صبغي صغير

دورها في الهندسة الوراثية

وفي هذا السياق، على عكس الطرق التقليدية للهندسة الوراثية، يمكن استخدام الصبغيات 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. فضلًا عن ذلك، مع الأساليب التقليدية لإدخال الجينات، لم يكن للعلماء القدرة على التحكم في مكان وجود الجينات الجديدة المضافة على صبغيات الخلية المضيفة، مما يجعل من الصعب التنبؤ بوراثة جينات متعددة من جيل إلى جيل. تسمح تقنية الصبغيات الصغيرة بوضع الجينات جنبًا إلى جنب على الصبغي نفسه وبالتالي تقليل احتمالية الفصل بين السمات الجديدة.

الهيكل

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

النباتات

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

ومن جهة أخرى، ان استخدام الكرموسومات الصغيرة (minichromosomes) يهدف إلى إنتاج صفات جديدة مرغوب بها. وتشمل المزايا الرئيسية القدرة على إدخال المعلومات الجينية التي تتوافق بدرجة كبيرة 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.

علاوةً على ذلك، في سنة 2006، أظهر العلماء الاستخدام الناجح لاقتطاع التيلومير في نباتات الذرة لإنتاج الصبغيات 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 الصبغيات الصغيرة الإضافية في أنواع النباتات الأخرى.

من أعلى إلى أسفل

وفي هذا السياق، تستعمل هذه الطريقة آلية اقتطاع الصبغيات 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 للصبغي. يمكن فيما بعد تغيير الصبغي المقطوع حديثًا من خلال إدخال جينات جديدة لصفات معينة مرغوب بها. تُعتبر هذه الطريقة عمومًا الوسيلة الأكثر منطقية لإنتاج صبغيات أكثر لاستخدامها في الهندسة الوراثية للنباتات. على وجه الخصوص، تكمن ميزة هذه الطريقة في ما اظهرته من ثبات للصبغيات خلال عملية الانقسام الخلوي. اما عيبها الوحيد فظهر في ان عملها يحتاج الي عمالة كثيره.

دي نوفا

من جانب آخر، يتم تجميع الأجزاء الأصغر حجما المكونة للصبغي(السنترومير والتيلوميرات وسلاسل الحمض النووي) باستخدام تقنيات الاستنساخ الجزيئي لبناء محتويات الصبغيات المرغوبة في المختبر. فيما بعد، يجب تحويل المحتويات المطلوبة من الصبغي الصغير داخل مضيف قادر على تجميع المكونات (عادة ما تكون خلايا الخميرة أو الثدييات) إلى صبغيوظيفي. وقد حاولت هذه الطريقة إدخال الصبغي 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 الصبغيية لمنطقة الوسط في الصبغي

كائنات حية الأخرى

وعلى صعيد آخر، كما تم ادخال الصبغيات الصغيرة في خلايا الخميرة والحيوان بنجاح. وتم ذلك ادخال هذه الكرموسومات باستخدام طريقة دي نوفو.

الإنتاج

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