معلومة

15.1: مصطلحات جديدة - علم الأحياء


لا تتوافق مصطلحات نظرية المرض تمامًا في الأدبيات الوبائية ، لكننا سنستخدمها باستمرار على النحو التالي.

خبث: إلى أي مدى أو السرعة التي يضر بها العامل الممرض مضيفه. غالبًا ما يرمز إلى alpha ، ( alpha ) ، في معادلات المرض. مثال: إذا مات عُشر الكائنات المصابة في فترة زمنية معينة وكان كل شيء عشوائيًا ، ( alpha ) = 1/10.

العدوى: ما مدى سهولة وصول العامل الممرض إلى مضيف جديد وغزوه. غالبًا ما يرمز إلى بيتا ، ( بيتا ) ، في معادلات المرض. مثال: في مجتمع غير مصاب بخلاف ذلك ، إذا كان من المتوقع أن يصيب كل مضيف مصاب ثلاثة آخرين في فترة زمنية معينة ، ( beta ) = 3.

رقم التكاثر الأساسي: في مجتمع غير مصاب بخلاف ذلك ، كم عدد الإصابات الجديدة التي يتوقع أن ينتجها الفرد المصاب خلال مدة الإصابة. غالبًا ما يتم ترميزها كـ (R_0 ) في معادلات المرض ، ويتم نطقها "ليست كذلك". هذا رقم مهم. إذا كان (R_0 ) أكبر من 1 ، سينتشر المرض بين السكان ، بينما إذا كان (R_0 ) أقل من 1 ، سيموت المرض.


15.1 الكود الجيني

في هذا القسم سوف تستكشف الأسئلة التالية:

  • ما هي "العقيدة المركزية" لتخليق البروتين؟
  • ما هو الكود الجيني ، وكيف يصف تسلسل النوكليوتيدات تسلسل الأحماض الأمينية والببتيد المتعدد؟

اتصال لدورات AP ®

منذ إعادة اكتشاف عمل مندل في القرن العشرين ، تعلم العلماء الكثير حول كيفية قدرة المخططات الجينية المخزنة في الحمض النووي على التكاثر والتعبير والطفرة. مثلما يمكن ترتيب 26 حرفًا من الأبجدية الإنجليزية في ما يبدو أنه عدد غير محدود من الكلمات ، مع إضافة كلمات جديدة إلى القاموس كل عام ، يمكن للنيوكليوتيدات الأربعة للحمض النووي - A و T و C و G - توليد تسلسل الحمض النووي يسمى الجينات التي تحدد عشرات الآلاف من بوليمرات الأحماض الأمينية. في المقابل ، يمكن نسخ هذه التسلسلات إلى mRNA وترجمتها إلى بروتينات تنسق تقريبًا كل وظيفة للخلية. يشير الرمز الجيني إلى أبجدية الحمض النووي (A ، T ، C ، G) ، أبجدية RNA (A ، U ، C ، G) ، والأبجدية متعددة الببتيد (20 حمض أميني). ولكن كيف تنتج الجينات الموجودة على الكروموسوم في النهاية عديد ببتيد يمكن أن ينتج عنه نمط ظاهري مادي مثل الشعر أو لون العين - أو مرض مثل التليف الكيسي أو الهيموفيليا؟

تصف العقيدة المركزية التدفق الطبيعي للمعلومات الجينية من DNA إلى mRNA إلى البروتين: يحدد الحمض النووي في الجينات تسلسلات mRNA التي بدورها تحدد تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات. تتطلب العملية خطوتين ، النسخ والترجمة. أثناء النسخ ، تُستخدم الجينات لتكوين الرنا المرسال (mRNA). بدوره ، يتم استخدام mRNA لتوجيه تخليق البروتينات أثناء عملية الترجمة. تتطلب الترجمة أيضًا نوعين آخرين من الحمض النووي الريبي: نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) والحمض النووي الريبوزي (الرنا الريباسي). الشفرة الوراثية عبارة عن رمز ثلاثي ، حيث يتكون كل كودون RNA من ثلاثة نيوكليوتيدات متتالية تحدد حمض أميني واحد أو إطلاق سلسلة البولي ببتيد المشكلة حديثًا على سبيل المثال ، يحدد كودون mRNA CAU هيستيدين الأحماض الأمينية. الكود متدهور أي أن بعض الأحماض الأمينية يتم تحديدها بأكثر من كودون واحد ، مثل المرادفات التي تدرسها في صف اللغة الإنجليزية (كلمة مختلفة ، نفس المعنى). على سبيل المثال ، CCU و CCC و CCA و CCG كلها رموز للبرولين. من المهم أن نتذكر أن نفس الشفرة الجينية عالمية لجميع الكائنات الحية على الأرض تقريبًا. توجد اختلافات صغيرة في تخصيص الكودون في الميتوكوندريا وبعض الكائنات الحية الدقيقة.

يتم اكتشاف الانحرافات عن المخطط البسيط للعقيدة المركزية بينما يستكشف الباحثون التعبير الجيني باستخدام تقنية جديدة. على سبيل المثال ، فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) هو فيروس ارتجاعي يخزن معلوماته الجينية في جزيئات RNA مفردة عالقة. عند الإصابة بالخلية المضيفة ، يتم استخدام الحمض النووي الريبي كقالب بواسطة الإنزيم المشفر فيروسيًا ، المنتسخة العكسية ، لتخليق الحمض النووي. يتم نسخ الحمض النووي الفيروسي لاحقًا إلى mRNA وترجمته إلى بروتينات. لا تمر بعض فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) مثل فيروس الأنفلونزا أبدًا بخطوة الحمض النووي. يتم تكرار جينوم RNA بواسطة بوليميراز RNA المعتمد على RNA والذي يتم ترميزه فيروسيًا.

يدعم المحتوى المقدم في هذا القسم أهداف التعلم الموضحة في Big Idea 1 و Big Idea 3 من إطار منهج AP ® Biology. تدمج أهداف التعلم محتوى المعرفة الأساسية مع واحد أو أكثر من الممارسات العلمية السبعة. توفر أهداف التعلم هذه أساسًا شفافًا لدورة AP ® Biology ، جنبًا إلى جنب مع التجارب المعملية القائمة على الاستفسار والأنشطة التعليمية وأسئلة اختبار AP ®.

فكرة كبيرة 1 تقود عملية التطور التنوع ووحدة الحياة.
الفهم الدائم 1. ب الكائنات الحية مرتبطة بخطوط النسب من أصل مشترك.
المعرفة الأساسية 1. ب تشترك الكائنات الحية في العديد من العمليات الأساسية المحفوظة والميزات التي تطورت وتوزع على نطاق واسع بين الكائنات الحية اليوم.
ممارسة العلوم 3.1 يمكن للطالب طرح أسئلة علمية.
ممارسة العلوم 7.2 يمكن للطالب ربط المفاهيم في وعبر المجال (المجالات) للتعميم أو الاستقراء في و / أو عبر التفاهمات الدائمة و / أو الأفكار الكبيرة.
هدف التعلم 1.15 الطالب قادر على وصف أمثلة محددة للعمليات البيولوجية الأساسية المحفوظة والميزات المشتركة بين جميع المجالات أو ضمن مجال واحد من الحياة ، وكيف تدعم هذه العمليات والميزات الأساسية المشتركة والمحفوظة مفهوم الأصل المشترك لجميع الكائنات الحية.
فكرة كبيرة 3 تقوم الأنظمة الحية بتخزين المعلومات الأساسية لعمليات الحياة واستردادها ونقلها والاستجابة لها.
التفاهم الدائم 3 توفر المعلومات القابلة للتوريث استمرارية الحياة.
المعرفة الأساسية 3-أ 1 الحمض النووي ، وفي بعض الحالات ، هو المصدر الأساسي للمعلومات القابلة للتوريث.
ممارسة العلوم 6.5 يمكن للطالب تقييم التفسيرات العلمية البديلة.
هدف التعلم 3.1 الطالب قادر على بناء تفسيرات علمية تستخدم بنية ووظائف DNA و RNA لدعم الادعاء بأن DNA ، وفي بعض الحالات ، أن RNA هي المصادر الأساسية للمعلومات القابلة للتوريث.

دعم المعلم

تم التحقق من صحة العقيدة المركزية من خلال العديد من التجارب. إن تدفق المعلومات من DNA إلى mRNA إلى polypeptide هو المخطط الشائع في جميع الخلايا ، بدائية النواة وحقيقية النواة. المعلومات الموجودة في الحمض النووي واردة في تسلسل القواعد النيتروجينية. السؤال التالي هو ، كيف يتم ترجمة تسلسل القواعد النيتروجينية إلى أحماض أمينية؟ مزيج من حرفين من الأحرف الأربعة يعطي 16 حمضًا أمينيًا محتملاً (4 2 = 16) على سبيل المثال ، AA ، أو AC ولكن هناك 20 حمضًا أمينيًا. مزيج من ثلاث قواعد يعطي 64 مجموعة ممكنة (4 3 = 64) على سبيل المثال ، AAA أو AAC. مزيج من ثلاث قواعد في صف واحد هو كودون أو "ثلاثة توائم". يؤدي هذا إلى ظهور أكثر من توليفات كافية للأحماض العشرين الشائعة. يتم تحديد بعض الأحماض الأمينية بواسطة كودون واحد ، على سبيل المثال ، ميثيونين وتريبتوفان ، يتم ترميز البعض الآخر بواسطة ما يصل إلى ستة أكواد مستقلة ، على سبيل المثال ، ليسين.

على الرغم من أن تخليق البروتين يتبع نفس المخطط العام في بدائيات النوى وحقيقيات النوى ، فإن الآلية التفصيلية لكل منهما يمكن أن تكون مختلفة تمامًا. يضيف وجود الغشاء النووي طبقة من التعقيد إلى العملية. في بدائيات النوى ، النسخ والترجمة مرتبطان بإحكام. بمجرد نسخ الطرف الخامس من الرنا المرسال من الشريط النموذجي للحمض النووي ، يمكن للريبوسومات أن تلتصق به ويبدأ تركيب البولي ببتيد. تستخدم الخلايا حقيقية النواة سلسلة أكثر تعقيدًا من الخطوات. يشكل إنزيم بوليميراز RNA معقد بدء النسخ مع العديد من البروتينات التي تسمى عوامل النسخ. يخضع منتج النسخ ، mRNA لعدة تعديلات تغير من ثباته وتسهل التصدير من النواة. تسمح هذه الخطوات الإضافية بتحكم أكبر في التعبير الجيني. على الرغم من أن mRNA بدائية النواة لا يتم تعديله بشكل عام ، إلا أن خيوط الرنا المرسال حقيقية النواة تخضع لإضافة غطاء ميثيل غوانوزين عند الطرف 5 بوصات وذيل متعدد الأدينوزين في الطرف الثالث ، والتي بدونها قد لا تخرج من النواة. يخضع mRNA أيضًا لعملية تضفير لإزالة الإنترونات ، وهي المناطق غير المشفرة للبروتين في الجين. تعتمد ترجمة البروتين على وجود الريبوسومات ، و mRNA ، ومجموعة كاملة من جزيئات الحمض النووي الريبي ، والعديد من الإنزيمات ، والعديد من عوامل البروتين. عندما يتم تصنيع البولي ببتيد ، فإنه يبدأ في الطي في هيكله ثلاثي الأبعاد. ستضمن التعديلات الإضافية أن البروتين يعمل بكامل طاقته وشحنه إلى وجهته.

اسأل الطلاب ما هي العقيدة. سيكون بمثابة مقدمة للانحرافات عن العقيدة المركزية. تظهر الفيروسات العديد من الاختلافات. فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) هو فيروس ارتجاعي. يتم ترميز الجينوم الخاص به في جزيئات RNA التي تعمل كقالب لتخليق الحمض النووي بواسطة إنزيم مشفر فيروسيًا يسمى النسخ العكسي. نشير إلى أن هذا الإنزيم ، غير الموجود في البشر ، هو هدف العديد من الأدوية المضادة لفيروس نقص المناعة البشرية. يحمل فيروس الأنفلونزا خيوطًا غير مشفرة من جزيئات الحمض النووي الريبي التي يتم نسخها في الخلية المضيفة بواسطة بوليميريز RNA المعتمد على الحمض النووي الريبي ، وهو إنزيم مشفر في جينوم الفيروس. في حالة الإصابة بفيروس الأنفلونزا ، لا توجد مرحلة DNA على الإطلاق. تدفق المعلومات هو RNA إلى RNA إلى البروتينات. أقرب إلى "المنزل" ، يتم تكرار التيلوميرات ، نهايات الكروموسومات الخطية في حقيقيات النوى ، بواسطة إنزيم خاص ، تيلوميراز ، الذي يصنع الحمض النووي من قالب الحمض النووي الريبي.

مثلما ننقل المعلومات باستخدام الأحرف والأرقام ، تنقل الخلية المعلومات باستخدام الجزيئات. التأكيد على أوجه التشابه بين الكتابة والشفرة الجينية. أخبر الطلاب أن الكثير من مفردات علم الوراثة الجزيئية مستعارة من التحرير: النسخ ، والترجمة ، والتدقيق اللغوي ، والخطأ ، والهراء ، وما إلى ذلك.

على الرغم من أن الفصل لا يستخدم مصطلح "إطار قراءة مفتوح" ، إلا أنه اربطه بالشكل 15.4. إطار القراءة المفتوح هو تسلسل الحمض النووي الذي يتبع كودون البداية وينتهي برمز التوقف. من المحتمل أن يكون إطار القراءة الطويل المفتوح جينًا.

دعم المعلم

يخلط الطلاب بين المفردات المستخدمة لوصف العقيدة المركزية. نسخ المعلومات من DNA إلى RNA هو نسخ لأن اللغة هي نفسها. كلاهما مصنوع باستخدام النيوكليوتيدات. عندما يتم تصنيع بولي ببتيد ، تتحول كتل البناء أو "الحروف" إلى الأحماض الأمينية. إنها ترجمة. على الرغم من عدم تطابقه تمامًا ، اعرض للطلاب مثالًا مشابهًا لما يلي:

الكلب كلب (نسخ) إلى كانيس (ترجمة)

أول كلمتين تمثل النسخ. تم نسخ الحروف فقط. الكلمة الأخيرة لها نفس المعنى ، "كلب" في اللاتينية ، ولكن اللغة الآن مختلفة.

ضع في اعتبارك استخدام كلمة "زائدة عن الحاجة" للمساعدة في شرح معنى كلمة "منحط" في هذا السياق. يخلط الطلاب بين حقيقة أن الشفرة متدهورة - يمكن للعديد من الكودونات ترميز نفس الحمض الأميني - مع حقيقة أن الشفرة الجينية عالمية ، مما يعني أن نفس الكودون ، AUG كمثال ، يُترجم إلى ميثيونين في جميع الخلايا. ينشأ الارتباك من تعلم الطلاب المفهومين في نفس الوقت. أعط أمثلة على التغييرات في الكودونات التي تؤدي إلى نفس الأحماض الأمينية. على الرغم من اختلاف تسلسل الجينات ، فإن عديد الببتيد هو نفسه. ذكّر الطلاب أن كل كودون يحدد حمضًا أمينيًا واحدًا ، لكن العكس ليس صحيحًا. اعتمادًا على الحمض الأميني ، سيتم ترجمة أكثر من كودون واحد إلى نفس الحمض الأميني.

اشرح أن العديد من البروتينات المهمة يتم تصنيعها في البكتيريا والخميرة عن طريق إدخال الجينات للبروتينات في أنظمة التعبير عن العائل. هذا ممكن لأن الكود عالمي. إذا تم إدخال ترميز جيني للأنسولين البشري في كروموسومات بكتريا قولونية، ستقوم البكتيريا بتركيب الأنسولين البشري.

دعم المعلم

أعط الطلاب أمثلة على الكودونات واطلب منهم العثور على الأحماض الأمينية المطابقة. لفت انتباههم إلى أن الأخطاء المطبعية هي مصدر كبير للطفرات. يجب عليهم تصحيح تسلسلهم بعناية.

تحتوي أسئلة تحدي ممارسة العلوم على أسئلة اختبار إضافية لهذا القسم والتي ستساعدك على التحضير لامتحان AP. تتناول هذه الأسئلة المعايير التالية:
[APLO 3.4] [APLO 3.25]

تولد عملية النسخ الخلوي الرنا المرسال (mRNA) ، وهو نسخة جزيئية متنقلة من جين واحد أو أكثر بأبجدية من A و C و G و uracil (U). تحول ترجمة نموذج mRNA المعلومات الوراثية القائمة على النيوكليوتيدات إلى منتج بروتيني. تتكون تسلسل البروتين من 20 نوعًا شائعًا من الأحماض الأمينية ، لذلك يمكن القول أن أبجدية البروتين تتكون من 20 حرفًا (الشكل 15.2). يتم تعريف كل حمض أميني من خلال تسلسل ثلاثي النوكليوتيدات يسمى الكودون الثلاثي. الأحماض الأمينية المختلفة لها مواد كيميائية مختلفة (مثل الحمضية مقابل القاعدية ، أو القطبية وغير القطبية) وقيود هيكلية مختلفة. يؤدي الاختلاف في تسلسل الأحماض الأمينية إلى تباين هائل في بنية البروتين ووظيفته.

العقيدة المركزية: الحمض النووي يشفر الحمض النووي الريبي RNA يشفر البروتين

يتم وصف تدفق المعلومات الجينية في الخلايا من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي إلى البروتين بواسطة العقيدة المركزية (الشكل 15.3) ، والتي تنص على أن الجينات تحدد تسلسل mRNAs ، والتي بدورها تحدد تسلسل البروتينات. يتم تنفيذ فك تشفير جزيء إلى آخر بواسطة بروتينات محددة و RNAs. نظرًا لأن المعلومات المخزنة في DNA مركزية جدًا للوظيفة الخلوية ، فمن المنطقي أن تقوم الخلية بعمل نسخ mRNA من هذه المعلومات لتخليق البروتين ، مع الحفاظ على الحمض النووي نفسه سليمًا ومحميًا. يعد نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي أمرًا بسيطًا نسبيًا ، حيث تتم إضافة نيوكليوتيد واحد إلى خيط الرنا المرسال لكل نيوكليوتيد يقرأ في خيط الحمض النووي. تعتبر الترجمة إلى البروتين أكثر تعقيدًا بعض الشيء لأن ثلاثة نيوكليوتيدات من الرنا المرسال تتوافق مع حمض أميني واحد في تسلسل عديد الببتيد. ومع ذلك ، فإن الترجمة إلى البروتين لا تزال منهجية وكولينية ، مثل أن النيوكليوتيدات من 1 إلى 3 تتوافق مع الأحماض الأمينية 1 ، والنيوكليوتيدات من 4 إلى 6 تتوافق مع الأحماض الأمينية 2 ، وهكذا.

الكود الجيني منحط وعالمي

بالنظر إلى الأعداد المختلفة من "الأحرف" في "أبجديات" الرنا المرسال والبروتين ، افترض العلماء أن مجموعات النيوكليوتيدات تتوافق مع الأحماض الأمينية المفردة. لن تكون مضاعفات النوكليوتيدات كافية لتحديد كل حمض أميني لأنه لا يوجد سوى 16 توليفة ممكنة من اثنين من النيوكليوتيدات (4 2). في المقابل ، هناك 64 ثلاثي نيوكليوتيد محتمل (4 3) ، وهو عدد أكبر بكثير من عدد الأحماض الأمينية. افترض العلماء أن الأحماض الأمينية تم ترميزها بواسطة ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات وأن الشفرة الوراثية تتحلل. بمعنى آخر ، يمكن ترميز حمض أميني معين بأكثر من ثلاثي نيوكليوتيد واحد. تم تأكيد ذلك لاحقًا تجريبيًا استخدم فرانسيس كريك وسيدني برينر المغير الكيميائي بروفلافين لإدخال واحد أو اثنين أو ثلاثة نيوكليوتيدات في جين الفيروس. عندما تم إدخال واحد أو اثنين من النيوكليوتيدات ، تم إلغاء تخليق البروتين تمامًا. عندما تم إدخال ثلاث نيوكليوتيدات ، تم تصنيع البروتين وعمله. أظهر هذا أن ثلاثة نيوكليوتيدات تحدد كل حمض أميني. تسمى هذه النوكليوتيدات الثلاثية الكودونات. أدى إدخال واحد أو اثنين من النيوكليوتيدات إلى تغيير إطار القراءة الثلاثي تمامًا ، وبالتالي تغيير الرسالة لكل حمض أميني لاحق (الشكل 15.4). على الرغم من أن إدخال ثلاثة نيوكليوتيدات تسبب في إدخال حمض أميني إضافي أثناء الترجمة ، فقد تم الحفاظ على سلامة بقية البروتين.

حل العلماء بشق الأنفس الشفرة الجينية عن طريق ترجمة mRNAs الاصطناعية في المختبر وتسلسل البروتينات التي حددوها (الشكل 15.5).

بالإضافة إلى توجيه إضافة حمض أميني محدد إلى سلسلة بولي ببتيد ، تنهي ثلاثة من الكودونات الـ 64 تخليق البروتين وتحرر البولي ببتيد من آلية الترجمة. تسمى هذه الثلاثة توائم كودونات لا معنى لها ، أو كودونات توقف. كودون آخر ، AUG ، له أيضًا وظيفة خاصة. بالإضافة إلى تحديد ميثيونين الأحماض الأمينية ، فإنه يعمل أيضًا ككودون بدء لبدء الترجمة. يتم تعيين إطار القراءة للترجمة بواسطة كودون بدء AUG بالقرب من نهاية 5 'من mRNA.

الكود الجيني عالمي. مع استثناءات قليلة ، تستخدم جميع الأنواع تقريبًا نفس الكود الجيني لتخليق البروتين. يعني حفظ الكودونات أنه يمكن نقل mRNA المنقى الذي يشفر بروتين الغلوبين في الخيول إلى خلية خزامى ، وسيقوم الخزامى بتصنيع غلوبين الحصان. إن وجود رمز جيني واحد فقط هو دليل قوي على أن كل أشكال الحياة على الأرض تشترك في أصل مشترك ، خاصة إذا أخذنا في الاعتبار أن هناك حوالي 10 84 توليفة محتملة من 20 حمضًا أمينيًا و 64 كودونًا ثلاثيًا.

ارتباط بالتعلم

نسخ الجين وترجمته إلى بروتين باستخدام الاقتران التكميلي والشفرة الجينية في هذا الموقع.

  1. إذا كان هناك خطأ في الترجمة ، فلن يتم عمل الدهون الصحيحة للإشارة أو تخزين الطاقة أو لأداء الوظائف الحيوية. يمكن أن يسبب هذا أمراضًا وراثية ومتعلقة بالعمر.
  2. الترجمة هي العملية التي يتم فيها نسخ جزء معين من الحمض النووي إلى RNA (mRNA) بواسطة إنزيم RNA polymerase. يمكن أن يؤدي الخطأ في مثل هذا النسخ إلى العديد من الأمراض الوراثية والمتعلقة بالعمر.
  3. الترجمة هي العملية التي تستخدمها الريبوسومات لتخليق البروتينات من الأحماض الأمينية. إذا كان هناك خطأ في هذه العملية ، فلن يتم تصنيع البروتينات الصحيحة لبناء أنسجة الجسم المهمة أو أداء وظائف حيوية مما يؤدي إلى أمراض وراثية ومتعلقة بالعمر.
  4. الترجمة هي العملية التي تستخدمها أجسام جولجي لتخليق البروتينات من الأحماض الأمينية. إذا كان هناك خطأ في هذه العملية ، فلن يتم تصنيع البروتينات الصحيحة لبناء أنسجة الجسم المهمة أو أداء الوظائف الحيوية.

اتصال ممارسة العلوم لدورات AP®

فكر في الأمر

  • شريط من الحمض النووي يحتوي على تسلسل النوكليوتيدات 3 '…… GCT GTC AAA TTC GAT …… 5'. ما هو تسلسل الرنا المرسال الذي يكمل تسلسل الحمض النووي هذا؟ باستخدام مخطط الكودونات في النص ، حدد تسلسل الأحماض الأمينية التي يمكن توليدها من هذا الشريط من الحمض النووي.
  • كيف يؤدي انحلال الشفرة الجينية إلى جعل الخلايا أقل عرضة للطفرات؟ ما هي ميزة الانحطاط فيما يتعلق بالتأثير السلبي للطفرات العشوائية على الانتقاء الطبيعي والتطور؟

دعم المعلم

السؤال الأول هو تطبيق هدف التعلم 3.1 وممارسة العلوم 6.5 لأن الطلاب يشرحون كيف يمكن نسخ لغة الحمض النووي وترجمتها إلى سلسلة من الأحماض الأمينية.

المجموعة الثانية من الأسئلة هي تطبيق هدف التعلم 1.15 وممارسة العلوم 3.1 لأنه يُطلب من الطلاب طرح أسئلة حول الكود الجيني الشامل وتأثير انحطاطه على الطفرات.

إجابة

  • 3 "… GCT GTC AAA TTC GAT… 5"
  • مرنا 5 '…… CGA CAG UUU AAG CUA …… 3'
  • الببتيد ... Arg Gln Phe Lys Leu ……

يُعتقد أن الانحلال هو آلية خلوية لتقليل التأثير السلبي للطفرات العشوائية. عادةً ما تختلف الكودونات التي تحدد نفس الحمض الأميني بنوكليوتيد واحد فقط. بالإضافة إلى ذلك ، يتم ترميز الأحماض الأمينية ذات السلاسل الجانبية المتشابهة كيميائيًا بواسطة أكواد مماثلة. يضمن هذا الفارق الدقيق في الشفرة الجينية أن طفرة استبدال النوكليوتيدات المفردة قد تحدد إما نفس الحمض الأميني ولكن ليس لها تأثير أو تحدد حمض أميني مشابه ، مما يمنع البروتين من أن يصبح غير فعال تمامًا.

اتصال المنهج العلمي

أيهما يحتوي على المزيد من الحمض النووي: كيوي أم فراولة؟

سؤال: هل سيكون لفاكهة الكيوي والفراولة التي لها نفس الحجم تقريبًا (الشكل 15.6) نفس كمية الحمض النووي تقريبًا؟

خلفية: الجينات محمولة على الكروموسومات وهي مصنوعة من الحمض النووي. جميع الثدييات ثنائية الصبغيات ، مما يعني أن لديها نسختين من كل كروموسوم. ومع ذلك ، ليست كل النباتات ثنائية الصبغة. الفراولة الشائعة هي الأخطبوط (8ن) والكيوي المزروع هو سداسي الصبغيات (6ن). ابحث في العدد الإجمالي للكروموسومات في خلايا كل من هذه الفاكهة وفكر في كيفية توافق ذلك مع كمية الحمض النووي في نواة خلايا هذه الفاكهة. اقرأ عن تقنية عزل الحمض النووي لفهم كيف تساعد كل خطوة في بروتوكول العزل في تحرير الحمض النووي وتعجيله.

فرضية: افترض ما إذا كنت ستتمكن من اكتشاف اختلاف في كمية الحمض النووي من الفراولة والكيوي ذات الحجم المماثل. ما الفاكهة التي تعتقد أنها ستنتج المزيد من الحمض النووي؟

اختبر فرضيتك: عزل الحمض النووي من الفراولة والكيوي التي بنفس الحجم. قم بإجراء التجربة في ثلاث نسخ على الأقل لكل فاكهة.

  1. تحضير زجاجة من المخزن المؤقت لاستخراج الحمض النووي من 900 مل من الماء و 50 مل منظف الأطباق وملعقتين صغيرتين من ملح الطعام. امزج عن طريق الانقلاب (قم بتغطيته وقلبه رأسًا على عقب عدة مرات).
  2. اطحن الفراولة وفاكهة الكيوي باليد في كيس بلاستيكي ، أو باستخدام الهاون والمدقة ، أو بوعاء معدني ونهاية آلة حادة. تطحن لمدة دقيقتين على الأقل لكل فاكهة.
  3. أضف 10 مل من المخزن المؤقت لاستخراج الحمض النووي لكل فاكهة ، واخلط جيدًا لمدة دقيقة واحدة على الأقل.
  4. قم بإزالة الحطام الخلوي عن طريق تصفية كل خليط من الفاكهة من خلال القماش القطني أو قطعة قماش مسامية وفي قمع يوضع في أنبوب اختبار أو حاوية مناسبة.
  5. صب الإيثانول المثلج أو الأيزوبروبانول (كحول محمر) في أنبوب الاختبار. يجب أن تلاحظ الحمض النووي الأبيض المترسب.
  6. اجمع الحمض النووي من كل فاكهة عن طريق لفها حول قضبان زجاجية منفصلة.

سجل ملاحظاتك: نظرًا لأنك لا تقيس حجم الحمض النووي كميًا ، يمكنك تسجيل كل تجربة ما إذا كانت الثمرتان قد أنتجت نفس الكميات أو كميات مختلفة من الحمض النووي كما لوحظ بالعين. إذا أنتجت إحدى الفاكهة أو الفاكهة الأخرى مزيدًا من الحمض النووي بشكل ملحوظ ، فقم بتسجيل ذلك أيضًا. حدد ما إذا كانت ملاحظاتك متوافقة مع عدة قطع من كل فاكهة.

حلل بياناتك: هل لاحظت اختلافًا واضحًا في كمية الحمض النووي التي تنتجها كل فاكهة؟ هل كانت نتائجك قابلة للتكرار؟

استخلاص النتائج: بالنظر إلى ما تعرفه عن عدد الكروموسومات في كل فاكهة ، هل يمكنك استنتاج أن عدد الكروموسومات يرتبط بالضرورة بكمية الحمض النووي؟ هل يمكنك تحديد أي عيوب لهذا الإجراء؟ إذا كان لديك وصول إلى مختبر ، فكيف يمكنك توحيد مقارنتك وجعلها أكثر كمية؟

تخيل لو كان هناك 200 نوع شائع من الأحماض الأمينية بدلاً من 20. بالنظر إلى ما تعرفه عن الشفرة الجينية ، ما هو أقصر طول ممكن للكودون؟ يشرح.

ناقش كيف يجعل انحطاط الشفرة الجينية الخلايا أكثر قوة في مواجهة الطفرات.


خلفية

مع ظهور الأساليب البروتينية والنسخية عالية الإنتاجية ، تقدم البيانات على مستوى الجينوم وجهات نظر لم يسبق لها مثيل من قبل لمجموعات كاملة من المنتجات الجينية وتنظيمها. في الآونة الأخيرة ، أظهرت المقاربات القائمة على الارتباط المتبادل للأشعة فوق البنفسجية المحسنة بالنيوكليوتيدات وتنقية القلة (dT) أن عددًا من البروتينات قادرة على الارتباط بـ RNA [1 ، 2].

تعتبر بروتينات ربط الحمض النووي الريبي (RBPs) منظمات رئيسية لأحداث ما بعد النسخ [3] وتؤثر على التعبير الجيني من خلال العمل في خطوات مختلفة في استقلاب الحمض النووي الريبي ، بما في ذلك التثبيت والمعالجة والتخزين والنقل والترجمة. تم وصف الأحداث التي تتم بوساطة RBP باستخدام عناصر التعرف والتنظيم في تسلسل الحمض النووي الريبي [4 ، 5] بالإضافة إلى ملامح التعبير [6] الخاصة بالأنسجة والمحفوظة عبر الأنواع [7-9]. على الرغم من أن عدم التجانس في تنظيم الجينات هو المسؤول عن التباين والتطور في النمط الظاهري [10] ، إلا أنه لا يُعرف سوى القليل جدًا عن أنماط التعبير التأسيسي التي تتحكم بها الممارسات التجارية التقييدية [11 ، 12] ، والتي هي موضوع هذا العمل.

أصبحت البيانات المأخوذة من الدراسات النسجية والبروتينية الحديثة [13 ، 14] جذابة لدراسة آليات تنظيم الجينات [15 ، 16]. على الرغم من زيادة كمية البيانات الجينومية ، فإن تطوير الأساليب الحسابية لدمج وتفسير وفهم الشبكات الجزيئية لا يزال يمثل تحديًا [17 ، 18]. نحن هنا نجمع بين تنبؤاتنا لتفاعلات البروتين مع الحمض النووي الريبي ، استنادًا إلى حسابات catRAPID [19 ، 20] ، مع المعلومات التي تم الحصول عليها من بيانات التعبير لاستقصاء الآليات التنظيمية التأسيسية. تم استخدام نهج catRAPID سابقًا للتنبؤ بارتباطات البروتين مع الحمض النووي الريبي غير المشفر [21 ، 22] بالإضافة إلى تفاعلات البروتين النووي المرتبطة بالأمراض التنكسية العصبية [23 ، 24]. تم استخدام إطارنا النظري لكشف مسارات التنظيم الذاتي التي تتحكم في التعبير الجيني [25]. تم تطوير خوارزمية omics catRAPID ، التي تم التحقق من صحتها باستخدام بيانات الارتباط المتبادل المعزز بالريبونوكليوزيد المعزز بالفاعلية الضوئية والترسيب المناعي (PAR-CLIP) ، للتنبؤ بارتباطات البروتين والحمض النووي الريبي في المستويات الترانسكريبتومية والبروتينية [26].

باستخدام قواعد بيانات شاملة ومُعلَّقة يدويًا لملفات تعريف التعبير في الأنسجة البشرية ، على كل من مستويات البروتين والحمض النووي الريبي ، بحثنا في العلاقة بين نشاط RBP والتنظيم. تم استغلال الارتباط بين ميل التفاعل ومستويات التعبير للكشف عن الشبكات الفرعية الوظيفية الدقيقة المسؤولة عن التحكم التنظيمي. لاستكشاف النتائج بشكل أكبر ، قمنا بتطوير خادم الويب السريع catRAPID [27].


نتائج

تحديد ملامح إشغال البروتين في خلايا MCF7

في عملنا السابق قمنا بتحديد ملامح شغل البروتين على الحمض النووي الريبي متعدد الأدينيلات في خلايا HEK293 [2]. لتقييم الاختلافات على مستوى العالم في اتصالات البروتين RNA عبر أنواع الخلايا المختلفة وفهم تأثيرها على استقلاب الحمض النووي الريبي ، أجرينا تحديد خصائص إشغال البروتين في خلايا MCF7. خلايا MCF7 هي خلايا سرطانية غدية ثديية إيجابية مستقبلات هرمون الاستروجين ، والتي تستخدم على نطاق واسع كنموذج سرطان الثدي القائم على ثقافة الخلية [16-19]. بعد دراستنا الأصلية ، أنشأنا مكتبتين بيولوجيتين لشغل البروتين المكرر من خلايا MCF7 المسمى 4SU ، والتي تم ربطها باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية 365 نانومتر. تمت تنقية مجمعات البروتين-الحمض النووي الريبي المتشابكة باستخدام حبات oligo (dT) وتم استخدام RNase I لتقليل شظايا الحمض النووي الريبي المتشابك بالبروتين إلى حوالي 20 إلى 60 نيوكليوتيد. بعد معالجة RNase ، تم ترسيب مجمعات mRNP باستخدام كبريتات الأمونيوم وتم مسحها على النيتروسليلوز لإزالة الحمض النووي الريبي غير المتشابك. تم استخدام علاج البروتين K لإطلاق شظايا RNA المحمية بالبروتين. تم ربط الحمض النووي الريبي المسترد بمحولات الاستنساخ ، والنسخ العكسي ومكتبات (كدنا) الناتجة تم تسلسل إلومينا (ملف إضافي 1).

قمنا بتعيين قراءات التسلسل المعالجة مسبقًا مقابل الجينوم المرجعي البشري NCBI36 (hg18) باستخدام TopHat2 [20] (ملف إضافي 1). تم تعيين القراءات للجينات باستخدام نماذج الجينات RefSeq ، والتي تم تنزيلها من متصفح الجينوم UCSC [21 ، 22]. لاحظنا جزءًا كبيرًا من قراءات التسلسل مع انتقالات T-C التشخيصية (53 إلى 70٪) في كلتا التجربتين المكررتين ، مما يشير إلى التشابك الفعال لـ RNA المسمى 4SU إلى البروتينات (الشكل 2 أ ، ب). باتباع الإجراء الموصوف ، لاحظنا أن معظم القراءات المعينة لنصوص ترميز البروتين (88.3 ٪ في المتوسط) ، بينما تم تعيين جزء صغير فقط لأنواع الحمض النووي الريبي الأخرى (الشكل 2C ، D الشكل S1A ، B في ملف إضافي 2). قمنا بعد ذلك بإنشاء ملف تعريف إشغال بروتين إجماعي باستخدام متوسط ​​عدد انتقالات T-C بالإضافة إلى متوسط ​​تغطية القراءة لكل موضع نيوكليوتيد. ملف تعريف الإشغال الإجماعي لخلايا MCF7 متاح للجمهور [23]. يوضح الشكل 2E ، F ملف تعريف انتقال T-C الذي يشير إلى جهات اتصال البروتين RNA في نسخة MYC mRNA بالإضافة إلى التكبير في 3 ′ UTR من cyclin D1 (CCND1). كلا النصين يشفران الجينات المسرطنة البارزة المتورطة في أنواع مختلفة من السرطان ، بما في ذلك سرطان الثدي [24].

تحديد ملامح إشغال البروتين في خلايا MCF7. (أ ، ب) عدم تطابق النوكليوتيدات في تعيينات القراءة لكل من تجارب تكرار MCF7. من اليسار إلى اليمين: إجمالي عدد القراءات المعينة ، وعدد القراءات التي لا تحتوي على أي حالات عدم تطابق وعدد القراءات مع عدم تطابق واحد بالضبط متبوعًا بحدوث انتقالات فردية. يشير عدد كبير من انتقالات T-C المتعلقة بقراءات المطابقة المثالية إلى وجود تشابك فعال بين البروتين والحمض النووي الريبي. (ج ، د) توزيع قراءات تعيين لأنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي لكل تجربة تكرار MCF7 فردية. (ه ، و) عرض المستعرض للمنطقة الجينومية التي ترميز MYC (E) و 3 'UTR من cyclin D1 (CCND1) mRNA (F). يتم عرض مسار انتقال T-C الإجماعي (باللون الأسود ، وعدد انتقالات T-C) ومسار تغطية التسلسل (البرتقالي) لملفات تعريف إشغال البروتين من خلايا MCF7 فوق بعضها البعض. تظهر درجات الحفاظ على PhastCons عبر الثدييات المشيمية باللون الأزرق.

مقارنة التعبير الجيني وملامح إشغال البروتين في خلايا MCF7 و HEK293

لتقدير التشابه بين ملفي إشغال للبروتين ، قمنا بحساب معامل ارتباط رتبة سبيرمان لكل جين بناءً على نهج النافذة المنزلقة على النص بأكمله. أشار الارتباط الوسيط على جميع نصوص ترميز البروتين إلى أن نسختين من مكررات MCF7 أظهرت تباينًا أكبر قليلاً مقارنةً بتكرارات HEK293 (متوسط ​​معامل ارتباط الرتبة 0.526 مقارنة بـ 0.687 في HEK293). ومع ذلك ، يمكن تمييز الملامح من أنواع الخلايا المختلفة بوضوح (الشكل 3 أ).

مقارنة عالمية لمحات إشغال البروتين ومستويات تعبير mRNA في خطوط الخلايا MCF7 و HEK293. (أ) خريطة الحرارة لمتوسط ​​معاملات ارتباط سبيرمان الزوجية لمحات إشغال البروتين المحسوبة لتجارب مكررة MCF7 و HEK293 البيولوجية. تم حساب الارتباط باستخدام نهج النافذة المنزلقة لمقارنة تغطية قراءة النصوص بين تجربتين. يظهر الارتباط الوسيط على جميع النصوص. (ب) يتم تعيين جزء من القراءات إلى 5 'UTRs وتسلسل الترميز (CDS) و 3' UTRs في خلايا MCF7 (يسار) و HEK293 (يمين) متوسطها على جميع التكرارات. يتم عرض توزيعات القراءة لتجارب تحديد خصائص شغل البروتين في الأعلى ، بينما يتم عرض القراءات من تجارب mRNA-seq في الجزء السفلي. (ج) توزيع الكثافة لتحولات T-C من تجارب تحديد خصائص شغل البروتين (أعلى) وتغطية قراءة mRNA-seq (أسفل) متوسطها على جميع مناطق النسخ المغطاة. تمثل الخطوط الجريئة الكثافات من خلايا MCF7. تمثل الخطوط المتقطعة كثافات من خلايا HEK293. (د) مخطط التشتت السلس لتغييرات وفرة القراءة الجينية بين MCF7 و HEK293 من تحديد خصائص شغل البروتين (المحور الصادي) وبيانات mRNA-seq (المحور السيني). يمثل الخط الأحمر أفضل ملاءمة خطية. يشار إلى معامل ارتباط بيرسون. من الواضح أن بيانات RNA-seq لا يمكن أن تفسر التباين في بيانات تحديد خصائص شغل البروتين.

بعد ذلك ، قمنا بتقييم توزيعات تغطية القراءة في مناطق نسخ مختلفة ووجدنا أن تسلسلات الترميز (CDS) و 3-UTRs كانت مشغولة بنفس القدر تقريبًا في خلايا MCF7 (الشكل 3 ب ، أعلى). لقد حصلنا على نتيجة مماثلة في خلايا HEK293 ، لكننا لاحظنا جزءًا أقل قليلاً من قراءة الإشغال لتعيين 3-UTRs. أظهر كلا خطي الخلية أنماطًا متشابهة في تحديد المواقع النسبية لتحولات T-C على مناطق نصية متميزة (الشكل 3C أعلى ، متوسط ​​معامل ارتباط بيرسون 0.858). تم الحصول على نتائج مماثلة لمقارنة تغطية القراءة بدلاً من انتقالات T-C (الشكل S2 في الملف الإضافي 2 متوسط ​​معامل ارتباط بيرسون 0.884).

لتقييم تأثير تعبير mRNA على ملفات تعريف الإشغال ، أجرينا تسلسل الجيل التالي من poly (A) + RNA (mRNA-seq) من خلايا MCF7 في ثلاث نسخ. وبالمثل ، تم إنشاء مجموعتين من مجموعات بيانات mRNA-seq المكررة لخلايا HEK293. كما هو متوقع ، أظهرت النسخ المتماثلة من نفس نوع الخلية ارتباطًا أعلى (الشكل S3 في ملف إضافي 2). علاوة على ذلك ، وجدنا اتفاقًا عاليًا في جزء تعيين القراءات لمناطق نص مختلفة في كلا النوعين من الخلايا (الشكل 3 ب ، أسفل). هذا صحيح أيضًا بالنسبة لإشارة التغطية على طول النصوص (الشكل 3 ج ، أسفل). قمنا بمقارنة توزيعات التغطية للقراءة من mRNA-seq وبيانات التنميط عن إشغال البروتين ولاحظنا زيادة في جزء القراءات التي تعين إلى 3 ′ UTRs في ملفات تعريف إشغال البروتين بالنسبة إلى بيانات mRNA-seq. بعد ذلك ، حددنا ارتباط ملف تعريف شغل البروتين وتغطية قراءة mRNA-seq عن طريق حساب معاملات ارتباط بيرسون للبيانات التي تم حساب متوسطها على جميع النصوص كما هو موضح في الشكل 3 ج وحصلنا على 0.847 و 0.703 لخلايا MCF7 و HEK293 ، على التوالي. قمنا بعد ذلك بالتحقيق فيما إذا كانت تغطية القراءة من بيانات mRNA-seq ترتبط بتغطية القراءة من إشغال البروتين أيضًا على أساس كل نسخة. بمعنى آخر ، يمكن تفسير مقدار التباين في تغطية ملف تعريف إشغال البروتين من خلال تغطية قراءة mRNA-seq. قارنا إشغال البروتين ببيانات mRNA-seq لكل نسخة من خلال نهج الانحدار الخطي [25] والمتوسط ​​على التكرارات (الشكل S4 في ملف إضافي 2). بينما تراوح التباين الموضح من 0.007٪ إلى 94.1٪ للنصوص الفردية ، وجد أن متوسط ​​الكسر الكلي يتراوح بين 6.7٪ و 12.1٪ و 8.9٪ و 9.4٪ لخلايا MCF7 و HEK293 على التوالي. يشير هذا إلى أن ملفات تعريف إشغال البروتين للنصوص الفردية لا يمكن استنتاجها من بيانات mRNA-seq. استخدمنا بعد ذلك نهجًا أقل تقييدًا محليًا وتغييرات أضعاف الجينات المحسوبة بين بيانات MCF7 و HEK293. أسفرت مقارنة التغييرات أضعاف log2 المستمدة من التنميط عن شغل البروتين وبيانات التعبير عن معامل ارتباط 0.44 (الشكل 3D). مجتمعة ، على الرغم من الارتباط العام بين متوسط ​​إشارة الإشغال وتغطية قراءة التعبير ، تشير نتائجنا إلى أنه يمكن العثور على ارتباط معتدل فقط على مستوى كل نسخة. لذلك ، فإن بيانات mRNA-seq ليست كافية لشرح الاختلافات بين خطي الخلية فيما يتعلق بتوقيع انتقال T-C كوكيل لشغل البروتين.

التنميط التفاضلي لشغل البروتين بناءً على عدد انتقالات T-C

حتى الآن ، وصفنا تحليل تجارب تحديد سمات الإشغال الفردي. لتحديد المناطق التي تظهر اتصالات البروتين التفاضلية عبر الظروف التجريبية ، ركزنا لاحقًا على اكتشاف التغيرات المحلية في شغل البروتين. في هذا السياق ، قمنا بتطوير سير عمل المعلوماتية الحيوية لاكتشاف اختلافات موضعية كبيرة في عدد أحداث انتقال T-C للنصوص الفردية. نختار نهجًا مشابهًا للغاية لاكتشاف الجينات المعبر عنها تفاضليًا استنادًا إلى أعداد القراءة: تتم مقارنة التعدادات من عدد صغير من التكرارات ويتم تحديد المواضع التي تُظهر اختلافات كبيرة في التعداد عبر الظروف. وبشكل أكثر تحديدًا ، نستخدم طرقًا إحصائية راسخة [26] كما تم تحقيقها في حزمة R edgeR [27]. باستخدام edgeR ، يتم نمذجة بيانات عدد انتقالات T-C من خلال توزيع ذي حدين سالب ص ملاحظة

ملحوظة(إل سأ الكمبيوتر,Φ ص)، مع إل س كونه العدد الإجمالي لأحداث انتقال T-C لكل عينة س (بعد قطع متوسط ​​قيم M (TMM) تطبيع) ، Φ ص كونه عامل التطبيع (يسمى التشتت) و أ الكمبيوتر كونها الوفرة النسبية لتحولات T-C في الموضع ص في مكررات الحالة ج، أي عينة س ينتمي إلى. الأهم من ذلك ، بدلاً من إجراء التطبيع الأولي لكل عينة وعوامل تشتت الحوسبة على جميع المواضع الجينومية المختبرة دفعة واحدة (كما هو الحال في تحليل التعبير الجيني التفاضلي) ، نقوم بحساب التطبيع وكذلك تشتت العينة والعلامة لكل نص على حدة . نتيجة لذلك ، نقوم بالتطبيع مع التحولات العالمية في المستويات الأساسية لعد انتقال T-C والتي قد تنتج عن التباين التقني مثل عمق التسلسل المختلف. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تعديل التطبيع من حيث النص مع التغييرات المتوقعة في عدد انتقالات T-C التي تنتج عن التغييرات في تعبير mRNA الإجمالي ، والذي يمكن تفسيره على أنه شغل تفاضلي (يظهر وصف رسومي لنهج التطبيع في الشكل 1 ب). تتم إزالة النصوص ذات الأعداد المنخفضة من انتقالات T-C من تحليلنا عن طريق التصفية المتحفظة لمنع التعرف الإيجابي الكاذب (انظر المواد والأساليب للحصول على وصف مفصل). في خطوة أخيرة ، يتم تحديد أعداد أحداث انتقال T-C التفاضلية باستخدام اختبار دقيق مماثل لاختبار فيشر الدقيق (للحصول على وصف أكثر تفصيلاً ، راجع Robinson and Smyth [26]).

تحديد مواقع الحمض النووي الريبي المشغولة تفاضليًا بين خلايا MCF7 و HEK293

طبقنا النهج المذكور أعلاه لمقارنة ملفات تعريف إشغال البروتين لخلايا MCF7 و HEK293 وحددنا عددًا كبيرًا من مناطق mRNA التي تتصل ببروتين تفاضليًا. لإزالة المكالمات الإيجابية الكاذبة ، استخدمنا تقييمًا تجريبيًا لمعدل الاكتشاف الخاطئ (FDR) من خلال تكرار نفس التحليل ، ومع ذلك تبديل التخصيص المتماثل للشرطين (تم تعيين نسخة مكررة واحدة من MCF7 على أنها تكرار HEK293 والعكس صحيح) ، وبالتالي إنشاء توزيع نموذج فارغ لـ ص-القيم. استخدمنا هذا النهج بدلاً من مقاربات FDR كما حددها Benjamini-Hochberg أو Benjamini-Hochberg-Yekutieli [28 ، 29] لأن هذا الأخير سيؤدي إلى عدد قليل من المناصب المهمة نظرًا للعدد الكبير جدًا من المواضع المختبرة نظرًا لانخفاض عدد التكرارات. ال ص- تم تحويل توزيع القيمة الذي تم الحصول عليه من هذا النموذج الفارغ بشكل واضح نحو أقل أهمية ص- القيم مقارنة بالأصل ص- القيم التي تشير إلى انخفاض FDR (الشكل S5 في ملف إضافي 2). لتقليل اكتشاف المواضع التفاضلية الإيجابية الخاطئة ، قمنا بتعديل تحليلنا لتحديد المواضع باستخدام FDR & lt0.1. نتج عن ذلك 30،006 مواقع انتقالية T-C مشغولة بشكل تفاضلي بين خلايا MCF7 و HEK293 (ملف إضافي 3). يوضح الشكل 4 أ ، ب مثالين لمناطق mRNA التي تؤوي مواضع انتقال T-C تفاضلية مع إشارة تشابك متزايدة ومخفضة بشكل ملحوظ في MCF7 مقارنة بخلايا HEK293. على الرغم من mRNAs ، يمكن أيضًا ملاحظة التغييرات في إشغال البروتين من أجل RNAs طويلة المدى غير المشفرة (lincRNAs). كمثال ، يظهر الشكل 4C ملف تعريف الإشغال الخاص بـ lincRNA EPHA6-1 في كلا خطي الخلية.

تحليل مواقع التشابك التفاضلي التي لوحظت في MCF7 مقابل خطوط الخلايا HEK293. (أ-ج) عرض المستعرض لثلاثة مواقع جينية تمثيلية ترميز مناطق النسخ المشغولة تفاضليًا. تمت الإشارة إلى ملف تعريف انتقال TC المتوافق وقراءة تغطية MCF7 (أعلى) و HEK293 (أسفل) باللونين الأسود والبرتقالي ، على التوالي. (أ) يشير المربع الأحمر المتقطع إلى موضع إشغال مرتفع في خلايا MCF7 مقابل خلايا HEK293 في 3 'UTR لنسخة ARID1A. تتزامن هذه المنطقة مع موقع ربط ELAVL1 / HuR مشروح تم تحديده مسبقًا بواسطة PAR-CLIP [15]. (ب) منطقة انخفاض الإشغال بشكل ملحوظ في خلايا MCF7 مقابل خلايا HEK293 في UTR 3 من CBX3. (ج) ترميز المواقع الجينومية RNA المتداخل الطويل غير المشفر lincRNA EPHA6-1. تظهر المناطق ذات الإشغال المتزايد للبروتين في خلايا MCF7 (د) التوزيع التراكمي التجريبي للمسافة إلى أقرب موضع انتقال تفاضلي TC (FDR & lt0.1) لجميع انتقالات T-C التي تظهر تغيرًا كبيرًا (أحمر) مقارنة بالمواضع غير التفاضلية (أسود). المواضع التفاضلية أقرب إلى بعضها البعض ، مما يشير إلى تجميع المواقع المشغولة تفاضليًا. (هـ) Boxplot يمثل المسافات بين المواضع التفاضلية بشكل كبير في خلايا MCF7 مقابل خلايا HEK293 التي تتغير باتجاه نفس الاتجاه (الرمادي) أو الاتجاه المعاكس (أبيض). تم العثور على المواقف التفاضلية التي تشترك في نفس الاتجاه بالقرب من بعضها البعض. (F) جزء من المواضع مع انخفاض كبير (يسار) أو زيادة (يمين) في انتقالات T-C الموجودة في مناطق نسخ مختلفة. تميل المواضع المرتفعة بوضوح إلى التوزيع باتجاه UTR 3. (ز) انخفضت كثافة مواضع انتقال T-C بشكل ملحوظ (أعلى) وزيادة (أسفل) على مناطق النسخ النسبية. يتم ملاحظة مواضع انتقال TC المتناقصة بشكل متكرر عند طرفي 5 'و 3' لتسلسلات التشفير ، بينما لا تُظهر مواضع انتقال T-C المنظمة اتجاهًا موضعيًا.

بالإضافة إلى تحديد مناطق شغل البروتين المتغير بشكل كبير بناءً على انتقالات T-C ، أجرينا تحليلًا مشابهًا بناءً على تغطية القراءة. باستخدام نهج استدعاء الذروة الموصوف سابقًا [30 ، 31] ، وجدنا توافقًا كبيرًا بين المناطق المشغولة تفاضليًا بناءً على تغطية القراءة وانتقالات T-C (الشكل S6 في ملف إضافي 2). ومع ذلك ، نظرًا لأن انتقالات T-C هي سمة رئيسية لتحديد خصائص شغل البروتين والتوقيع المباشر لأحداث الارتباط المتشابك للبروتين- RNA [8] ، قمنا بتقييم الاختلافات بين إشغال البروتين MCF7 و HEK293 بناءً على انتقالات T-C التفاضلية.

يبدو من السهل التوفيق بين أن ارتباط بروتين واحد أو مركب بروتيني لا يؤثر فقط على موضع T-C واحد ، بل يؤثر على مواضع متعددة متجمعة محليًا. لاختبار هذه الفرضية ، قمنا بحساب المسافة إلى أقرب انتقال TC تم تغييره بشكل ملحوظ للمواقف المهمة أو غير المهمة. تمشيا مع فرضية التجميع ، وجدنا أن المناصب الهامة أقرب إلى بعضها البعض من المناصب غير المهمة (الشكل 4 د). ومن المثير للاهتمام ، أن جزء المواقع المهمة التي لا تزيد عن 20 نيوكليوتيد بعيدًا عن الموقع الهام التالي كان 33.8٪ بينما كان الجزء الخاص بالمواقع غير المهمة 11.1٪ فقط. بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بحساب جزء انتقالات T-C المهمة التي تغيرت باتجاه نفس الاتجاه مثل أقرب المواضع المهمة (على سبيل المثال ، يظهر كلاهما إما زيادة أو نقصانًا في الإشغال في خلايا MCF7 مقابل خلايا HEK293). وجدنا أن معظم المواقف (80.4٪) كانت متسقة في اتجاه التغيير. اللافت للنظر ، في المتوسط ​​، كانت هذه المواقع أقرب من المواقف ذات الاتجاه المعاكس للتغيير (الشكل 4E).

بعد ذلك ، قمنا بالتحقيق في توزيع انتقالات T-C التفاضلية على مناطق نسخ مختلفة ووجدنا فرقًا بين المواقع ذات إشارة التشابك المتزايدة والمنخفضة في MCF7 مقارنةً بـ HEK293 (الشكل 4F). بينما تم توزيع uridines مع إشارة T-C منخفضة في MCF7 بشكل متساوٍ تقريبًا على CDS و 3 UTRs ، تم إثراء المواقع ذات التحولات T-C المتزايدة في خلايا MCF7 بشكل واضح في 3-UTRs. يوضح الشكل 4 4 التوزيع الموضعي للمواقع ذات الإشغال المتزايد والمنخفض بشكل ملحوظ على مناطق النسخ الفردية.

أخيرًا ، قمنا بتقييم تأثير exons المعبر عنها تفاضليًا كمصدر محتمل للتحولات TC التفاضلية. نود التأكيد على أن نهجنا لا يستجيب للتغييرات الشاملة في مستويات انتقال T-C الناتجة عن التعبير الجيني التفاضلي. ومع ذلك ، قد يكون جزء من مواضع انتقال TC التفاضلية نتيجة لاستخدام exon التفاضلي. في هذا السيناريو ، قد يؤدي تخطي exon الكامل إلى غياب محلي لأحداث الانتقال في حالة واحدة. لحل هذه المشكلة ، قمنا بتنفيذ نهج ترشيح إضافي يزيل اختياريًا exons أو النصوص بناءً على تحليل التعبير التفاضلي لبيانات mRNA-seq. يمكن إزالة انتقالات T-C كبيرة آخر مخصص إذا وقعوا في exon أو نسخة أو جين أو أي مزيج من هذه المعبر عنها تفاضليًا. في هذه الدراسة ، قمنا بتصفية المواضع في exons مع حدوث تغيير كبير في التعبير عبر أنواع الخلايا (قطع FDR قدره 0.01 وتغير طوي أدنى قدره 2). باستخدام هذه المعلمات ، احتفظنا بـ 72.7٪ من جميع المواضع المُبلغ عنها ، والتي لا يمكن تفسيرها ببساطة من خلال الاستخدام التفاضلي exon. هذا يترك 21،823 من أصل 30،006 موضعًا مع إشغال RBP التفاضلي في خلايا MCF7 مقابل خلايا HEK293.

يتم تنفيذ جميع خطوات التحليل المذكورة أعلاه في سير عمل POPPI [32] ، مما يجعل تجارب تحديد خصائص شغل البروتين (التفاضلية) أكثر سهولة لمجتمع مستخدم أوسع.

تُظهر المواضع المشغولة تفاضليًا خصائص بنية ثانوية مميزة وتتداخل مع مواقع الربط الخاصة بـ RBPs المعروفة

كخطوة تالية ، قمنا بالتحقيق في خصائص مناطق mRNA ذات اتصالات البروتين التفاضلية. لقد اخترنا أفضل 300 موضع MCF7 غير متداخلة مع أحداث انتقالية متزايدة ومخفضة لـ T-C بالنسبة لخلايا HEK293 والمواقع المستبعدة في exons التفاضلية (ملفات إضافية 4 و 5). يجب فصل البقايا غير المتداخلة بواسطة 20 نيوكليوتيد على الأقل لتقليل احتمالية نشوء موضعين انتقاليين لـ T-C من نفس "بصمة" البروتين. قمنا بمقارنة أفضل 300 موقع بمجموعة عشوائية من نفس الحجم (انظر المواد والأساليب).

كخطوة أولى في تحليلنا ، قمنا بالتحقيق في خصائص البنية الثانوية. استخدمنا خوارزمية LocalFold [33] لحساب إمكانية الوصول لكل منطقة في نافذة تحتوي على ± 50 نيوكليوتيد حول كل انتقال تفاضلي TC وقارنناها بنفس التحليل الذي تم إجراؤه على مواقع عشوائية. إمكانية الوصول في هذا الصدد هي احتمال أن يكون النيوكليوتيدات الفردية غير متزاوجة محسوبة على مجموعة الهياكل الثانوية للحمض النووي الريبي المتوقعة. تشير إمكانية الوصول العالية إلى احتمال ضعيف لإقران النيوكليوتيدات ، بينما قد تعكس إمكانية الوصول الأقل من المتوسط ​​حدوث الأشكال الهيكلية. اللافت للنظر ، لاحظنا إمكانية وصول أعلى من المتوقع حول المواضع ذات إشارة التشابك المرتفعة في MCF7 (حوالي خمسة نيوكليوتيدات إلى أي من الجانبين الشكل 5 أ). ومن المثير للاهتمام ، بالنسبة للمواقف ذات التحولات T-C المنخفضة ، لاحظنا نتيجة متعارضة على ما يبدو (الشكل 5 ب) ، يشار إليها بمناطق ذات إمكانية وصول منخفضة في المراحل الأولى والمصب من انتقالات T-C. ربما يعكس هذا النمط وجود أشكال هيكلية ، والتي يمكن أن تعمل كمواقع ربط لـ RBPs [34 ، 35]. كانت كلتا النتائج قوية بالنسبة لعدد المناطق التي تم تحليلها (الشكل S7 في ملف إضافي 2).

مقارنة مناطق mRNA المشغولة تفاضليًا بتنبؤات البنية الثانوية للحمض النووي الريبي ، ووجود أشكال ربط الحمض النووي الريبي والتغيرات في نصف عمر الرنا المرسال. (أ ، ب) متوسط ​​إمكانية الوصول إلى المواقع حول أعلى 300 موقع مع زيادة كبيرة (A) أو انخفاض (B) انتقالات T-C في MCF7 مقابل HEK293. تعكس إمكانية الوصول احتمال عدم ازدواج كل نيوكليوتيد كما تم حسابه بواسطة خوارزمية LocalFold [33] في المتوسط ​​على جميع المناطق البالغ عددها 300. يشار إلى إمكانية الوصول إلى المواضع الحقيقية باللون الأحمر / الأزرق بينما يشار إلى النتائج التي تم الحصول عليها من المناطق العشوائية باللون الرمادي. تعكس المناطق الرمادية الفاتحة حول إمكانيات الوصول العشوائية انحرافًا معياريًا واحدًا. قمنا بتسوية البيانات باستخدام نافذة من ± 2 نيوكليوتيدات. (ج ، د) بروتينات ربط الحمض النووي الريبي (RNA) المرتبطة بـ 20 مصفوفة وزن موضع مكتمل الحمض النووي الريبي (PWMs) [36] الموجودة في منطقة نيوكليوتيد ± 25 حول المواضع مع زيادة (C) وانخفاض (D) انتقالات T-C. يشار إلى معرفات قاعدة بيانات CisBP-RNA لكل PWM بين قوسين. يتم تمثيل مستوى أهمية كل PWM من خلال تحويل -log10 لكل منها ص- القيمة على اليسار ، بينما النسبة بين أعلى المواقع المشغولة تفاضليًا والعشوائية معطاة في مقياس log2 على اليمين. تحتوي الملفات الإضافية 6 و 7 على قائمة كاملة من PWMs الهامة. (هـ) التوزيع التجريبي للكثافة التراكمية لتغيرات log2 أضعاف في نصف عمر mRNA بين خلايا MCF7 و HEK293. تظهر أعلى 300 جين مع انخفاض الإشغال باللون الأزرق بينما تظهر أعلى 300 جين مع زيادة الإشغال باللون الأحمر. يتم تحويل كلتا المجموعتين إلى نصف عمر أطول في MCF7 بالنسبة لتوزيع جميع الجينات الأخرى (السوداء). لقد حددنا مستويات الأهمية لكلا التحولين من جانب واحد ر-اختبار العائد ص- قيم 0.000898 و 0.00644 للأهداف التي تؤوي مواقع زيادة الإشغال وانخفاضها ، على التوالي.

بعد ذلك ، قمنا بتحليل ما إذا كانت المناطق التي تحتوي على جهات اتصال مختلفة بشكل كبير من البروتين والحمض النووي الريبي مرتبطة بعناصر التعرف على الحمض النووي الريبي لـ RBPs المعروفة. الخلاصة التي تم وصفها مؤخرًا من في المختبر تمثل أشكال ربط الحمض النووي الريبي المشتق مجموعة قيّمة من عناصر التعرف على الحمض النووي الريبي لـ 205 بروتينات ربط مميزة للحمض النووي الريبي من 24 حقيقيات نواة مختلفة [36]. يتم توزيع الزخارف المعنية كمجموعة من مصفوفات وزن الموضع (PWMs). لربط الأشكال الفردية بأعلى 300 منطقة mRNA مشغولة تفاضليًا ، قمنا بمسح منطقة من 50 نيوكليوتيد حول هذه المواقع مع جميع PWMs واستخلصنا درجة واحدة لكل منطقة عن طريق جمع الدرجات على جميع المواضع (انظر المواد والطرق). بعد ذلك ، استخدمنا اختبار مجموع رتبة ويلكوكسون لتحديد PWMs ذات الدرجات الأعلى بشكل ملحوظ حول المواضع التفاضلية عند مقارنتها بالمناطق العشوائية. باستخدام عتبة أهمية قدرها 0.01 ، وجدنا 48 و 52 PWM لإظهار التخصيب في أعلى 300 موقع مع انتقالات T-C منخفضة ومتزايدة في خلايا MCF7 مقابل خلايا HEK 293 ، على التوالي (ملفات إضافية 6 و 7).

اللافت للنظر أن نتائج PWM لـ ELAVL1 والأعضاء الآخرين من عائلة ELAVL لبروتينات ربط الحمض النووي الريبي كانت أعلى بشكل ملحوظ في المناطق التي بها اتصالات بروتين مرنا متزايدة في خلايا MCF7 (الشكل 5C). ELAVL1 عبارة عن RBP محفوظ بدرجة عالية يعمل على استقرار الرنا المرسال عن طريق الارتباط بالعناصر الغنية بالاتحاد الأفريقي (ARE) وبالتالي يؤثر على التعبير عن البروتينات المستهدفة المشفرة بالنسخ والتي غالبًا ما تشارك في التحكم في دورة الخلية والتسرطن والشيخوخة واستجابة الإجهاد [15 ، 37 ، 38 ]. تم إثراء الزخارف التي تم تمثيلها بشكل كبير في المناطق ذات الإشغال البروتيني المنخفض في خلايا MCF7 بشكل معتدل لعوامل الربط الغنية بالسيرين / الأرجينين (SRSFs الشكل 5D). من المعروف أن بروتينات SRSF تلعب دورًا رئيسيًا في التضفير التأسيسي والبديل ونقل mRNA. ومع ذلك ، تشير التحليلات الحديثة إلى أنها قد تساهم أيضًا في استقرار الرنا المرسال والتأثير في الترجمة [39-41]. اللافت للنظر أن بروتينات SRSF قد تم التنبؤ بها أيضًا لتكون مرتبطة بزعزعة استقرار الحمض النووي الريبي [36]. على وجه الخصوص ، تم إثبات أن SRSF1 يقلل عمر النصف GRO chemokine mRNA من خلال الارتباط بـ 3 ′ UTR [42].

لمزيد من التحقيق في التخصيب العالي لعناصر التعرف على الحمض النووي الريبي لبروتين ELAVL في أفضل 300 موقع مع زيادة الارتباط في MCF7 ، قمنا بفحص ما إذا كانت مناطق mRNA التي يتم الاتصال بها تفاضليًا تتزامن مع تحديد تجريبي في الجسم الحي مواقع ربط RBP. قمنا بتنزيل جميع مواقع الربط المشتقة من PAR-CLIP من قاعدة بيانات doRiNA [43 ، 44]. تتكون هذه المجموعة من تجارب PAR-CLIP لـ 14 RBPs بإجمالي عدد 622176 موقع ربط RNA مشروح. تم تمثيل بعض RBPs من خلال مجموعات بيانات مستقلة متعددة. بينما تتضمن قاعدة بيانات doRiNA تجارب CLIP إضافية ، ركزنا حصريًا على مجموعات بيانات PAR-CLIP ، حيث توفر هذه تعريفات مواقع الربط المحلية. لقد تقاطعنا مع أفضل 300 موقع مشغول تفاضليًا بالإضافة إلى المواضع العشوائية ببيانات PAR-CLIP وقمنا بحساب عدد المواضع التي تداخلت مع موقع ربط PAR-CLIP. تم تسجيل الفرق بين المراكز العلوية والعشوائية باستخدام اختبار فيشر الدقيق. يتم توفير النتائج الكاملة لمواقع MCF7 مع إشارة تشابك متزايدة ومخفضة مقارنة بـ HEK293 في ملفات إضافية 8 و 9. وبالنظر إلى أعلى 300 موضع مع زيادة انتقالات TC ، وجدنا تداخلًا كبيرًا مع مواقع الربط لجميع ELAVL1 PAR- المنشور الأربعة. تجارب CLIP. بين 16.7٪ و 49٪ من أفضل 300 موقع مع زيادة الإشغال كانت متداخلة مع موقع ربط PAR-CLIP واحد على الأقل (المواقع العشوائية ذات الصلة أسفرت عن تداخل من 4.3٪ إلى 37٪) في FDRs من 1.20 × 10 -5 إلى 0.01351 ، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظ تداخل كبير مع مواقع PUM2 (5 ٪ مقابل 1 ٪ للمواقع الحقيقية والعشوائية ، على التوالي ، FDR = 0.01878). بالنسبة لمجموعة من أفضل 300 موقع مع انخفاض شغل البروتين في MCF7 ، لم نلاحظ تداخلًا كبيرًا مع أي من مواقع ربط RBP المشتقة تجريبياً. لمزيد من التحقيق في ملاحظتنا أن خلايا MCF7 تُظهر إشغالًا أعلى نسبيًا في مواقع ELAVL1 PAR-CLIP ، أجرينا تحليلًا للعزر في المناطق المحيطة ± 25 نيوكليوتيدات (الشكل S8A في ملف إضافي 2). كما هو متوقع من تحليل PWM ، تم إثراء هذه المناطق بشكل كبير في 7 أمتار من المعروف أنها موجودة في أهداف تقارب عالية لـ ELAVL1 ، والتي تم تمثيلها أيضًا بشكل مفرط في مجموعات ELAVL1 PAR-CLIP وتهدد زخارف تسلسل UUUUUUU و UUUGUUU و UUUAUUU [15 ، 45]. تمشيا مع هذه النتائج ، يتم تعريف ELAVL1 المرتبط بشكل أفضل من خلال التسلسل الأساسي AU نأ ، مع ن في أغلب الأحيان 3 [46 ، 47]. كشف اختبار تواتر المناطق المعنية في المناطق التي يزداد احتلالها عن أن هذه المناطق أكثر تكرارًا من العشوائية (اختبار أحادي الحدين ص-قيمة 5.61 × 10 -4). كررنا تحليل 7-mer في المناطق ذات الإشغال المنخفض. مقارنة بالمناطق ذات الإشغال المرتفع ، وجدنا مجموعة مختلفة من 7 أمتار غنية (معظمها غنية بـ GC وغنية GA الشكل S8B في ملف إضافي 2).

لتأكيد ارتباط ELAVL1 بالمناطق التي بها اتصالات بروتينية RNA متزايدة في MCF7 ، قمنا بمقارنة بياناتنا بدراسة سابقة أجريت في خلايا MCF7 التي استخدمت تجارب RNA-immunoprecloyment مع تحليل ميكروأري (RIP-Chip) لتحديد النصوص المرتبطة بواسطة ELAVL1 [37]. اخترنا 300 جينًا مع زيادة نسبة إشغال البروتين بشكل ملحوظ في خلايا MCF7 وقارننا توزيع درجات z التي لوحظت في تجارب RIP-Chip لجميع الجينات التي تم اختبارها من أجل انتقالات T-C التفاضلية (الشكل S9 في ملف إضافي 2). في الواقع ، أظهروا تقاربًا أعلى بكثير لـ ELAVL1 (ص-value & lt10 -6) ، مما يشير إلى أن هذه النصوص تمثل مرنا مرتبط بـ ELAVL1 والتي يتم شغلها بشكل تفاضلي في خلايا MCF7 مقارنة بخلايا HEK293.

تظهر النصوص مع زيادة شغل البروتين في خلايا MCF7 ارتفاعًا في فترات نصف عمر مرنا

بعد تحليل خصائص مناطق الحمض النووي الريبي التي تتصل بها البروتينات بشكل مختلف ، كنا مهتمين بالارتباط الوظيفي للجينات المعنية والعواقب المحتملة لها. لذلك حددنا مجموعة من أفضل 300 جينة مستهدفة على أنها تلك الجينات التي تؤوي أحداث انتقال T-C التي زادت أو انخفضت بشكل ملحوظ في mRNAs الخاصة بها. بينما يمكن أن تتداخل هاتان المجموعتان (أي أن نفس الجين قد يحتوي على مواضع تنتمي إلى أعلى مجموعة من المواضع المرتفعة والمخفضة) ، كان التداخل الفعلي بينهما طفيفًا (36 من أصل 300 جينة مستهدفة تم اختبارها). لاكتساب نظرة ثاقبة على وظائف الجينات المرتبطة ، أجرينا مصطلحًا في علم الوجود الجيني (GO) وتحليل إثراء المسار لهذه الأهداف باستخدام حزمة R g: Profiler [48] ، والتي تنفذ نهج تعديل اختبار متعدد مصمم خصيصًا للتحليل من مجموعات الجينات المشروحة وظيفيًا [49].

بالنسبة لنصوص mRNA المستهدفة مع زيادة إشارة التشابك الموضعية في MCF7 ، لاحظنا ارتباطًا كبيرًا بالربط ومعالجة mRNA وكذلك نقل RNA والمراقبة (انظر الملف الإضافي 10 لجميع مصطلحات GO والمسارات مع التعديل ص-القيمة & lt0.1 وخمسة جينات مرتبطة على الأقل). بالنسبة لنصوص mRNA المستهدفة مع انخفاض شغل الموضع في MCF7 ، وجدنا ارتباطًا بتنظيم دورة الخلية والتعبير الجيني وكذلك تنظيم الترجمة (ملف إضافي 11). يرتبط جزء كبير من الجينات التي تؤوي أحداث انتقال TC منخفضة في خلايا MCF7 أيضًا بمصطلحات مثل `` معالجة RNA '' و `` تنظيم ما بعد النسخ للتعبير الجيني '' و `` التجمع المركب لبروتين نوكليوبروتين '' ، والذي يربط أنماط الإشغال التفاضلي على الرنا المرسال بالمنظمين. تنظيم ما بعد النسخ.

لقد لاحظنا إثراءًا كبيرًا لأشكال التسلسل ومواقع الربط المحددة تجريبياً لـ ELAVL1 والمنظمين الآخرين الذين يؤثرون على استقرار الحمض النووي الريبي في المناطق المستهدفة الأعلى احتلالًا تفاضليًا. وبالتالي ، قمنا باختبار ما إذا كانت الجينات المستهدفة المقابلة تظهر تغيرات في نصف عمر الرنا المرسال. لقد أنشأنا قياسين مكررين لنصف عمر mRNA في كلا النوعين من الخلايا عن طريق وضع العلامات 4SU وتنقية مجموعات الرنا المرسال المسمى وغير المسماة بعد ساعة واحدة من وضع العلامات وتحت افتراض الحالة المستقرة كما هو موضح بواسطة Dölken وآخرون. [50] وشوانهاوسر وآخرون. [51]. نظرًا لأن التكرارات الفردية أظهرت ارتباطًا عاليًا (الشكل S10 في الملف الإضافي 2) ، فقد حسبنا متوسط ​​عمر النصف الذي لوحظ في كلتا التجربتين واستخدمنا هذه القيم لجميع التحليلات اللاحقة. ثم قمنا باختبار ما إذا كانت نسخ mRNA التي تحتوي على مواقع T-C المشغولة تفاضليًا تُظهر أيضًا تغييرات مهمة في توزيع نصف العمر. تحقيقا لهذه الغاية ، قمنا بحساب تغييرات أضعاف log2 في فترات نصف العمر المقدرة في خلايا MCF7 مقابل خلايا HEK293 وقارننا أفضل 300 نسخة مشغولة تفاضليًا لجميع الجينات المختبرة. بشكل ملحوظ ، وجدنا زيادة كبيرة في فترات نصف عمر mRNA للنصوص مع انتقالات T-C منخفضة وكذلك مرتفعة في خلايا MCF7 (الشكل 5E ص = 0.00644 و ص = 0.000898 لانخفاض وزيادة الإشغال في MCF7 ، على التوالي).ومن المثير للاهتمام ، كشف فحص أكثر دقة عن فترات نصف عمر مرتفعة لمرنا للعديد من العوامل المسببة للسرطان والتي تعزز النمو مثل CCNA2 و CCNB2 و CDKN1A والتي تعد أهدافًا راسخة لـ ELAVL1 [52] وتظهر زيادة شغل البروتين المحلي في خلايا MCF7.

تلخيص النتائج التي توصلنا إليها في تحليل تجارب التنميط التفاضلي للشغل ، وقياسات التعبير الجيني ، وتقدير نصف عمر الرنا المرسال والامتداد في السيليكو التحليلات (التسلسل ، الهيكل ، التعليق التوضيحي الوظيفي) ، وجدنا 1) زيادة كبيرة في الإشغال في مواقع ربط ELAVL1 المفترضة ، 2) أعلى الجينات المشغولة تفاضليًا لإظهار ارتباط وظيفي بنمو الخلايا ، وتكاثر الخلايا وكذلك معالجة mRNA ، و 3 ) زيادة فترات نصف عمر أهداف mRNA مع إشغال البروتين المحلي التفاضلي. تقرن هذه النتائج تنبؤاتنا بشغل البروتين التفاضلي المحلي بنتيجة تنظيمية عالمية على مستوى تنظيم الجينات بعد النسخ.


مقدمة

منذ إعادة اكتشاف عمل مندل في عام 1900 ، تطور تعريف الجين من وحدة وراثية مجردة إلى كيان جزيئي ملموس قادر على التكاثر والتعبير والطفرة (الشكل 15.1). تتكون الجينات من DNA ويتم ترتيبها خطيًا على الكروموسومات. تحدد الجينات تسلسل الأحماض الأمينية ، وهي اللبنات الأساسية للبروتينات. بدورها ، البروتينات مسؤولة عن تنظيم كل وظيفة للخلية تقريبًا. كل من الجينات والبروتينات التي تقوم بتشفيرها ضرورية للغاية للحياة كما نعرفها.

بصفتنا مشاركًا في Amazon ، فإننا نكسب من عمليات الشراء المؤهلة.

هل تريد الاستشهاد بهذا الكتاب أو مشاركته أو تعديله؟ هذا الكتاب هو Creative Commons Attribution License 4.0 ويجب أن تنسب OpenStax.

    إذا كنت تعيد توزيع هذا الكتاب كله أو جزء منه بتنسيق طباعة ، فيجب عليك تضمين الإسناد التالي في كل صفحة مادية:

  • استخدم المعلومات أدناه لتوليد اقتباس. نوصي باستخدام أداة استشهاد مثل هذه.
    • المؤلفون: ماري آن كلارك ، ماثيو دوغلاس ، جونغ تشوي
    • الناشر / الموقع الإلكتروني: OpenStax
    • عنوان الكتاب: Biology 2e
    • تاريخ النشر: 28 مارس 2018
    • المكان: هيوستن ، تكساس
    • عنوان URL للكتاب: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • عنوان URL للقسم: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/15-introduction

    © 7 يناير 2021 OpenStax. محتوى الكتاب المدرسي الذي تنتجه OpenStax مرخص بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License 4.0. لا يخضع اسم OpenStax وشعار OpenStax وأغلفة كتب OpenStax واسم OpenStax CNX وشعار OpenStax CNX لترخيص المشاع الإبداعي ولا يجوز إعادة إنتاجه دون الحصول على موافقة كتابية مسبقة وصريحة من جامعة رايس.


    محتويات

    تقدم تهجئة "woman" في اللغة الإنجليزية خلال الألفية الماضية من وفمان [4] ل ومان إلى وامان، وأخيرًا ، التهجئة الحديثة النساء. [5] في اللغة الإنجليزية القديمة ، وفمان تعني "امرأة" (حرفيا "امرأة - شخص") ، بينما ور يعني "الرجل". مان كان لها معنى محايد جنسانيًا لكلمة "إنسان" ، يتوافق مع "شخص" أو "شخص ما" في اللغة الإنجليزية الحديثة ، ولكن بعد الفتح النورماندي ، رجل بدأ استخدامه أكثر في إشارة إلى "ذكر الإنسان" ، وبحلول أواخر القرن الثالث عشر ، بدأ في تجاوز استخدام المصطلح الأقدم ور. [6] الحروف الساكنة الشفوية الإنسي f و m in وفمان اندمجت في الشكل الحديث "المرأة" ، بينما العنصر الأولي والتي كانت تعني أيضًا "المرأة" ، خضعت للتضييق الدلالي إلى معنى المرأة المتزوجة ("الزوجة").

    من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن مصطلح "امرأة" مرتبط اشتقاقيًا بـ "الرحم". [7] "الرحم" مشتق من الكلمة الإنجليزية القديمة لحم الضأن تعني "البطن ، الرحم" [8] (مشابه للمصطلح العامي الألماني الحديث "Wamme" من الألمانية العليا القديمة وامبا من أجل "البطن ، البطن ، اللفة"). [9] [10]

    الأنوثة هي الفترة في حياة الأنثى البشرية بعد أن مرت الطفولة والبلوغ والمراهقة. [11] الدول المختلفة لديها قوانين مختلفة ، ولكن غالبًا ما يعتبر سن 18 سن الرشد (السن الذي يعتبر فيه الشخص بالغًا قانونيًا).

    الكلمة النساء يمكن استخدامها بشكل عام ، بمعنى أي أنثى بشرية ، أو على وجه التحديد ، للإشارة إلى أنثى بالغة من البشر على النقيض من ذلك فتاة. الكلمة فتاة في الأصل تعني "شابًا من أي من الجنسين" في اللغة الإنجليزية [12] وكان هذا يعني في بداية القرن السادس عشر على وجه التحديد أنثى طفل. [13] المصطلح فتاة تستخدم أحيانًا بالعامية للإشارة إلى امرأة شابة أو غير متزوجة ، ومع ذلك ، خلال أوائل السبعينيات ، تحدت النسويات هذا الاستخدام لأن استخدام الكلمة للإشارة إلى امرأة ناضجة قد يسبب الإساءة. على وجه الخصوص ، المصطلحات الشائعة سابقًا مثل فتاة مكتب لم تعد مستخدمة على نطاق واسع. بالمقابل ، في بعض الثقافات التي تربط شرف العائلة بعذرية الأنثى ، الكلمة فتاة (أو ما يعادله بلغات أخرى) لا يزال يستخدم للإشارة إلى امرأة لم تتزوج من قبل بهذا المعنى ، فهي تستخدم بطريقة مشابهة تقريبًا للغة الإنجليزية القديمة إلى حد ما خادمة أو عذراء.

    هناك العديد من الكلمات المستخدمة للإشارة إلى صفة المرأة. مصطلح "الأنوثة" يعني فقط حالة كون المرأة ، بعد تجاوزها الحيض ، يُستخدم مصطلح "الأنوثة" للإشارة إلى مجموعة من الصفات الأنثوية النموذجية المرتبطة بموقف معين تجاه أدوار الجنسين. "الأنوثة" مثل "الأنوثة" ، ولكن يرتبط عادة بوجهة نظر مختلفة لأدوار الجنسين. "Distaff" هي صفة قديمة مشتقة من دور المرأة التقليدي كعامل دوار ، وتستخدم الآن فقط كقديمة متعمدة.

    يحدث الطمث ، بداية الدورة الشهرية ، في المتوسط ​​في سن 12-13. العديد من الثقافات لديها طقوس مرور ترمز إلى بلوغ الفتاة سن الرشد ، مثل التأكيد في بعض فروع المسيحية ، [14] بات ميتزفه في اليهودية ، أو عادة الاحتفال الخاص بعيد ميلاد معين (بشكل عام بين 12 و 21) ، مثل quinceañera في أمريكا اللاتينية.

    لدى النساء المتحولات جنسًا ذكرًا عند الولادة لا يتوافق مع هويتهن الجنسية ، في حين أن النساء مزدوجات الجنس قد يكون لهن خصائص جنسية لا تتناسب مع المفاهيم النموذجية لبيولوجيا الأنثى. [15] [16]

    تشمل أقدم النساء اللاتي عُرفت أسماؤهن من خلال علم الآثار:

      (حوالي 3200 قبل الميلاد) ، زوجة نارمر والملكة الأولى لمصر القديمة. [17] [18] (حوالي 3000 قبل الميلاد) ، زوجة ووصي مصر القديمة خلال الأسرة الأولى. ربما كانت حاكمة مصر في حد ذاتها. [19] [20] (حوالي 2700 قبل الميلاد) ، عاشت أيضًا في مصر وهي أول طبيبة وعالمة معروفة. [21] (2600 قبل الميلاد) طبيب في مصر القديمة. [22] [23] (2600 قبل الميلاد) ، أو Shubad - ملكة أور التي تم اكتشاف قبرها مع العديد من القطع الأثرية باهظة الثمن. ملكات أور الأخرى المعروفة قبل سرجونيك (الزوجات الملكيات) تشمل أشوسيكيلديغير ونينباندا وجانسامانو. [24] (حوالي 2500 قبل الميلاد) ، وهي حانة من كيش اختارها كهنوت نيبور لتصبح حاكمًا مهيمنًا لسومر ، وفي العصور اللاحقة تم تأليهها باسم "كوبابا". (حوالي 2400 قبل الميلاد) ، ملكة الأكادية ، زوجة سرجون الأكادي وأم إنهدوانا. [25] [26] (2384 قبل الميلاد) ، ملكة بارزة وذات نفوذ في لوغالاندا من لاجاش. من بين الملكات المعروفات الأخريات في فترة ما قبل سرجون من سلالة Lagash الأولى منبرا أبزو وأشوميرين ونينكيليسوغ وديمتور وشاجشاج ، كما أن أسماء العديد من الأميرات معروفة. (ج. 2285 قبل الميلاد) ، [27] [28] الكاهنة الكبرى لمعبد إله القمر في مدينة أور السومرية وربما أول شاعر معروف ومؤلف أول من كلا الجنسين. [29] (حوالي 1775 قبل الميلاد) ، زوجة الملك زيمريليم وملكة مدينة ماري السورية. أثناء غياب زوجها ، حكمت كوصي على ماري وتتمتع بسلطات إدارية واسعة كملكة. [30]

    فيما يتعلق بالبيولوجيا ، فإن الأعضاء التناسلية الأنثوية تشارك في الجهاز التناسلي ، في حين أن الخصائص الجنسية الثانوية تشارك في إرضاع الأطفال من الثدي وجذب رفيقة. [31] [32] المبيضان ، بالإضافة إلى وظيفتهما التنظيمية لإنتاج الهرمونات ، ينتج الأمشاج الأنثوية التي تسمى البويضات ، والتي عند إخصابها بواسطة الأمشاج الذكرية (الحيوانات المنوية) ، تشكل أفرادًا وراثيين جددًا. الرحم هو عضو به أنسجة لحماية ورعاية الجنين النامي والعضلات لطرده عند الولادة. يستخدم المهبل في الجماع والولادة ، على الرغم من المصطلح المهبل غالبًا ما تُستخدم بالعامية وغير الصحيحة في اللغة الإنجليزية للفرج (أو الأعضاء التناسلية الخارجية للأنثى) ، [33] [34] والذي يتكون من (بالإضافة إلى فتحة المهبل) الشفرين والبظر ومجرى البول الأنثوي. يُفترض أن الغدد الثديية قد تطورت من غدد شبيهة بالغدد المفرزة لتنتج اللبن ، وهو إفراز مغذي هو أكثر الخصائص المميزة للثدييات ، جنبًا إلى جنب مع الولادة الحية. [35] في النساء الناضجات ، يكون الثدي بشكل عام أكثر بروزًا من معظم الثدييات الأخرى ، ويُعتقد أن هذا البروز ، وليس ضروريًا لإنتاج الحليب ، ناتج جزئيًا على الأقل عن الانتقاء الجنسي. [32]

    عادةً ما تحتوي الخلايا المأخوذة من الإناث على اثنين من الكروموسومات X ، وتحتوي الخلايا المأخوذة من الذكور على كروموسوم X و Y. [36] أثناء التطور المبكر للجنين ، يكون شكل الجنين لكلا الجنسين متشابهًا حتى الأسبوع السادس أو السابع تقريبًا عندما تتمايز الغدد التناسلية إلى خصيتين عند الذكور بسبب تأثير كروموسوم Y. يحدث التمايز الجنسي عند الإناث بطريقة مستقلة عن هرمونات الغوندال. [37] نظرًا لأن البشر يرثون الحمض النووي للميتوكوندريا من بويضة الأم فقط ، يمكن للباحثين في علم الأنساب تتبع سلالة الأم في زمن بعيد.

    على الرغم من أن عدد الإناث المولودين أقل من عدد الذكور (النسبة حوالي 1: 1.05) ، فمن المرجح أن تصل الفتيات حديثي الولادة إلى عيد ميلادهن الأول مقارنة بالأولاد ، وعادة ما يكون متوسط ​​العمر المتوقع للنساء أطول من ست إلى ثماني سنوات ، على الرغم من أن الجنس في بعض المناطق- أدى التمييز القائم على أساس الجنس ضد المرأة إلى خفض متوسط ​​العمر المتوقع للإناث إلى أدنى أو مساوٍ للعمر المتوقع للذكور. من إجمالي عدد السكان في عام 2015 ، كان هناك 101.8 رجل لكل 100 امرأة. ترجع الفروق في متوسط ​​العمر المتوقع جزئيًا إلى المزايا البيولوجية المتأصلة ، ولكنها تعكس أيضًا الاختلافات السلوكية بين الرجال والنساء. تضيق الفجوة إلى حد ما في بعض البلدان المتقدمة ، ربما بسبب زيادة التدخين بين النساء وانخفاض معدلات الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية بين الرجال. كتبت منظمة الصحة العالمية أنه "من المهم أن نلاحظ أن سنوات الحياة الإضافية للمرأة لا تعيش دائمًا في صحة جيدة". [38] [39] [40]

    البلوغ هو عملية التغيرات الجسدية التي ينضج بها جسم الطفل إلى جسم بالغ قادر على التكاثر الجنسي لتمكين الإخصاب. عادة ما يحدث بين سن 10 - 16. يبدأ عن طريق إشارات هرمونية من الدماغ إلى الغدد التناسلية - إما المبيض أو الخصيتين. استجابة للإشارات ، تنتج الغدد التناسلية هرمونات تحفز الرغبة الجنسية ونمو ووظيفة وتحول الدماغ والعظام والعضلات والدم والجلد والشعر والثدي والأعضاء الجنسية. يتسارع النمو البدني - الطول والوزن - في النصف الأول من سن البلوغ ويكتمل عندما يكون الطفل قد طور جسمًا بالغًا. المعلم الرئيسي لبلوغ الفتيات هو بدء الحيض ، والذي يحدث في المتوسط ​​بين سن 12-13. [41] [42] [43] [44]

    تمر معظم الفتيات بفترة الحيض ثم يصبحن قادرات على الحمل والإنجاب. يتطلب هذا عمومًا إخصابًا داخليًا لبويضاتها بالحيوانات المنوية لرجل من خلال الاتصال الجنسي ، على الرغم من إمكانية التلقيح الاصطناعي أو الزرع الجراحي للجنين الموجود (انظر تقنية الإنجاب).

    هناك بعض الأمراض التي تصيب النساء بالدرجة الأولى ، مثل الذئبة. أيضًا ، هناك بعض الأمراض المرتبطة بالجنس التي توجد بشكل متكرر أو حصري عند النساء ، مثل سرطان الثدي أو سرطان عنق الرحم أو سرطان المبيض. قد يكون لدى النساء والرجال أعراض مختلفة للمرض وقد يستجيبون أيضًا للعلاج الطبي بشكل مختلف. تتم دراسة هذا المجال من البحوث الطبية من خلال الطب القائم على النوع الاجتماعي. [45] تسمى دراسة التكاثر الأنثوي والأعضاء التناسلية بأمراض النساء. [46]

    تم تناول قضية صحة المرأة من قبل العديد من النسويات ، خاصة فيما يتعلق بالصحة الإنجابية. يتم وضع صحة المرأة ضمن مجموعة أوسع من المعارف التي استشهدت بها ، من بين أمور أخرى ، منظمة الصحة العالمية ، والتي تولي أهمية للجنس كمحدد اجتماعي للصحة. [47]

    تُعرِّف منظمة الصحة العالمية وفيات الأمهات أو وفيات الأمهات على أنها "وفاة امرأة أثناء الحمل أو في غضون 42 يومًا من إنهاء الحمل ، بغض النظر عن مدة الحمل وموقعه ، من أي سبب يتعلق بالحمل أو إدارته أو تفاقم بسببه. ولكن ليس من أسباب عرضية أو عرضية ". [48] ​​في عام 2008 ، أشارت منظمة الصحة العالمية إلى أن أكثر من 100000 امرأة تموت كل عام بسبب مضاعفات الحمل والولادة وأن ما لا يقل عن سبعة ملايين امرأة تعاني من مشاكل صحية خطيرة في حين أن 50 مليون أخرى لها عواقب صحية سلبية بعد الولادة ، حثت تدريب القابلات على تعزيز التدريب. خدمات صحة الأم والوليد. لدعم تطوير مهارات القبالة ، أنشأت منظمة الصحة العالمية برنامج تدريب القابلات ، العمل من أجل الأمومة الآمنة. [49]

    تحدث حوالي 99٪ من وفيات الأمهات في البلدان النامية. أكثر من نصفها يحدث في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى وحوالي الثلث في جنوب آسيا. تشمل الأسباب الرئيسية لوفيات الأمهات تسمم الحمل وتسمم الحمل ، والإجهاض غير الآمن ، ومضاعفات الحمل من الملاريا وفيروس نقص المناعة البشرية / الإيدز ، والنزيف الحاد والالتهابات بعد الولادة. [50] معظم الدول الأوروبية وأستراليا واليابان وسنغافورة آمنة جدًا فيما يتعلق بالولادة. [51]

    في عام 1990 ، احتلت الولايات المتحدة المرتبة 12 من بين 14 دولة متقدمة تم تحليلها ، ومنذ ذلك الوقت تحسنت معدلات الوفيات في كل دولة بشكل مطرد بينما ارتفع معدل الوفيات في الولايات المتحدة بشكل كبير. بينما أظهر الآخرون الذين تم تحليلهم في عام 1990 معدل وفيات عام 2017 أقل من 10 وفيات لكل 100.000 ولادة حية ، ارتفع المعدل في الولايات المتحدة إلى 26.4. علاوة على ذلك ، مقابل كل واحدة من 700 إلى 900 امرأة تموت في الولايات المتحدة كل عام أثناء الحمل أو الولادة ، تعاني 70 من مضاعفات كبيرة ، أي أكثر من واحد في المائة من جميع المواليد. [52] [53]

    (.) تشمل حقوق الإنسان للمرأة حقها في السيطرة واتخاذ القرار بحرية ومسؤولية في الأمور المتعلقة بحياتها الجنسية ، بما في ذلك الصحة الجنسية والإنجابية ، دون إكراه أو تمييز أو عنف. تتطلب العلاقات المتساوية بين المرأة والرجل في مسائل العلاقات الجنسية والإنجاب ، بما في ذلك الاحترام الكامل لسلامة الشخص ، الاحترام المتبادل والموافقة والمسؤولية المشتركة عن السلوك الجنسي وعواقبه.

    أفادت منظمة الصحة العالمية أنه بناءً على البيانات من 2010-2014 ، حدثت 56 مليون حالة إجهاض مستحث في جميع أنحاء العالم كل عام (25٪ من جميع حالات الحمل). من بين هؤلاء ، تم اعتبار حوالي 25 مليونًا غير آمنين. أفادت منظمة الصحة العالمية أنه في المناطق المتقدمة تموت حوالي 30 امرأة مقابل كل 100،000 عملية إجهاض غير آمنة وأن هذا العدد يرتفع إلى 220 حالة وفاة لكل 100،000 عملية إجهاض غير آمنة في المناطق النامية و 520 حالة وفاة لكل 100،000 عملية إجهاض غير آمنة في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى. تنسب منظمة الصحة العالمية هذه الوفيات إلى:

    • قوانين تقييدية
    • ضعف توافر الخدمات
    • التكلفة العالية
    • وصمه عار
    • الاستنكاف الضميري لمقدمي الرعاية الصحية
    • المتطلبات غير الضرورية ، مثل فترات الانتظار الإلزامية ، والاستشارة الإلزامية ، وتوفير معلومات مضللة ، وتفويض طرف ثالث ، والاختبارات غير الضرورية طبياً التي تؤخر الرعاية. [55]

    في التاريخ الحديث ، تغيرت أدوار الجنسين بشكل كبير. في بعض النقاط السابقة في التاريخ ، اختلفت تطلعات الأطفال المهنية بدءًا من سن مبكرة وفقًا للجنس. [56] تقليديا ، كانت نساء الطبقة الوسطى يشاركن في المهام المنزلية التي تركز على رعاية الأطفال. بالنسبة للنساء الأفقر ، وخاصة نساء الطبقة العاملة ، على الرغم من أن هذا ظل في كثير من الأحيان نموذجًا مثاليًا ، [ حدد ] أجبرتهم الضرورة الاقتصادية على البحث عن عمل خارج المنزل. كانت العديد من المهن التي كانت متاحة لهم أقل أجورًا من تلك المتاحة للرجال. [ بحاجة لمصدر ]

    مع حدوث تغييرات في سوق العمل بالنسبة للمرأة ، تغيرت فرص العمل المتاحة من وظائف المصانع "القذرة" لساعات طويلة فقط إلى وظائف مكتبية "أنظف" وأكثر احتراما حيث تم المطالبة بمزيد من التعليم. ارتفعت مشاركة المرأة في القوة العاملة بالولايات المتحدة من 6٪ في عام 1900 إلى 23٪ في عام 1923. أدت هذه التحولات في القوى العاملة إلى تغييرات في مواقف النساء في العمل ، مما سمح بالثورة التي أدت إلى أن تصبح المرأة موجهة نحو العمل والتعليم. [ بحاجة لمصدر ]

    في السبعينيات ، تجنبت العديد من الأكاديميات ، بما في ذلك العالمات ، إنجاب الأطفال. طوال الثمانينيات ، حاولت المؤسسات تحقيق المساواة بين الرجال والنساء في مكان العمل. ومع ذلك ، فإن عدم المساواة في المنزل أعاق فرص النساء: فالمهنيات لا تزال تعتبر بشكل عام مسؤولة عن العمل المنزلي ورعاية الأطفال ، مما حد من الوقت والطاقة التي يمكن أن يكرسها لمهنهن. حتى أوائل القرن العشرين ، طلبت كليات النساء في الولايات المتحدة من أعضاء هيئة التدريس من النساء أن يبقين عازبات ، على أساس أن المرأة لا تستطيع مزاولة مهنتين بدوام كامل في وقت واحد. وفقًا لشيبينغر ، "كونك عالمة وزوجة وأم يمثل عبئًا في المجتمع يتوقع من النساء أكثر من الرجال أن يضعن الأسرة في مقدمة المهنة". (ص 93). [57]

    تدعو الحركات إلى تكافؤ الفرص لكلا الجنسين والحقوق المتساوية بغض النظر عن الجنس. من خلال مجموعة من التغييرات الاقتصادية وجهود الحركة النسوية ، اكتسبت النساء في العديد من المجتمعات في العقود الأخيرة إمكانية الوصول إلى وظائف تتجاوز ربة المنزل التقليدية. على الرغم من هذه التطورات ، لا تزال المرأة العصرية في المجتمع الغربي تواجه تحديات في مكان العمل وكذلك في موضوعات التعليم والعنف والرعاية الصحية والسياسة والأمومة وغيرها. يمكن أن يكون التحيز الجنسي مصدر قلق رئيسي وعائقًا أمام النساء في أي مكان تقريبًا ، على الرغم من اختلاف أشكاله وإدراكه وخطورته بين المجتمعات والطبقات الاجتماعية. كانت هناك زيادة في تأييد الأدوار الجنسانية المتساوية في المنزل من قبل كل من النساء والرجال. [58] [ فشل التحقق ]

    على الرغم من أن عددًا أكبر من النساء يسعين للحصول على تعليم عالٍ ، إلا أن رواتبهن غالبًا ما تكون أقل من رواتب الرجال. قالت شبكة سي بي إس نيوز في عام 2005 إن النساء في الولايات المتحدة اللائي تتراوح أعمارهن بين 30 و 44 عامًا ويحملن شهادة جامعية يحققن 62 في المائة مما يفعله الرجال المؤهلون بالمثل ، وهو معدل أقل من جميع الدول الـ 19 التي تتوفر عنها الأرقام باستثناء ثلاث منها. بعض الدول الغربية التي تعاني من تفاوت أكبر في الأجور هي ألمانيا ونيوزيلندا وسويسرا. [59]

    العنف ضد المرأة

    أي عمل من أعمال العنف القائم على النوع الاجتماعي يؤدي أو من المحتمل أن يؤدي إلى أذى أو معاناة جسدية أو جنسية أو عقلية للمرأة ، بما في ذلك التهديد بمثل هذه الأفعال أو الإكراه أو الحرمان التعسفي من الحرية ، سواء حدث في الحياة العامة أو الخاصة .

    ويحدد ثلاثة أشكال من هذا العنف: ما يحدث في العائلةالذي يحدث داخل المجتمع العام، وما يرتكب أو يتغاضى عنه من قبل الدولة. كما تنص على أن "العنف ضد المرأة هو مظهر من مظاهر علاقات القوة غير المتكافئة تاريخياً بين الرجل والمرأة". [61]

    لا يزال العنف ضد المرأة مشكلة واسعة الانتشار ، تغذيها ، خاصة خارج الغرب ، القيم الاجتماعية الأبوية ، وعدم وجود قوانين مناسبة ، وعدم إنفاذ القوانين القائمة. تعيق الأعراف الاجتماعية الموجودة في أجزاء كثيرة من العالم التقدم نحو حماية المرأة من العنف. على سبيل المثال ، وفقًا لاستطلاعات أجرتها اليونيسف ، فإن النسبة المئوية للنساء اللائي تتراوح أعمارهن بين 15 و 49 عامًا اللائي يعتقدن أن الزوج له ما يبرره في ضرب زوجته أو ضربها في ظروف معينة تصل إلى 90٪ في أفغانستان والأردن ، و 87٪ في مالي ، 86 ٪ في غينيا وتيمور الشرقية ، و 81٪ في لاوس ، و 80٪ في جمهورية إفريقيا الوسطى. [62] أظهر استطلاع عام 2010 الذي أجراه مركز بيو للأبحاث أن الرجم كعقوبة للزنا كان مدعومًا من 82٪ من المشاركين في مصر وباكستان ، و 70٪ في الأردن ، و 56٪ في نيجيريا ، و 42٪ في إندونيسيا. [63]

    تشمل أشكال العنف المحددة التي تؤثر على المرأة تشويه الأعضاء التناسلية للإناث ، والاتجار بالجنس ، والإكراه على الدعارة ، والزواج القسري ، والاغتصاب ، والتحرش الجنسي ، وجرائم الشرف ، ورمي الأحماض ، والعنف المرتبط بالمهر. يمكن للحكومات أن تكون متواطئة في العنف ضد المرأة ، كما هو الحال عند استخدام الرجم كعقوبة قانونية ، ومعظمها للنساء المتهمات بالزنا. [64]

    كانت هناك أيضًا العديد من أشكال العنف ضد المرأة التي كانت سائدة تاريخيًا ، لا سيما حرق الساحرات ، والتضحية بالأرامل (مثل ساتي) وربط القدم. محاكمة النساء المتهمات بالسحر لها تقليد طويل ، على سبيل المثال ، خلال الفترة الحديثة المبكرة (بين القرنين الخامس عشر والثامن عشر) ، كانت محاكمات الساحرات شائعة في أوروبا وفي المستعمرات الأوروبية في أمريكا الشمالية. اليوم ، لا تزال هناك مناطق من العالم (مثل أجزاء من أفريقيا جنوب الصحراء ، وريف شمال الهند ، وبابوا غينيا الجديدة) حيث يعتنق الإيمان بالسحر من قبل العديد من الناس ، وتتعرض النساء المتهمات بالسحر لعنف خطير. [65] [66] [67] بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا دول لديها تشريعات جنائية ضد ممارسة السحر. في المملكة العربية السعودية ، لا يزال السحر جريمة يعاقب عليها بالإعدام ، وفي عام 2011 قطعت البلاد رأس امرأة بتهمة "السحر والشعوذة". [68] [69]

    كما أن بعض أشكال العنف ضد المرأة لم يتم الاعتراف بها على أنها جرائم جنائية إلا خلال العقود الأخيرة ، ولم يتم حظرها عالميًا ، حيث استمرت العديد من البلدان في السماح بها. هذا هو الحال خاصة مع الاغتصاب الزوجي. [70] [71] في العالم الغربي ، كان هناك اتجاه نحو ضمان المساواة بين الجنسين في إطار الزواج ومقاضاة العنف الأسري ، ولكن في أجزاء كثيرة من العالم لا تزال المرأة تفقد حقوقًا قانونية مهمة عند الزواج. [72]

    يزداد العنف الجنسي ضد المرأة بشكل كبير خلال أوقات الحرب والنزاع المسلح ، وأثناء الاحتلال العسكري ، أو النزاعات العرقية في أغلب الأحيان في شكل اغتصاب الحرب والاستعباد الجنسي. تشمل الأمثلة المعاصرة للعنف الجنسي أثناء الحرب الاغتصاب أثناء الإبادة الجماعية للأرمن ، والاغتصاب خلال حرب تحرير بنغلاديش ، والاغتصاب في حرب البوسنة ، والاغتصاب أثناء الإبادة الجماعية في رواندا ، والاغتصاب خلال حرب الكونغو الثانية. في كولومبيا ، أدى النزاع المسلح أيضًا إلى زيادة العنف الجنسي ضد المرأة. [73] كانت أحدث حالة هي الجهاد الجنسي الذي قام به تنظيم الدولة الإسلامية في العراق والشام حيث تم بيع 5000-7000 فتاة وأطفال من اليزيديين والمسيحيين للعبودية الجنسية أثناء الإبادة الجماعية واغتصاب النساء الأيزيديات والمسيحيات ، والتي قفز بعضها حتى وفاتهن من جبل سنجار ، كما هو موضح في إفادة شاهد. [74]

    تختلف القوانين والسياسات المتعلقة بالعنف ضد المرأة باختلاف الولاية القضائية. في الاتحاد الأوروبي ، يخضع التحرش الجنسي والاتجار بالبشر للتوجيهات. [75] [76]

    ترتدي النساء في أجزاء مختلفة من العالم ملابس مختلفة ، وتتأثر اختياراتهن للملابس بالثقافة المحلية ، والمعتقدات الدينية ، والتقاليد ، والأعراف الاجتماعية ، واتجاهات الموضة ، من بين عوامل أخرى. المجتمعات المختلفة لديها أفكار مختلفة عن التواضع. ومع ذلك ، في العديد من الولايات القضائية ، لا تكون خيارات المرأة فيما يتعلق بالملابس حرة دائمًا ، حيث تقيد القوانين ما قد ترتديه أو لا ترتديه. هذا هو الحال خاصة فيما يتعلق بالزي الإسلامي. في حين أن بعض الولايات القضائية تفرض قانونًا مثل هذه الملابس (ارتداء الحجاب) ، فإن دولًا أخرى تمنع أو تقيد ارتداء ملابس معينة للحجاب (مثل البرقع / تغطية الوجه) في الأماكن العامة (أحد هذه البلدان هي فرنسا - انظر الحظر الفرنسي على الوجه. تغطية). هذه القوانين - سواء تلك التي تفرض أو تمنع بعض الملابس - هي مثيرة للجدل إلى حد كبير. [77]

    معدل الخصوبة الإجمالي (TFR) - متوسط ​​عدد الأطفال المولودين لامرأة على مدار حياتها - يختلف اختلافًا كبيرًا بين مناطق مختلفة من العالم. في عام 2016 ، كان أعلى معدل معدل الخصوبة في النيجر (6.62 طفل مولود لكل امرأة) وأدنى معدل في سنغافورة (0.82 طفل / امرأة). [79] في حين أن معظم البلدان الأفريقية جنوب الصحراء الكبرى لديها معدل مرتفع من معدل الخصوبة ، مما يخلق مشاكل بسبب نقص الموارد ويساهم في الزيادة السكانية ، فإن معظم الدول الغربية تعاني حاليًا من معدل خصوبة إحلال أقل مما قد يؤدي إلى شيخوخة السكان وانخفاض عدد السكان.

    في أجزاء كثيرة من العالم ، حدث تغيير في هيكل الأسرة خلال العقود القليلة الماضية. على سبيل المثال ، في الغرب ، كان هناك اتجاه للابتعاد عن الترتيبات المعيشية التي تشمل الأسرة الممتدة إلى تلك التي تتكون فقط من الأسرة النواة. كما كان هناك اتجاه للانتقال من الخصوبة الزوجية إلى الخصوبة غير الزوجية. يمكن أن يولد الأطفال المولودين خارج نطاق الزواج لأزواج متعاشرين أو لامرأة عازبة. في حين أن الولادات خارج نطاق الزواج شائعة ومقبولة تمامًا في بعض أجزاء العالم ، إلا أنها تتعرض للوصم الشديد في أماكن أخرى ، حيث تواجه الأمهات غير المتزوجات النبذ ​​، بما في ذلك العنف من قبل أفراد الأسرة ، وفي الحالات القصوى حتى جرائم الشرف. [80] [81] بالإضافة إلى ذلك ، لا تزال ممارسة الجنس خارج الزواج غير قانونية في العديد من البلدان (مثل المملكة العربية السعودية وباكستان ، [82] أفغانستان ، [83] [84] إيران ، [84] الكويت ، [85] جزر المالديف ، [86] المغرب ، [87] عمان ، [88] موريتانيا ، [89] الإمارات العربية المتحدة ، [90] [91] السودان ، [92] واليمن [93]).

    يختلف الدور الاجتماعي للأم بين الثقافات. في أجزاء كثيرة من العالم ، يُتوقع من النساء اللواتي يعولن أطفالهن البقاء في المنزل وتكريس كل طاقاتهن لتربية الأطفال ، بينما في أماكن أخرى غالبًا ما تعود الأمهات إلى العمل بأجر (انظر الأم العاملة والأم في المنزل).

    تحتوي المذاهب الدينية الخاصة على شروط محددة تتعلق بأدوار الجنسين ، والتفاعل الاجتماعي والخاص بين الجنسين ، واللباس المناسب للمرأة ، ومختلف القضايا الأخرى التي تؤثر على المرأة ومكانتها في المجتمع. في العديد من البلدان ، تؤثر هذه التعاليم الدينية على القانون الجنائي ، أو قانون الأسرة لتلك الولايات القضائية (انظر قانون الشريعة ، على سبيل المثال). تمت مناقشة العلاقة بين الدين والقانون والمساواة بين الجنسين من قبل المنظمات الدولية. [94]

    لطالما كان التعليم أحادي الجنس هو المهيمن ولا يزال وثيق الصلة بالموضوع. التعليم الشامل ، بمعنى التعليم الابتدائي والثانوي الذي توفره الدولة والمستقل عن الجنس ، لم يعد بعد معيارًا عالميًا ، حتى لو تم افتراضه في معظم البلدان المتقدمة. في بعض الدول الغربية ، تفوقت النساء على الرجال في العديد من مستويات التعليم. على سبيل المثال ، في الولايات المتحدة في 2005/2006 ، حصلت النساء على 62٪ من درجات الزمالة ، و 58٪ من درجات البكالوريوس ، و 60٪ من درجات الماجستير ، و 50٪ من درجات الدكتوراه. [95] [96]

    تم تقليص الفجوة التعليمية بين الجنسين في دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (OECD) على مدار الثلاثين عامًا الماضية. من المرجح أن تكون النساء الأصغر سنًا اليوم قد أكملن مؤهلات جامعية: في 19 من أصل 30 دولة في منظمة التعاون والتنمية في الميدان الاقتصادي ، أكمل أكثر من ضعف عدد النساء اللائي تتراوح أعمارهن بين 25 و 34 عامًا التعليم العالي مقارنة بالنساء اللائي تتراوح أعمارهن بين 55 و 64 عامًا. في 21 من 27 دولة من دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية مع بيانات قابلة للمقارنة ، فإن عدد النساء المتخرجات من البرامج الجامعية يساوي أو يتجاوز عدد الرجال. تميل الفتيات في سن 15 عامًا إلى إظهار توقعات أعلى بكثير لمهنهن من الفتيان في نفس العمر. [97] بينما تمثل النساء أكثر من نصف خريجي الجامعات في العديد من دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية ، فإنهن يحصلن على 30٪ فقط من الشهادات الجامعية الممنوحة في مجالات العلوم والهندسة ، وتمثل النساء فقط 25٪ إلى 35٪ من الباحثين في معظم دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية. [98]

    تظهر الأبحاث أنه بينما تدرس النساء في جامعات مرموقة بنفس معدل الرجال ، لا يُمنحن نفس الفرصة للانضمام إلى هيئة التدريس. لاحظت عالمة الاجتماع هارييت زوكرمان أنه كلما كان المعهد مرموقًا ، زادت صعوبة حصول النساء على منصب في هيئة التدريس واستغرق وقتًا طويلاً فيه. في عام 1989 ، عينت جامعة هارفارد أول امرأة في الكيمياء ، سينثيا فريند ، وفي عام 1992 ، أول امرأة في الفيزياء ، ميليسا فرانكلين. كما لاحظت أن النساء كن أكثر عرضة لتقلد مناصبهن المهنية الأولى كمدرسات ومحاضرات بينما من المرجح أن يعمل الرجال أولاً في مناصب ثابتة. وفقًا لسميث وتانغ ، اعتبارًا من عام 1989 ، كان 65 في المائة من الرجال و 40 في المائة فقط من النساء يشغلون مناصب ثابتة و 29 في المائة فقط من جميع العلماء والمهندسين الذين تم توظيفهم كأساتذة مساعدين في الكليات والجامعات ذات الأربع سنوات كانوا من النساء. [99]

    في عام 1992 ، حصلت النساء على 9 في المائة من شهادات الدكتوراه الممنوحة في الهندسة ، لكن واحد في المائة فقط من هؤلاء النساء أصبحن أساتذة. في عام 1995 ، كان 11 في المائة من أساتذة العلوم والهندسة من النساء. وبالمقابل ، بلغ عدد عميدات كليات الهندسة 311 عميدة ، أي أقل من 1 في المائة من المجموع. حتى في علم النفس ، وهو الدرجة التي تحصل فيها النساء على غالبية شهادات الدكتوراه ، فإنهن يشغلن قدرًا كبيرًا من المناصب الثابتة ، حوالي 19 بالمائة في عام 1994. [100]

    معرفة القراءة والكتابة

    الإلمام بالقراءة والكتابة في العالم أقل للإناث منه للذكور. يقدم كتاب حقائق العالم الصادر عن وكالة المخابرات المركزية تقديرًا من عام 2010 يظهر أن 80٪ من النساء متعلمات ، مقارنة بـ 88.6٪ من الرجال (15 عامًا فأكثر). معدلات معرفة القراءة والكتابة هي الأدنى في جنوب وغرب آسيا ، وفي أجزاء من أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى. [101]

    المرأة ممثلة تمثيلا ناقصا في الحكومة في معظم البلدان. في يناير 2019 ، بلغ المعدل العالمي للنساء في الجمعيات الوطنية 24.3٪. [103] حق الاقتراع هو حق مدني في التصويت ، وحركات حق المرأة في التصويت لها جدول زمني طويل. على سبيل المثال ، تم تحقيق حق المرأة في الاقتراع في الولايات المتحدة بشكل تدريجي ، أولاً على مستوى الولاية والمستوى المحلي في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين ، ثم في عام 1920 عندما حصلت النساء في الولايات المتحدة على حق الاقتراع العام مع مرور التعديل التاسع عشر للولايات المتحدة. دستور. كانت بعض الدول الغربية بطيئة في السماح للمرأة بالتصويت ، ولا سيما سويسرا ، حيث حصلت المرأة على حق التصويت في الانتخابات الفيدرالية في عام 1971 ، وفي كانتون أبنزل إنرودن ، مُنحت المرأة حق التصويت في القضايا المحلية فقط في عام 1991 ، عندما تم إجبار كانتون على القيام بذلك من قبل المحكمة الفيدرالية العليا في سويسرا [104] [105] وليختنشتاين ، في عام 1984 ، من خلال استفتاء حق المرأة في التصويت.

    قدمت النساء عبر التاريخ مساهمات في العلوم والأدب والفن. كان مجال التوليد وأمراض النساء أحد المجالات التي سُمح فيها للنساء بأكبر قدر من الوصول تاريخيًا (قبل القرن الثامن عشر ، كانت رعاية النساء الحوامل في أوروبا تتولاها النساء من منتصف القرن الثامن عشر فصاعدًا ، وبدأت المراقبة الطبية للحوامل تتطلب إجراءات رسمية صارمة. التعليم ، الذي لم يكن للمرأة الوصول إليه بشكل عام ، وبالتالي تم نقل الممارسة إلى حد كبير إلى الرجال). [106] [107]

    اعتبرت الكتابة عمومًا أيضًا مقبولة لنساء الطبقة العليا ، على الرغم من أن تحقيق النجاح ككاتبة في عالم يهيمن عليه الذكور قد يكون أمرًا صعبًا للغاية نتيجة اعتماد العديد من الكاتبات اسمًا مستعارًا للذكور (مثل جورج ساند وجورج إليوت). [ بحاجة لمصدر ]

    عملت النساء كملحنات ، وكاتبات أغاني ، وعازفات ، ومغنيات ، وموصلات ، وعلماء موسيقى ، ومعلمات موسيقى ، ونقاد موسيقيين / صحفيين موسيقيين ، ومهن موسيقية أخرى. هناك حركات موسيقية ، [ التوضيح المطلوب ] الأحداث والأنواع المتعلقة بالمرأة وقضايا المرأة والنسوية. [ بحاجة لمصدر ] في عام 2010 ، في حين أن النساء يشكلن نسبة كبيرة من الموسيقى الشعبية ومغني الموسيقى الكلاسيكية ، ونسبة كبيرة من مؤلفي الأغاني (العديد منهم من المغنيين وكاتبات الأغاني) ، كان هناك عدد قليل من النساء منتجات التسجيلات ، ونقاد موسيقى الروك وعازفي موسيقى الروك. على الرغم من وجود عدد كبير من الملحنات في الموسيقى الكلاسيكية ، من فترة العصور الوسطى حتى يومنا هذا ، فإن الملحنات ممثلات تمثيلًا ناقصًا بشكل كبير في مجموعة الموسيقى الكلاسيكية التي يتم إجراؤها بشكل شائع ، والكتب المدرسية لتاريخ الموسيقى والموسوعات الموسيقية على سبيل المثال ، في موجز تاريخ أكسفورد للموسيقى، كلارا شومان هي واحدة من الملحنات الوحيدات اللواتي تم ذكرهن.

    تشكل النساء نسبة كبيرة من العازفين المنفردين في الموسيقى الكلاسيكية وتتزايد نسبة النساء في الأوركسترات. ومع ذلك ، أشارت مقالة نشرت عام 2015 عن عازفين منفرد كونشيرتو في فرق الأوركسترا الكندية الكبرى إلى أن 84٪ من العازفين المنفردين في Orchester Symphonique de Montreal كانوا رجالًا. في عام 2012 ، كانت النساء ما زلن يشكلن 6٪ فقط من أوركسترا فيينا الفيلهارمونية الأعلى تصنيفًا. النساء أقل شيوعًا كعازفات في أنواع الموسيقى الشعبية مثل موسيقى الروك وهيفي ميتال ، على الرغم من وجود عدد من العازفات البارزات والفرق الموسيقية النسائية. النساء على وجه الخصوص ممثلات تمثيلا ناقصا في أنواع المعادن المتطرفة. [108] المرأة ممثلة تمثيلا ناقصا أيضا في قيادة الأوركسترا ، والنقد الموسيقي / الصحافة الموسيقية ، وإنتاج الموسيقى ، وهندسة الصوت. بينما لم يتم تشجيع النساء على التأليف في القرن التاسع عشر ، وهناك عدد قليل من عالمات الموسيقى ، انخرطت النساء في تعليم الموسيقى ". لدرجة أن النساء سيطرن على [هذا المجال] خلال النصف الأخير من القرن التاسع عشر وحتى القرن العشرين مئة عام." [109]

    وفقًا لجيسيكا دوشن ، كاتبة موسيقى في لندن المستقل، الموسيقيّات في الموسيقى الكلاسيكية ". غالبًا ما يتم الحكم على ظهورهن ، بدلاً من مواهبهن" ويواجهن ضغوطًا ". ليبدو مثيرات على خشبة المسرح وفي الصور." [110] صرحت دوشن أنه بينما "هناك موسيقيات يرفضن العزف على مظهرهن ، فإن اللاتي يميلن إلى أن يكن أكثر نجاحًا ماديًا." [110]

    وفقًا لمحررة راديو 3 في المملكة المتحدة ، Edwina Wolstencroft ، كانت صناعة الموسيقى الكلاسيكية منذ فترة طويلة منفتحة على وجود النساء في الأدوار الأدائية أو الترفيهية ، لكن النساء أقل عرضة لتقلد مناصب في السلطة ، مثل قيادة أوركسترا. [111] في الموسيقى الشعبية ، في حين أن هناك العديد من المطربات يسجلن الأغاني ، هناك عدد قليل جدًا من النساء اللواتي يعملن وراء وحدة التحكم الصوتية كمنتجين للموسيقى ، والأفراد الذين يوجهون ويديرون عملية التسجيل. [112]

    الحرف الرسومي (♀) للكوكب والإلهة الرومانية فينوس ، أو أفروديت في اليونانية ، هو الرمز المستخدم في علم الأحياء للجنس الأنثوي. [113] [114] [115] في الكيمياء القديمة ، كان رمز الزهرة يرمز إلى النحاس وكان مرتبطًا بالأنوثة. [115]

    الأنوثة (وتسمى أيضا الأنثوية أو البنت) عبارة عن مجموعة من السمات والسلوكيات والأدوار المرتبطة عمومًا بالنساء والفتيات. على الرغم من أن الأنوثة مبنية اجتماعياً ، [116] إلا أن بعض السلوكيات التي تعتبر أنثوية تتأثر بيولوجيًا. [117] [118] [119] [120] إلى أي مدى تتأثر الأنوثة بيولوجيًا أو اجتماعيًا يخضع للنقاش. [121] [122] [123] وهي تختلف عن تعريف الجنس الأنثوي البيولوجي ، [124] [125] حيث يمكن لكل من الذكور والإناث إظهار سمات أنثوية.


    خلفية

    تعتبر تفاعلات البروتين RNA مركزية لجميع العمليات التنظيمية بعد النسخ التي تتحكم في التعبير الجيني. من المعالجة الأولية لنسخة ترميز البروتين في النواة إلى ترجمتها النهائية والانحلال في السيتوبلازم ، تشارك mRNAs الخلوية في تصميم الرقصات المعقدة مع العديد من بروتينات ربط الحمض النووي الريبي المتعاملة (RBPs) [1-3]. RBPs مطلوبة أيضًا لمعالجة ووظيفة الآلاف من الحمض النووي الريبي غير المشفر (ncRNAs) ، الكبيرة والصغيرة ، المشفرة بواسطة جينومات حقيقية النواة. تمتلك RNAs مجموعة متنوعة من الوظائف الخلوية ، بما في ذلك تنظيم الكروماتين والتحكم في مصير الخلية [4 ، 5]. وهكذا ، تمثل تفاعلات بروتين الحمض النووي الريبي (RNA) مع البروتين طبقة واسعة ومتنوعة وحاسمة من تنظيم الترنسكريبتوم.

    ترميز جينومات حقيقيات النوى مجموعة كبيرة من RBPs التي تتفاعل مع mRNAs لتكوين مجمعات بروتين نووي ديناميكية متعددة المكونات (mRNPs) [6 ، 7]. غالبًا ما تشكل mRNPs الأشكال الوظيفية للـ mRNAs ، ولا يتم تنظيم النسخ بشكل صحيح إلا من خلال تكوينها الصحيح لإنتاج الكميات الدقيقة المطلوبة من كل بروتين في الخلية [2 ، 3 ، 7 ، 8]. بشكل مثير للاهتمام ، تشير الأدلة الحديثة إلى أن التنظيم اللاحق للنسخ mRNAs الذي يشفر البروتينات المرتبطة وظيفيًا يتطلب على الأرجح تجميع mRNP من خلال مجموعات محددة من RBPs المتزامنة ، وهي فكرة تم افتراضها في الأصل بواسطة فرضية التشغيل بعد النسخ [9 ، 10]. وبالتالي ، فإن التركيب والتكوين الدقيق لـ RNPs في الخلايا حقيقية النواة أمر بالغ الأهمية لتنظيم التعبير الجيني المناسب.

    أدت الطبيعة الأساسية لتفاعلات بروتين RNA في بيولوجيا حقيقيات النوى إلى استخدام العديد من المناهج البيوكيميائية والوراثية والحاسوبية ، بمفردها أو مجتمعة ، لتحديد والتحقق من RBPs ومواقع ارتباط RNA الخاصة بها [1 ، 11 ، 12]. وقد أثبتت هذه الأساليب فائدتها في توصيف عدد من الممارسات التجارية التقييدية [13-26]. ومع ذلك ، فقد بحثت كل هذه الأساليب السابقة في تفاعلات بروتين RNA مع بروتين واحد في كل مرة ، مما حد من قدرتها على مراقبة المشهد العالمي لـ RNPs وكشف رؤى حول الارتباط التوافقي والتنظيم بواسطة الوسط الخلوي لـ RBPs. وبالتالي ، هناك فجوة كبيرة بين أهمية تفاعلات RNA-RBP الخلوية وصعوبة إنشاء فهرس شامل لهذه التفاعلات في تجربة واحدة.

    في الآونة الأخيرة ، أنشأت عدة مجموعات مناهج تجريبية لاستجواب مواقع تفاعل البروتين RNA على نطاق عالمي أكثر. تستخدم هذه الأساليب الترابط 4-ثيوريدين والأشعة فوق البنفسجية لتحديد تفاعلات البروتين RNA عن طريق الكشف عن مواقع تحويل T & gt C (التي تمثل أحداث الارتباط المتبادل لبروتين الحمض النووي الريبي) [27 ، 28]. ومع ذلك ، كانت هذه الدراسات مقيدة بعدة عوامل. على وجه التحديد ، يعتمدون على العلاج بالنيوكليوتيدات الاصطناعية والربط المتبادل للأشعة فوق البنفسجية ، والذي يمكن استخدامه لمزارع الخلايا ولكن ليس الأنسجة أو الكائنات الحية الكاملة. علاوة على ذلك ، فإن الارتباط المتقاطع مع الأشعة فوق البنفسجية يحدد فقط مواقع الاتصال المباشر ببروتين الحمض النووي الريبي وقد لا يلتقط المجمعات الكبيرة متعددة البروتينات التي تشكل بنية RNP الشاملة في الجسم الحي. أخيرًا ، ركزت هذه الدراسات على النصوص المتعددة الأدينيلات (polyA) ، مما قلل من قدرتها على مراقبة ارتباط RBP في RNAs non-polyA والناشئة.

    لمعالجة قيود المنهجيات المتاحة حاليًا ، نقدم نهج تسلسل بصمة بروتين الريبونوكلياز (RNase) الذي نسميه تسلسل ملف تعريف تفاعل البروتين (PIP-seq). يحدد هذا النهج مواقع تفاعل البروتين RNA داخل كل من RNAs غير المعالجة والناضجة بطريقة غير متحيزة في الغالب وعلى نطاق واسع النطاق. نصف تقنيات متعددة للربط المتبادل لالتقاط تفاعلات بروتينية RNA مباشرة وغير مباشرة. لقد أظهرنا أيضًا أن كلاً من RNases أحادية الشريطة ومزدوجة تقطعت بهم السبل تكشف عن مجموعات متميزة ولكنها متداخلة من مواقع تفاعل بروتين RNA. باستخدام هذا النهج ، نجد أن تسلسل PIP هو نهج قابل للتكرار يكشف عن مواقع تفاعل RBP المعروفة سابقًا والجديدة. نبرهن على فائدة PIP-seq من خلال الكشف عن أشكال التسلسل المخصب ضمن تكملة مواقع تفاعل RBP المحددة. نحقق أيضًا في التفاعلات بين مواقع ربط البروتين ونقدم دليلاً على الارتباط المشترك لـ RNAs من خلال مجموعات محددة من RBPs ، بعضها يرتبط بمجموعات من النصوص التي تشفر البروتينات ذات الصلة وظيفيًا. تكشف هذه النتائج عن رؤى جديدة لشبكات تنظيم الجينات بعد النسخ بوساطة مجموعات محددة من الأشكال المتسلسلة المرتبطة بـ RBP. أخيرًا ، حددنا إثراءًا كبيرًا للمتغيرات المرتبطة بالأمراض داخل مواقع تفاعل RBP ، ونوضح آثار بعض أشكال تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs) على تفاعلات البروتين RNA. بشكل عام ، يوفر نهجنا تقييمًا عالميًا يركز على RNA لتفاعلات RNA-RBP الذي يحدد بشكل مباشر مواقع تفاعل البروتين RNA وقابل للتطبيق على جميع الكائنات الحية وأنواع العينات.


    نحو التقدير الكمي لتأثير إزالة الغابات في القرن الحادي والعشرين على خطر انقراض الفقاريات الأرضية

    الجمعية الملكية لحماية الطيور ، مركز RSPB لعلوم الحفظ ، إدنبرة ، EH12 9DH ، المملكة المتحدة

    كلية الفيزياء والفلك ، جامعة فروتسواف ، فروتسواف ، بولندا

    BirdLife International، Wellbrook Court، Cambridge، CB30NA المملكة المتحدة

    مركز التميز للقرارات البيئية التابع لوكالة ARC ، مركز التنوع البيولوجي وعلوم الحفظ ، جامعة كوينزلاند ، 4072 بريسبان ، كوينزلاند ، أستراليا

    كلية الجغرافيا والتخطيط والإدارة البيئية ، جامعة كوينزلاند ، 4072 بريسبان ، كوينزلاند ، أستراليا

    Laboratoired'Ecologie Alpine (LECA) ، جامعة غرونوبل ألب ، غرونوبل ، 38000 فرنسا

    LECA، CNRS، Grenoble، 38000 France

    برنامج تقييم الثدييات العالمي ، قسم البيولوجيا والتكنولوجيا الحيوية ، Sapienza Università di Roma ، viale dell ’Università 32 ، 00185 Rome ، Italy

    BirdLife International، Wellbrook Court، Cambridge، CB30NA المملكة المتحدة

    BirdLife International، Wellbrook Court، Cambridge، CB30NA المملكة المتحدة

    الجمعية الملكية لحماية الطيور ، مركز RSPB لعلوم الحفظ ، إدنبرة ، EH12 9DH ، المملكة المتحدة

    الجمعية الملكية لحماية الطيور ، مركز RSPB لعلوم الحفظ ، إدنبرة ، EH12 9DH ، المملكة المتحدة

    الجمعية الملكية لحماية الطيور ، مركز RSPB لعلوم الحفظ ، إدنبرة ، EH12 9DH ، المملكة المتحدة

    كلية الفيزياء والفلك ، جامعة فروتسواف ، فروتسواف ، بولندا

    BirdLife International، Wellbrook Court، Cambridge، CB30NA المملكة المتحدة

    مركز التميز للقرارات البيئية التابع لوكالة ARC ، مركز التنوع البيولوجي وعلوم الحفظ ، جامعة كوينزلاند ، 4072 بريسبان ، كوينزلاند ، أستراليا

    كلية الجغرافيا والتخطيط والإدارة البيئية ، جامعة كوينزلاند ، 4072 بريسبان ، كوينزلاند ، أستراليا

    Laboratoired'Ecologie Alpine (LECA) ، جامعة غرونوبل ألب ، غرونوبل ، 38000 فرنسا

    LECA، CNRS، Grenoble، 38000 France

    برنامج تقييم الثدييات العالمي ، قسم البيولوجيا والتقنيات الحيوية ، Sapienza Università di Roma ، viale dell ’Università 32 ، 00185 Rome ، Italy

    BirdLife International، Wellbrook Court، Cambridge، CB30NA المملكة المتحدة

    BirdLife International، Wellbrook Court، Cambridge، CB30NA المملكة المتحدة

    الجمعية الملكية لحماية الطيور ، مركز RSPB لعلوم الحفظ ، إدنبرة ، EH12 9DH ، المملكة المتحدة

    الجمعية الملكية لحماية الطيور ، مركز RSPB لعلوم الحفظ ، إدنبرة ، EH12 9DH ، المملكة المتحدة

    الملخص

    يجب إعطاء الأولوية لإجراءات الحفظ ، مع الأخذ في الاعتبار في كثير من الأحيان مخاطر انقراض الأنواع. توفر القائمة الحمراء للاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة (IUCN) إطارًا مقبولًا وموضوعيًا لتقييم مخاطر الانقراض. التقييمات المستندة إلى البيانات التي تم جمعها في الميدان هي الخيار الأفضل ، لكن البيانات الميدانية التي تستند إليها غالبًا ما تكون محدودة. يمكن استخدام المعلومات التي يتم جمعها من خلال الاستشعار عن بعد بدلاً من البيانات الميدانية لإثراء التقييمات. ربما تكون الغابات هي أفضل أنواع الغطاء الأرضي التي تمت دراستها لاستخدام بيانات الاستشعار عن بعد. باستخدام خريطة ذات دقة وضوح تصل إلى 30 مترًا للغطاء الشجري وتغييره بين عامي 2000 و 2012 ، قمنا بتقييم مدى الغطاء الحرجي والخسارة ضمن توزيعات 11186 من البرمائيات والطيور والثدييات المعتمدة على الغابات في جميع أنحاء العالم. بالنسبة لـ 16 نوعًا ، أدى فقدان الغابات إلى ارتفاع خطر الانقراض وفقًا لمعيار القائمة الحمراء A ، بسبب الانخفاض السريع المستنتج في عدد السكان. ارتفع هذا الرقم إلى 23 عندما تم إدراج الأنواع التي تفتقر إلى البيانات (أي تلك التي ليس لديها معلومات كافية للتقييم). بموجب معيار القائمة الحمراء B2 ، تم اعتبار 484 نوعًا (855 عندما تم تضمين الأنواع التي تفتقر إلى البيانات) معرضة لخطر الانقراض المرتفع ، بسبب مناطق الإشغال المحدودة الناتجة عن بقاء الغطاء الحرجي القليل ضمن نطاقاتها. ستزيد نسبة الأنواع ذات الاهتمام بالحفظ بنسبة 32.8٪ للبرمائيات و 15.1٪ للطيور و 24.7٪ للثدييات إذا تم قبول قوائمنا المقترحة. تعتبر أمريكا الوسطى وجبال الأنديز الشمالية ومدغشقر وغابات القوس الشرقي في إفريقيا وجزر جنوب شرق آسيا من النقاط الساخنة لهذه الأنواع. توضح نتائجنا فائدة صور الأقمار الصناعية لتقييم مخاطر الانقراض العالمي وقياس التقدم نحو أهداف الاتفاقية البيئية الدولية.

    الملخص

    Hacia la Cuantificación del Impacto de la Deforestación del Siglo XXI sobre el Riesgo de Extinción de los Vertebrados Terrestres

    استئناف

    Las Acciones de Conservación necesitan ser Priorizadas ، ضع في اعتبارك أن frecuencia el riesgo de extinción de las especies. La Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) proporciona un marco de trabajo objetivo y aceptado para la valoración del riesgo de extinción. Las valoraciones basadas en los datos colectados en el campo son la mejor opción، pero los datos de campo sobre los cuales basar las valoraciones con frecuencia son limitados. Los datos colectados por medio de la teledetección pueden usarse en lugar de los datos de campo para informar a las valoraciones. Los bosques tal vez sean el tipo de cubierta de suelo mejor estudiado para el uso de datos de teledetección. Con un mapa de acceso abierto y relución de 30-m de la cobertura de árboles y su cambio entre 2000 y 2012، valoramos la extensión de la cobertura de bosque y la pérdida dentro de las Distribuciones de 11، 186 especies de anfibios، aves y mamíferos تعتمد على bosque نيفيل مونديال. الفقرة 16 خاصة ، la pérdida del bosque resultó en un riesgo de extinción elevado، bajo el standardio A de la lista roja، debido a las declinaciones rápidas de población inferidas. Este número incrementó a 23 cuando las especies con deficiencia de datos (es decir، aquellas con información insuficiente para su Evalación) fueron incluidas. Bajo el standardio B2 de la lista roja، 484 especies (855 cuando se incluyeron las especies con deficiencia de datos) se بعين الاعتبار con riesgo alto de extinción، debido a las áreas restringidas de ocupación como resultado de la pequeña cobertura del bos datos توزيع سو. La proporción de especies de interés para la renación incrementaría en 32.8٪ para los anfibios، 15.1٪ para los aves y 24.7٪ para los mamíferos si nuestros cambios de categoría sugeridos son aceptados. América Central، los Andes del norte، Madagascar، los bosques del Arco Oriental de África y las islas del Sureste asiático son puntos clave para estas especies. Nuestros resultados ilustran la utilidad de las imágenes satelitales para la valoración global de la extinción de la extinción de riesgo y para la medición del progreso hacia los objetivos de los acuerdos ambientales internacionales.


    النظام الأساسي المعدل لنيوجيرسي لعام 2013- 24 تيسمسيلتالقسم 24: 15-1 - التعاريف

    24: 15-1. تعريفات
    كما هو مستخدم في هذا الفصل ، تشمل & quot إنشاءات الطعام & quot أي مكان يستخدم في إنتاج أو تحضير أو تصنيع أو تعبئة أو تخزين أو نقل أو تداول المواد الغذائية المعدة للبيع أو التوزيع.

    أ & quot المؤسسة الدوائية & quot تشمل أي مكان يستخدم في إنتاج وتحضير وتصنيع وتعبئة وتخزين ونقل وتداول الأدوية المعدة للبيع أو التوزيع.

    تتضمن & quot؛ مؤسسة مستحضرات التجميل & quot أي مكان يستخدم في إنتاج مستحضرات التجميل المعدة للبيع أو التوزيع وتحضيرها وتصنيعها وتعبئتها وتخزينها ونقلها والتعامل معها ولكن لا يشمل الصيدليات المرخصة من قبل مجلس الصيدلة في نيوجيرسي.

    عدل بالقانون L.1966، c. 74 ، ق. 17 ، إف. 14 يونيو 1966.

    تنصل: قد لا تكون هذه الرموز هي أحدث إصدار. قد يكون لدى نيوجيرسي معلومات أكثر حداثة أو دقة. نحن لا نقدم أي ضمانات أو ضمانات بشأن دقة أو اكتمال أو كفاية المعلومات الواردة في هذا الموقع أو المعلومات المرتبطة بموقع الدولة. يرجى التحقق من المصادر الرسمية.

    اشترك في Justia's رسائل إخبارية مجانية يضم ملخصات لآراء المحاكم الفيدرالية ومحاكم الولاية.


    بيولوجيا جديدة للقرن الحادي والعشرين (2009)

    للأسف ، لا يمكن طباعة هذا الكتاب من OpenBook. إذا كنت بحاجة إلى طباعة صفحات من هذا الكتاب ، فإننا نوصي بتنزيله كملف PDF.

    قم بزيارة NAP.edu/10766 للحصول على مزيد من المعلومات حول هذا الكتاب أو لشرائه مطبوعًا أو لتنزيله كملف PDF مجاني.

    يوجد أدناه نص مقروء آليًا غير مصحح لهذا الفصل ، ويهدف إلى تزويد محركات البحث الخاصة بنا والمحركات الخارجية بنص غني جدًا وممثل للفصل يمكن البحث فيه لكل كتاب. نظرًا لأنها مادة غير مصححة ، يرجى اعتبار النص التالي بمثابة وكيل مفيد ولكنه غير كافٍ لصفحات الكتاب الموثوق.

    بيولوجيا جديدة للجنة القرن الحادي والعشرين بشأن بيولوجيا جديدة للقرن الحادي والعشرين: ضمان قيادة الولايات المتحدة لمجلس ثورة البيولوجيا القادم لقسم علوم الحياة المعني بدراسات الأرض والحياة

    مطبعة الأكاديميات الوطنية - فيفث ستريت 500 ، شمال غرب. â € Washington، DC 20001 إشعار: تمت الموافقة على المشروع الذي هو موضوع هذا التقرير من قبل مجلس إدارة المجلس القومي للبحوث ، الذي تم اختيار أعضائه من مجالس الأكاديمية الوطنية للعلوم ، والأكاديمية الوطنية للهندسة ، و معهد الطب. تم اختيار أعضاء اللجنة المسؤولة عن التقرير حسب كفاءاتهم الخاصة ومع مراعاة التوازن المناسب. تم دعم هذه الدراسة من قبل المعاهد الوطنية للصحة من خلال العقد رقم N01-OD-4-2139 ، وأمر المهمة 209 المؤسسة الوطنية للعلوم من خلال المنحة رقم DBI-0843904 ومن قبل وزارة الطاقة. لا يعكس محتوى هذا المنشور بالضرورة آراء أو سياسات الوكالات الراعية ، ولا يشير ذكر الأسماء التجارية أو المنتجات التجارية أو المنظمات إلى تأييد حكومة الولايات المتحدة. رقم الكتاب القياسي الدولي -13: "978-0-309-14488-9 (كتاب) رقم الكتاب القياسي الدولي -10:" 0-309-14488-4 (كتاب) رقم الكتاب القياسي الدولي -13: " € ƒ 978-0-309-14486-5 (PDF) رقم الكتاب القياسي الدولي -10: â € ƒ 0-309-14486-8 (PDF) رقم التحكم بمكتبة الكونجرس: 2009939411 تتوفر نسخ إضافية من هذا التقرير من National Academies Press، 500 Fifth Street، NW، Lockbox 285، Washington، DC 20055 (800) 624-6242 أو (202) 334-33313 (في منطقة العاصمة واشنطن) الإنترنت ، http://www.nap.edu. حقوق النشر 2009 للأكاديمية الوطنية للعلوم. كل الحقوق محفوظة. طُبع في الولايات المتحدة الأمريكية

    الأكاديمية الوطنية للعلوم هي مجتمع خاص غير هادف للربح ومستدام ذاتيًا من العلماء المتميزين المشاركين في البحث العلمي والهندسي ، المكرس لتعزيز العلوم والتكنولوجيا واستخدامهما للرفاهية العامة. بناء على سلطة الميثاق الممنوح لها من قبل الكونغرس في عام 1863 ، تتمتع الأكاديمية بتفويض يتطلب منها تقديم المشورة للحكومة الفيدرالية بشأن المسائل العلمية والتقنية. د. رالف ج. سيسيرون رئيس الأكاديمية الوطنية للعلوم. تأسست الأكاديمية الوطنية للهندسة في عام 1964 ، بموجب ميثاق الأكاديمية الوطنية للعلوم ، كمنظمة موازية للمهندسين المتميزين. وهي مستقلة في إدارتها وفي اختيار أعضائها ، وتتقاسم مع الأكاديمية الوطنية للعلوم مسؤولية تقديم المشورة للحكومة الفيدرالية. ترعى الأكاديمية الوطنية للهندسة أيضًا البرامج الهندسية التي تهدف إلى تلبية الاحتياجات الوطنية ، وتشجع التعليم والبحث ، وتعترف بالإنجازات المتفوقة للمهندسين. الدكتور تشارلز إم فيست هو رئيس الأكاديمية الوطنية للهندسة. تم إنشاء معهد الطب في عام 1970 من قبل الأكاديمية الوطنية للعلوم لتأمين خدمات الأعضاء البارزين من المهن المناسبة في فحص مسائل السياسة المتعلقة بصحة الجمهور. يعمل المعهد تحت المسؤولية الممنوحة للأكاديمية الوطنية للعلوم بموجب ميثاق الكونجرس الخاص به ليكون مستشارًا للحكومة الفيدرالية ، وبمبادرة منه ، لتحديد قضايا الرعاية الطبية والبحث والتعليم. الدكتور هارفي ف. فاينبيرج هو رئيس معهد الطب. تم تنظيم المجلس القومي للبحوث من قبل الأكاديمية الوطنية للعلوم في عام 1916 "لربط المجتمع الواسع للعلوم والتكنولوجيا بأهداف الأكاديمية لتعزيز المعرفة وتقديم المشورة للحكومة الفيدرالية. من خلال العمل وفقًا للسياسات العامة التي تحددها الأكاديمية ، أصبح المجلس وكالة التشغيل الرئيسية لكل من الأكاديمية الوطنية للعلوم والأكاديمية الوطنية للهندسة في تقديم الخدمات للحكومة والجمهور والمجتمعات العلمية والهندسية. يتم إدارة المجلس بشكل مشترك من قبل كل من الأكاديميات ومعهد الطب. الدكتور رالف ج. سيسيرون والدكتور تشارلز م. فيست هما رئيس ونائب رئيس المجلس القومي للبحوث على التوالي. www.national-academies.org

    لجنة البيولوجيا الجديدة للقرن الحادي والعشرين: ضمان قيادة الولايات المتحدة للثورة البيولوجية القادمة توماس كونيلي (كوشير) ، دوبونت كومباني ، ويلمنجتون ، ديلاوير فيليب شارب (كوشاير) ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج ديلينيس ومستشفى ماساتشوستس للتكنولوجيا كلية الطب بجامعة هارفارد ، بوسطن ماريان برونر فريزر ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، باسادينا إنجريد بورك ، جامعة وايومنغ ، لارامي جون بوريس ، صندوق بوروز ويلكوم ، ريسيرش تراينجل بارك ، نورث كارولينا جوناثان آيزن ، جامعة كاليفورنيا ، ديفيس أنثوني جانيتوس ، جوينت جلوبال معهد أبحاث التغيير ، كوليدج بارك ، ماريلاند ريتشارد كارب ، المعهد الدولي لعلوم الكمبيوتر وجامعة كاليفورنيا ، بيركلي بيتر كيم ، مختبرات أبحاث ميرك ، شمال ويلز ، بنسلفانيا دوغلاس لوفينبيرجر ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج ماري ليدستروم ، جامعة واشنطن ، سياتل ويندل LIM ، جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو MARGARET MCFA LL-NGAI ، جامعة ويسكونسن ، ماديسون إليوت مايرويتز ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، باسادينا كيث ياماموتو ، جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو طاقم العمل آن ريد ، مدير الدراسات ، مجلس علوم الحياة أماندا كليين ، مساعد برنامج أول ، مجلس علوم الحياة في فرانز شاربلز ، مدير مجلس علوم الحياة سانجاي ماغافي ، زميل كريستين ميرزيان ، مجلس علوم الحياة كاثرين سيلور ، زميل كريستين ميرزيان ، مجلس علوم الحياة

    بورد أون لعلوم الحياة KEITH R. YAMAMOTO (الرئيس) ، جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو آن إم آرفين ، كلية الطب بجامعة ستانفورد ، ستانفورد ، كاليفورنيا فيكي إل تشاندلر ، مؤسسة جوردون وبيتي مور ، بالو ألتو ، كاليفورنيا مارك د. FITZSIMMONS، John D. and Catherine T. MacArthur Foundation، Chicago، Illinois LOUIS J. GROSS، University of Tennessee، Knoxville JO HANDELSMAN، University of Wisconsin، Madison CATO T. LAURENCIN، University of Connecticut Health Centre، Farmington، Connecticut JONATHAN D. مورينو ، جامعة بنسلفانيا ، فيلادلفيا كاميلي بارميزان ، جامعة تكساس ، أوستن موريل إي بوستون ، كلية سكيدمور ، ساراتوجا سبرينجز ، نيويورك أليسون جي باور ، جامعة كورنيل ، إيثاكا ، نيويورك ، بروس دبليو ستيلمان ، مختبر كولد سبرينج هاربور ، كولد سبرينج هاربور ، نيويورك سينثيا وولبيرجر ، كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز ، بالتيمور ، ماريلاند طاقم العمل فرانك إي شاربلز ، مدير جو إل. أو مسئول البرامج آن إتش ريد ، مسئول البرنامج الأول ماريلي ك. شيلتون دافنبورت ، مسئول برامج أول إنديا هووك بارنارد ، مسئولة البرنامج آنا فارار ، المساعد المالي أماندا ب. -جوستاف أندرسون ، مساعد برنامج سادسا

    مقدمة إن البحث البيولوجي في خضم تغيير ثوري بسبب تكامل التقنيات القوية جنبًا إلى جنب مع المفاهيم والأساليب الجديدة المستمدة من تضمين العلوم الفيزيائية والرياضيات والعلوم الحاسوبية والهندسة. كما لم يحدث من قبل ، يحمل التقدم في العلوم البيولوجية وعودًا هائلة للتغلب على العديد من التحديات الرئيسية التي تواجه الولايات المتحدة والعالم. تاريخياً ، قدمت التطورات الرئيسية في العلوم حلولاً للتحديات الاقتصادية والاجتماعية. في الوقت نفسه ، ألهمت تلك التحديات العلم لتركيز انتباهه على الاحتياجات الحرجة. لقد أرست الجهود العلمية القائمة على تلبية الاحتياجات المجتمعية الأساس لعدد لا يحصى من المنتجات والصناعات الجديدة ، وحتى القطاعات الاقتصادية بأكملها التي لم تكن متخيلة عندما بدأ العمل. دفعت دروس التاريخ اللجنة المعنية بعلم الأحياء الجديد للقرن الحادي والعشرين إلى التوصية بوضع مبادرة بيولوجيا جديدة وتكليفها بإيجاد حلول للاحتياجات المجتمعية الرئيسية: إنتاج الغذاء المستدام ، وحماية البيئة ، والطاقة المتجددة ، وتحسين صحة الإنسان. تمثل هذه التحديات كلاً من آلية تسريع ظهور بيولوجيا جديدة وثمارها الأولى.رداً على بيان المهام الخاص بها ، وجدت اللجنة الإجابة على السؤال "كيف يمكن للفهم الأساسي لنظم المعيشة أن يقلل من عدم اليقين بشأن مستقبل الحياة على الأرض ، ويحسن صحة الإنسان ورفاهيته ، ويؤدي إلى الوكيل الحكيم- سفينة كوكبنا؟ - في الدعوة إلى مبادرة وطنية لتطبيق إمكانات علم الأحياء الجديد لمواجهة هذه التحديات المجتمعية. كما يوضح التقرير ، فإن جوهر علم الأحياء الجديد هو التكامل - إعادة تكامل العديد من التخصصات الفرعية للبيولوجيا ، والاندماج في علم الأحياء للفيزيائيين والكيميائيين وعلماء الكمبيوتر والمهندسين وعلماء الرياضيات لإنشاء مجتمع البحث لديه القدرة على معالجة مجموعة واسعة من المشاكل العلمية والمجتمعية. اختارت اللجنة الأساليب البيولوجية السابع

    viii تمهيدًا لحل المشكلات في مجالات الغذاء والبيئة والطاقة والصحة باعتبارها أكثر الأهداف إلهامًا لدفع تطوير علم الأحياء الجديد. لكن هذه ليست المشكلات الوحيدة التي نأمل ونتوقع أن يكون علم الأحياء الجديد المزدهر قادرًا على معالجة الأسئلة الأساسية في جميع مجالات علم الأحياء ، بدءًا من فهم الدماغ إلى دورة الكربون في المحيط ، ستكون جميعها أكثر قابلية للتتبع مثل علم الأحياء الجديد ينمو إلى حقيقة مزدهرة. بالنظر إلى الوحدة الأساسية لعلم الأحياء ، نأمل وتوقعنا أن تساهم البيولوجيا الجديدة في التقدم عبر علوم الحياة. في جميع أنحاء التقرير ، تمت كتابة "علم الأحياء الجديد" للتأكيد على أنه يهدف إلى أن يكون جهدًا إضافيًا ومكملاً لبحوث علوم الحياة التقليدية ، وليس بديلاً. يُعد البحث الخاضع لمراجعة الأقران والذي بدأه محقق مستقل هو الأساس الذي تقوم عليه البيولوجيا الجديدة والتي ستستمر في الاعتماد عليها. لم يتم النظر في العديد من المجالات المثيرة والمهمة للبحث البيولوجي في هذا التقرير. القدرة البحثية الأمريكية في علوم الحياة تقود العالم. هذه اللجنة تؤيد بشدة المساعي البحثية الحالية ، في كل من القطاعين العام والخاص. في علم الأحياء ، يجب أن يستمر العمل الممتاز الجاري. لكن في هذه الدراسة ، لم يكن القصد إجراء مراجعة شاملة لجميع أبحاث علوم الحياة. وبدلاً من ذلك ، ركزت اللجنة على تلك الفرص التي لا يمكن معالجتها من قبل أي تخصص فرعي أو وكالة واحدة - الفرص التي تتطلب التكامل عبر علم الأحياء ومع العلوم والهندسة الأخرى ، والتي يصعب الاستفادة منها ضمن الهياكل المؤسسية والتمويلية التقليدية . ليست العلوم فقط هي التي تحتاج إلى التكامل. سوف يعتمد علم الأحياء الجديد على قدرات البحث والتطوير للجامعات والحكومة والصناعة. ستواصل الوكالات الفيدرالية الفردية قيادة جهود مهمة ومستقلة. ومع ذلك ، لكي تزدهر البيولوجيا الجديدة ، ستكون هناك حاجة إلى قيادة مشتركة بين الوكالات للمشاريع إلى حد أكبر بكثير مما هو عليه الحال اليوم. هذا النهج ليس مجرد مسألة تمويل. القدرات والخبرات المشتركة للعديد من المنظمات مطلوبة لمواجهة أكبر تحديات المجتمع. تمثل هذه الدراسة الجهود الجماعية للجنة خلال الاجتماعات ، وورش العمل ، وقمة علم الأحياء في ديسمبر 2008 ، والعديد من المؤتمرات عن بعد. نود أن نشكر القمة والمشاركين في ورشة العمل على مساهماتهم القيمة. كما نشكر أعضاء اللجنة الذين تطوعوا لساعات لا تحصى وكذلك أعضاء مجلس علوم الحياة على جهودهم وتفانيهم في الدراسة. حقق استثمار أمريكا في الأبحاث الأساسية في علوم الحياة مكاسب كبيرة. سيؤدي الالتزام بالبيولوجيا الجديدة إلى توسيع هذا السجل الفخور. على حد تعبير الرئيس أوباما عندما خاطب الاجتماع السنوي 2009 للأكاديمية الوطنية للعلوم:

    تمهيد ix كما تعلم ، يتطلب الاكتشاف العلمي أكثر من وميض التألق العرضي - بقدر أهمية ذلك. عادة ، يستغرق الأمر وقتًا وعملًا شاقًا ، ويتطلب الصبر تدريبًا يتطلب دعمًا من الأمة. لكنها تبشر بالخير لا مثيل لها في أي مجال آخر من المساعي البشرية. إن رفاهية وأمن وازدهار أمتنا هي الجائزة. نحن نؤيد تماما التوصيات المقدمة هنا. توماس كونيلي فيليب شارب رئيسًا مشاركًا للجنة المعنية ببيولوجيا جديدة للقرن الحادي والعشرين: ضمان أن تقود الولايات المتحدة ثورة البيولوجيا القادمة

    شكر وتقدير تمت مراجعة هذا التقرير في شكل مسودة من قبل أشخاص تم اختيارهم لتنوع وجهات نظرهم وخبراتهم الفنية وفقًا للإجراءات المعتمدة من قبل لجنة مراجعة تقرير المجلس القومي للبحوث. الغرض من المراجعة المستقلة هو تقديم تعليقات صريحة وناقدة من شأنها أن تساعد المؤسسة في جعل التقرير المنشور سليمًا قدر الإمكان والتأكد من أن التقرير يفي بالمعايير المؤسسية للموضوعية والأدلة والاستجابة لتكلفة الدراسة. تظل تعليقات المراجعة ومسودة المخطوطة سرية لحماية سلامة العملية التداولية. نود أن نشكر ما يلي على مراجعتهم للتقرير: فرانسيس أرنولد ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، باسادينا آن إم أرفين ، جامعة ستانفورد ، كاليفورنيا ديفيد بالتيمور ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، باسادينا فلويد إي بلوم ، أبحاث سكريبس المعهد ، لا جولا ، كاليفورنيا جيف دانجل ، جامعة نورث كارولينا ، تشابل هيل سوزان ديزموند هيلمان ، جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو مارك إليسمان ، جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو بول فالكوسكي ، جامعة روتجرز ، نيو برونزويك ، نيو جيرسي آدم جودزيك ، معهد بورنهام للأبحاث الطبية ، لا جولا ، كاليفورنيا ديفيد جولدستون ، جامعة برينستون ، نيو جيرسي جيمس هانكين ، جامعة هارفارد ، كامبريدج ، ماساتشوستس روبرت لانجر ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج ريك ميراندا ، جامعة ولاية كولورادو ، فورت كولينز نورمان بيس ، جامعة كولورادو ، بولدر كميل بارميزان ، جامعة تكساس ، أوستن بيتر إتش رافين ، حديقة ميسوري النباتية ، سانت لويس الحادي عشر

    xii شكر وتقدير جين روبنسون ، جامعة إلينوي ، أوربانا بروس دبليو ستيلمان ، مختبر كولد سبرينغ هاربور ، نيويورك على الرغم من أن المراجعين المذكورين أعلاه قد قدموا تعليقات واقتراحات بناءة ، لم يُطلب منهم المصادقة على الاستنتاجات أو التوصيات ، ولم يفعلوا ذلك. انظر المسودة النهائية للتقرير قبل صدوره. أشرف على مراجعة التقرير كل من Marvalee H. Wake (جامعة كاليفورنيا ، بيركلي) وجون دولينج (جامعة هارفارد ، كامبريدج ، إم أساتشوستس). تم تعيينهم من قبل المجلس القومي للبحوث ، وكانوا مسؤولين عن التأكد من إجراء فحص مستقل لهذا التقرير وفقًا للإجراءات المؤسسية وأن جميع تعليقات المراجعة قد تم النظر فيها بعناية. تقع مسؤولية المحتوى النهائي للتقرير بالكامل على عاتق اللجنة المؤلف والمؤسسة. استفادت اللجنة من المناقشات مع العديد من المتحدثين الذين نود أن نشكرهم على مساعدتهم. اجتمعت اللجنة في اجتماعها الأول في 4 نوفمبر 2008 مع: رالف سيسيرون ، رئيس الأكاديمية الوطنية للعلوم ، تشارلز إم فيست ، رئيس الأكاديمية الوطنية للهندسة ، جيمس جنسن ، مدير شؤون الكونغرس والحكومة ، الأكاديميات الوطنية ويليام بونفيليان ، مدير معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، واشنطن ، باتريك وايت ، مدير العلاقات الفيدرالية ، اتحاد الجامعات الأمريكية ، هوارد ميني ، الرئيس والمدير التنفيذي ، كروبلايف إنترناشيونال ، جون بيرس ، نائب الرئيس ، دوبونت التطبيقية للعلوم الحيوية - "Â التكنولوجيا ، وأنتوني جانيتوس ، مدير معهد أبحاث التغيير العالمي المشترك ، كوليدج بارك ، ماريلاند. نشكر أيضًا روبرت لو من جامعة هارفارد وتيموثي جيه دونوهيو وجامعة ويسكونسن ماديسون وويليام ك. من كاليفورنيا وسان فرانسيسكو للمساهمة في الشخصيات ، وستيف أولسون وبولا تارنابول وايتاكر للمساعدة في الكتابة والتحرير.

    ملخص المحتويات 1 مقدمة 9 1 الإمكانات العظيمة للبيولوجيا الجديدة 11 2 كيف يمكن للبيولوجيا الجديدة معالجة التحديات المجتمعية 17 3 لماذا الآن؟ 39 4 تفعيل علم الأحياء الجديد 65 5 توصيات 87 المراجع 91 الملحقات أ بيان المهمة 95 ب جدول أعمال ورشة العمل 97 xiii


    شاهد الفيديو: المصطلحات الطبية - medical terminology (كانون الثاني 2022).