كروموسوم صغير
{{يتيمة|تاريخ=أغسطس 2019}}
[[ملف:Telomere mediated minichromosome production-ar.jpg|تصغير|من خلال إدخال العديد من الجينات و التيلوميرات، يتم إنتاج كروموسومات مصغره قصيرة (minichromosome )، والتي يمكن بعد ذلك إدخالها في خلية مضيفة]]
'''الكروموسوم الصغير''' هو هيكل صغير يشبه [[كروماتين|الكروماتين]] ويشبه الكروموسوم، يتكون من [[قسيم مركزي|السنتروميرات]] [[قسيم طرفي|والتيلوميرات]] [[أصل التضاعف|و أماكن]] متضاعفة (تتضاعف بشكل مستمر)<ref name="XuYu2009">{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Xu|الأول=Chunhui|الأخير2=Yu|الأول2=Weichang|سنة=2009|عنوان=Engineered minichromosomes in plants|صحيفة=McGraw-Hill Education|DOI=10.1036/1097-8542.YB090068}}</ref> ولكن القليل من هذه المواد الجينية الإضافية.<ref>{{استشهاد بويب| مسار = https://machineslikeus.com:443/attach-genes-to-minichromosomes.html
| عنوان = Attach Genes To Minichromosomes
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20100610044524/http://machineslikeus.com/attach-genes-to-minichromosomes.html
| تاريخ أرشيف = June 10, 2010
| تاريخ الوصول = 12 April 2012
|حالة المسار=dead}}{{نشر ذاتي سطري}}</ref> تتكاثر بشكل مستقل في الخلية أثناء [[انقسام الخلية|الانقسام الخلوي]].<ref name="Goyal et al 2009">{{استشهاد بدورية محكمة|الأول=Aakash|الأخير=Goyal|الأول2=Pankaj Kumar|الأخير2=Bhowmik|الأول3=Saikat Kumar|الأخير3=Basu|عنوان=Minichromosomes: The second generation genetic engineering tool|صحيفة=Plant Omics Journal|سنة=2009|المجلد=2|العدد=1|صفحات=1–8|مسار=http://www.pomics.com/Saikat_January2009_2_1_1_8.pdf| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170202011511/http://www.pomics.com/Saikat_January2009_2_1_1_8.pdf | تاريخ أرشيف = 2 فبراير 2017 }}</ref> يمكن أن تنشأ الكروموسومات الصغيرة عن طريق العمليات الطبيعية مثل انحرافات الكروموسومات أو عن طريق [[هندسة وراثية|الهندسة الوراثية]].<ref name="XuYu2009" />

== الهيكل ==
يمكن أن تكون الكروموسومات الصغيرة قطعًا دائرية أو خطية من [[حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين|الحمض النووي]].<ref name="Goyal et al 2009" /> وذلك عن طريق تقليل كمية المعلومات الوراثية غير الضرورية في الكروموسوم بما في ذلك المكونات الأساسية اللازمة لتكاثر [[تضاعف الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين|الحمض النووي]] (السنترومير والتيلوميرات وسلاسل المتكررة)، يهدف علماء البيولوجيا الجزيئية إلى بناء منصة كروموسومية يمكن استخدامها لإدخال أو تقديم [[جين|الجينات]] الجديدة في [[عائل (أحياء)|الخلية المضيفة]].<ref name="Goyal et al 2009" />

== الإنتاج ==
يعتمد إنتاج الكروموسومات الصغيرة من خلال تقنيات الهندسة الوراثية على طريقتين أساسيتين، وهما الطريقة الأولى ''[[wikt:de novo|دي نوفو]]'' (من الأسفل إلى الأعلى) والطريقة الثانية من أعلى إلى أسفل.<ref name="XuYu2009" />

=== ''دي نوفا'' ===
يتم تجميع الأجزاء الأصغر حجما المكونة للكروموسوم (السنترومير والتيلوميرات وسلاسل الحمض النووي)<ref>{{استشهاد بويب| مسار = http://www.isb.vt.edu/articles/aug0703.htm
| عنوان = Minichromosomes: The Next Generation Technology for Plant Engineering
| تاريخ = August 2007
| تاريخ الوصول = 11 April 2012
| الأخير = Yu, Weichang
| الأخير2 = Birchler, James
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170724195151/http://www.isb.vt.edu:80/articles/aug0703.htm | تاريخ أرشيف = 24 يوليو 2017 }}</ref> باستخدام تقنيات [[تنسيل جزيئي|الاستنساخ الجزيئي]] لبناء محتويات الكروموسومات المرغوبة ''في المختبر''. بعد ذلك، يجب تحويل المحتويات المطلوبة من الكروموسوم الصغير داخل مضيف قادر على تجميع المكونات (عادة ما تكون خلايا الخميرة أو الثدييات<ref name="Yu et al 2015">{{استشهاد بدورية محكمة|DOI=10.1111/pbi.12466|PMID=26369910|عنوان=Plant artificial chromosome technology and its potential application in genetic engineering|صحيفة=Plant Biotechnology Journal|المجلد=14|العدد=5|صفحات=1175–82|سنة=2016|الأخير=Yu|الأول=Weichang|الأخير2=Yau|الأول2=Yuan-Yeu|الأخير3=Birchler|الأول3=James A.}}</ref>) إلى كروموسوم وظيفي. وقد حاولت هذه الطريقة إدخال الكروموسوم الصغير في [[ذرة (نبات)|الذرة]] لفحص إمكانية الهندسة الوراثية، ولكن النجاح كان محدودا ومشكوكا فيه.<ref name="Carlson et al 2007">{{استشهاد بدورية محكمة|DOI=10.1371/journal.pgen.0030179|PMID=17953486|pmc=2041994|عنوان=Meiotic Transmission of an in Vitro–Assembled Autonomous Maize Minichromosome|صحيفة=PLoS Genetics|المجلد=3|العدد=10|صفحات=1965–74|سنة=2007|الأخير=Carlson|الأول=Shawn R.|الأخير2=Rudgers|الأول2=Gary W.|الأخير3=Zieler|الأول3=Helge|الأخير4=Mach|الأول4=Jennifer M.|الأخير5=Luo|الأول5=Song|الأخير6=Grunden|الأول6=Eric|الأخير7=Krol|الأول7=Cheryl|الأخير8=Copenhaver|الأول8=Gregory P.|الأخير9=Preuss|الأول9=Daphne}}</ref> ولكن عموما، فإن طريقة ''دي نوفو'' هو أكثر صعوبة من طريقة من أعلى إلى أسفل بسبب مشاكلة اختلاف الطبيعة الكروموسومية لمنطقة الوسط في الكروموسوم<ref name="Yu et al 2015" />

=== من أعلى إلى أسفل ===
تستخدم هذه الطريقة آلية اقتطاع الكروموسومات التي تعمل بواسطة [[قسيم طرفي|التيلومير]] (TMCT). هذه العملية هي إنتاج [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21181527 الاقتطاع] عن طريق التحويل الاختياري لسلاسل التيلومير داخل الجينوم المضيف. تؤدي هذه الإضافة إلى إنشاء سلاسل من التيلومرأكثر وحدوث اقتطاع نهائي للكروموسوم.<ref name="Goyal et al 2009" /> يمكن بعد ذلك تغيير الكروموسوم المقطوع حديثًا من خلال إدخال جينات جديدة لصفات معينة مرغوب بها. تُعتبر هذه الطريقة عمومًا الوسيلة الأكثر منطقية لإنتاج كروموسومات أكثر لاستخدامها في الهندسة الوراثية للنباتات. على وجه الخصوص، تكمن ميزة هذه الطريقة في ما اظهرته من ثبات للكروموسومات خلال عملية الانقسام الخلوي.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|DOI=10.1073/pnas.0700932104|PMID=17502617|pmc=1885604|عنوان=Construction and behavior of engineered minichromosomes in maize|صحيفة=Proceedings of the National Academy of Sciences|المجلد=104|العدد=21|صفحات=8924–9|سنة=2007|الأخير=Yu|الأول=W.|الأخير2=Han|الأول2=F.|الأخير3=Gao|الأول3=Z.|الأخير4=Vega|الأول4=J. M.|الأخير5=Birchler|الأول5=J. A.|bibcode=2007PNAS..104.8924Y|مسار=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21181527/|تاريخ الوصول=4 أغسطس 2019|تاريخ أرشيف=13 أغسطس 2019|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20190813091201/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21181527|حالة المسار=dead}}</ref> اما عيبها الوحيد فظهر في ان عملها يحتاج الي عمالة كثيره.

== دورها في الهندسة الوراثية ==
على عكس الطرق التقليدية للهندسة الوراثية، يمكن استخدام الكروموسومات الصغيرة لنقل مجموعه متعددة من الجينات وتمثيلها في حزمة كرموسوم واحدة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|DOI=10.1105/tpc.107.056622|PMID=18223035|pmc=2254918|jstor=25224208|عنوان=Engineered Plant Minichromosomes: A Bottom-Up Success?|صحيفة=The Plant Cell Online|المجلد=20|العدد=1|صفحات=8–10|سنة=2008|الأخير=Houben|الأول=Andreas|الأخير2=Dawe|الأول2=R. Kelly|الأخير3=Jiang|الأول3=Jiming|الأخير4=Schubert|الأول4=Ingo}}</ref> الطرق التقليدية التي تتضمن إدخال جينات جديدة في سلاسل موجودة مسبقا تؤدي إلى تعطيل الجينات الداخلية<ref name="XuYu2009" /> وبالتالي تؤثر سلبًا على الخلية المضيفة. بالإضافة إلى ذلك، مع الأساليب التقليدية لإدخال الجينات، لم يكن للعلماء القدرة على التحكم في مكان وجود الجينات الجديدة المضافة على كروموسومات الخلية المضيفة،<ref>{{استشهاد بويب| مسار = http://rcp.missouri.edu/articles/birchler-minichromosomes-grant.html
| عنوان = Researchers to study minichromosomes in maize with $1.9 million grant
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20100605103134/http://rcp.missouri.edu/articles/birchler-minichromosomes-grant.html
| تاريخ أرشيف = June 5, 2010
| تاريخ الوصول = 15 April 2012
|حالة المسار=dead}}</ref> مما يجعل من الصعب التنبؤ بوراثة جينات متعددة من جيل إلى جيل. تسمح تقنية الكروموسومات الصغيرة بوضع الجينات جنبًا إلى جنب على الكروموسوم نفسه وبالتالي تقليل احتمالية الفصل بين السمات الجديدة.

=== النباتات ===
في عام 2006، أظهر العلماء الاستخدام الناجح لاقتطاع التيلومير في نباتات الذرة لإنتاج الكروموسومات الصغيرة (minichromosomes)التي يمكن استخدامها كقاعده لإدخال الجينات في جينوم النبات.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|DOI=10.1073/pnas.0605750103|PMID=17085598|pmc=1859930|عنوان=Telomere-mediated chromosomal truncation in maize|صحيفة=Proceedings of the National Academy of Sciences|المجلد=103|العدد=46|صفحات=17331–6|سنة=2006|الأخير=Yu|الأول=W.|الأخير2=Lamb|الأول2=J. C.|الأخير3=Han|الأول3=F.|الأخير4=Birchler|الأول4=J. A.|bibcode=2006PNAS..10317331Y}}</ref> في النباتات، يتم الحفاظ على تسلسل التيلومير، مما يعني أنه يمكن استخدام هذه الاستراتيجية بطريقة ناجحة لبناء الكروموسومات الصغيرة الإضافية في أنواع النباتات الأخرى.<ref name="XuYu2009" />

في عام 2007، أبلغ العلماء عن نجاحهم في تجميع الكرموسومات الصغيرة ''في المختبر'' باستخدام طريقة ''دي نوفو (de novo)''.<ref name="Carlson et al 2007" />

ان استخدام الكرموسومات الصغيرة (minichromosomes) يهدف إلى إنتاج صفات جديدة مرغوب بها. وتشمل المزايا الرئيسية القدرة على إدخال المعلومات الجينية التي تتوافق بشكل كبير مع جينوم المضيف. هذا بدوره يلغي خطر تعطيل مختلف العمليات الهامة مثل انقسام الخلايا والتعبير الجيني. مع التطوير المستمر، قد يكون لمستقبل استخدام الكرموسومات الصغيرة تأثير كبير على إنتاجية منتجات جديدة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|DOI=10.1111/j.1467-7652.2004.00113.x|PMID=17173615|عنوان=Gene stacking in transgenic plants - the challenge for 21st century plant biotechnology|صحيفة=Plant Biotechnology Journal|المجلد=3|العدد=2|صفحات=141–55|سنة=2005|الأخير=Halpin|الأول=Claire}}</ref>

=== كائنات حية الأخرى ===
كما تم ادخال الكروموسومات الصغيرة في خلايا الخميرة والحيوان بنجاح. وتم ذلك ادخال هذه الكرموسومات باستخدام طريقة ''دي نوفو''.<ref name="Goyal et al 2009" />

== المراجع ==
{{مراجع}}
{{شريط بوابات|علم الفيروسات|علم الوراثة}}

[[تصنيف:علم الوراثة]]
الكروموسوم الصغير هو هيكل صغير يشبه الكروماتين ويشبه الكروموسوم، يتكون من السنتروميرات والتيلوميرات و أماكن متضاعفة (تتضاعف بشكل مستمر) ولكن القليل من هذه المواد الجينية الإضافية. تتكاثر بشكل مستقل في الخلية أثناء الانقسام الخلوي. يمكن أن تنشأ الكروموسومات الصغيرة عن طريق العمليات الطبيعية مثل انحرافات الكروموسومات أو عن طريق الهندسة الوراثية.

 الهيكل 
يمكن أن تكون الكروموسومات الصغيرة قطعًا دائرية أو خطية من الحمض النووي. وذلك عن طريق تقليل كمية المعلومات الوراثية غير الضرورية في الكروموسوم بما في ذلك المكونات الأساسية اللازمة لتكاثر الحمض النووي (السنترومير والتيلوميرات وسلاسل المتكررة)، يهدف علماء البيولوجيا الجزيئية إلى بناء منصة كروموسومية يمكن استخدامها لإدخال أو تقديم الجينات الجديدة في الخلية المضيفة.

 الإنتاج 
يعتمد إنتاج الكروموسومات الصغيرة من خلال تقنيات الهندسة الوراثية على طريقتين أساسيتين، وهما الطريقة الأولى دي نوفو (من الأسفل إلى الأعلى) والطريقة الثانية من أعلى إلى أسفل.

 دي نوفا 
يتم تجميع الأجزاء الأصغر حجما المكونة للكروموسوم (السنترومير والتيلوميرات وسلاسل الحمض النووي) باستخدام تقنيات الاستنساخ الجزيئي لبناء محتويات الكروموسومات المرغوبة في المختبر. بعد ذلك، يجب تحويل المحتويات المطلوبة من الكروموسوم الصغير داخل مضيف قادر على تجميع المكونات (عادة ما تكون خلايا الخميرة أو الثدييات) إلى كروموسوم وظيفي. وقد حاولت هذه الطريقة إدخال الكروموسوم الصغير في الذرة لفحص إمكانية الهندسة الوراثية، ولكن النجاح كان محدودا ومشكوكا فيه. ولكن عموما، فإن طريقة دي نوفو هو أكثر صعوبة من طريقة من أعلى إلى أسفل بسبب مشاكلة اختلاف الطبيعة الكروموسومية لمنطقة الوسط في الكروموسوم

 من أعلى إلى أسفل 
تستخدم هذه الطريقة آلية اقتطاع الكروموسومات التي تعمل بواسطة التيلومير (TMCT). هذه العملية هي إنتاج الاقتطاع عن طريق التحويل الاختياري لسلاسل التيلومير داخل الجينوم المضيف. تؤدي هذه الإضافة إلى إنشاء سلاسل من التيلومرأكثر وحدوث اقتطاع نهائي للكروموسوم. يمكن بعد ذلك تغيير الكروموسوم المقطوع حديثًا من خلال إدخال جينات جديدة لصفات معينة مرغوب بها. تُعتبر هذه الطريقة عمومًا الوسيلة الأكثر منطقية لإنتاج كروموسومات أكثر لاستخدامها في الهندسة الوراثية للنباتات. على وجه الخصوص، تكمن ميزة هذه الطريقة في ما اظهرته من ثبات للكروموسومات خلال عملية الانقسام الخلوي. اما عيبها الوحيد فظهر في ان عملها يحتاج الي عمالة كثيره.

 دورها في الهندسة الوراثية 
على عكس الطرق التقليدية للهندسة الوراثية، يمكن استخدام الكروموسومات الصغيرة لنقل مجموعه متعددة من الجينات وتمثيلها في حزمة كرموسوم واحدة. الطرق التقليدية التي تتضمن إدخال جينات جديدة في سلاسل موجودة مسبقا تؤدي إلى تعطيل الجينات الداخلية وبالتالي تؤثر سلبًا على الخلية المضيفة. بالإضافة إلى ذلك، مع الأساليب التقليدية لإدخال الجينات، لم يكن للعلماء القدرة على التحكم في مكان وجود الجينات الجديدة المضافة على كروموسومات الخلية المضيفة، مما يجعل من الصعب التنبؤ بوراثة جينات متعددة من جيل إلى جيل. تسمح تقنية الكروموسومات الصغيرة بوضع الجينات جنبًا إلى جنب على الكروموسوم نفسه وبالتالي تقليل احتمالية الفصل بين السمات الجديدة.

 النباتات 
في عام 2006، أظهر العلماء الاستخدام الناجح لاقتطاع التيلومير في نباتات الذرة لإنتاج الكروموسومات الصغيرة (minichromosomes)التي يمكن استخدامها كقاعده لإدخال الجينات في جينوم النبات. في النباتات، يتم الحفاظ على تسلسل التيلومير، مما يعني أنه يمكن استخدام هذه الاستراتيجية بطريقة ناجحة لبناء الكروموسومات الصغيرة الإضافية في أنواع النباتات الأخرى.

في عام 2007، أبلغ العلماء عن نجاحهم في تجميع الكرموسومات الصغيرة في المختبر باستخدام طريقة دي نوفو (de novo).

ان استخدام الكرموسومات الصغيرة (minichromosomes) يهدف إلى إنتاج صفات جديدة مرغوب بها. وتشمل المزايا الرئيسية القدرة على إدخال المعلومات الجينية التي تتوافق بشكل كبير مع جينوم المضيف. هذا بدوره يلغي خطر تعطيل مختلف العمليات الهامة مثل انقسام الخلايا والتعبير الجيني. مع التطوير المستمر، قد يكون لمستقبل استخدام الكرموسومات الصغيرة تأثير كبير على إنتاجية منتجات جديدة.

 كائنات حية الأخرى 
كما تم ادخال الكروموسومات الصغيرة في خلايا الخميرة والحيوان بنجاح. وتم ذلك ادخال هذه الكرموسومات باستخدام طريقة دي نوفو.

 المراجع 

تصنيف:علم الوراثة