد إلى الخلف على قالب الشريط المتأخر لبدء تخليق القطعة التالية. - دور بادئات RNA: لكي يبدأ بوليميراز DNA عملية التخليق، فإنه يحتاج إلى بادئ RNA قصير يوفر نقطة بداية. ويضع هذه البادئات إنزيم يُسمى البريماز.
في الشريط القائد، لا يلزم سوى بادئ واحد عند منشأ التضاعف، ثم يستطيع البوليميراز تخليق الشريط بأكمله بصورة متواصلة. أما في الشريط المتأخر، فيلزم بادئ جديد لكل قطعة من قطع أوكازاكي. وبعد تخليق القطع، تُزال بادئات RNA، وتُملأ الفجوات بـ DNA بواسطة بوليميراز DNA آخر. وأخيرًا، يربط إنزيم ليغاز DNA القطع معًا. - الدلالات البيولوجية: لهذا التضاعف غير المتناظر الإلزامي دلالات تتعلق بعملية تضاعف DNA، بما في ذلك تنسيق آليات التضاعف، والحاجة إلى إنزيمات متعددة مثل إنزيمات الربط والبادئات، والمصادر المحتملة لأخطاء التضاعف.
تفرض نهايات الكروموسومات الخطية، المسماة التيلوميرات، تحديات إضافية أثناء التضاعف، ولا سيما بالنسبة إلى الشريط المتأخر، بسبب عدم التناظر الحتمي. ويرجع ذلك إلى تعذر تضاعف الطرف النهائي جدًا من الشريط المتأخر بالكامل، مما قد يؤدي إلى قصر التيلوميرات مع كل انقسام خلوي. ولهذه الظاهرة آثار في شيخوخة الخلايا، وهي محور كثير من الأبحاث.
يُعد التضاعف غير المتماثل الإلزامي جانبًا أساسيًا من تضاعف DNA في الخلايا ذات الكروموسومات الخطية، وله آثار بيولوجية عديدة، بدءًا من الآليات الجزيئية اللازمة لإتمام التضاعف وصولًا إلى اعتبارات أوسع تتعلق باستقرار الجينوم والشيخوخة الخلوية.
مرجع سريري منشور
[1] ^رالف A. نويمولر، يورغن A. نوبليش. انقسام اللاتناظر الخلوي: الانقسام الخلوي غير المتناظر ودلالاته بالنسبة إلى الخلايا الجذعية والسرطان. جينز ديف. 2009 ديسمبر 1؛ 23(23): 2675–2699.
معرّف الوثيقة الرقمي: 10.1101/gad.1850809
