علم الوراثة الكيميائية
علم الوراثة الكيميائية هو التحقيق في وظيفة البروتينات ومسارات توصيل الإشارة في الخلايا عن طريق فحص عالي الإنتاجية للمكتبات الكيميائية للجزيئات الصغيرة.[1] علم الوراثة الكيميائي مشابه للتحري الجيني الكلاسيكي حيث يتم إدخال طفرات عشوائية في الكائنات الحية، ويلاحظ النمط الظاهري لهذه الطفرات، وأخيراً يتم تحديد الطفرة الجينية المحددة (النمط الجيني) التي أنتجت هذا النمط الظاهري. في علم الوراثة الكيميائي، لا يضطرب النمط الظاهري من خلال إدخال الطفرات، لكن من خلال التعرض لمركبات أداة الجزيئات الصغيرة. يتم استخدام فحص النمط الظاهري للمكتبات الكيميائية لتحديد أهداف الأدوية (علم الوراثة الأمامي أو البروتينات الكيميائية) أو للتحقق من صحة هذه الأهداف في النماذج التجريبية للأمراض (علم الوراثة العكسي).[2] التطبيقات الحديثة لهذا الموضوع مشاركة في نقل الإشارات، والتي قد تلعب دورًا في اكتشاف علاجات جديدة للسرطان. يمكن أن تكون الوراثة الكيميائية بمثابة دراسة موحدة بين الكيمياء والبيولوجيا.[3][4] تم اقتراح هذا النهج لأول مرة من قبل تيم ميتشيسون في عام 1994 في مقال رأي في مجلة الكيمياء والبيولوجيا بعنوان "نحو علم الوراثة الدوائية".[5]
طريقة[عدل]
يتم إجراء الفحص الجيني الكيميائي باستخدام مكتبات من الجزيئات الصغيرة التي لها أنشطة معروفة أو ببساطة تراكيب كيميائية متنوعة.يمكن تنفيذ هذا الفحص من خلال وضع الإنتاجية العالية، باستخدام 96 من الألواح الجيدة، حيث يحتوي كل لوح على خلايا معالجة بمركب فريد. بالإضافة إلى الخلايا، يمكن أيضًا فحص أجنة القيطم أو أجنة سمك الدانيو المخطط ب 96 تنسيق جيد حيث يتم إذابة المركبات في الوسائط التي تنمو فيها الأجنة. يتم تطوير الأجنة حتى المرحلة المرادة ومن ثم يمكن تحليل النمط الظاهري. يمكن اختبار العديد من التركيزات من أجل تحديد التركيزات السامة والمثلى.[6][7]
تطبيقات[عدل]
تسمح إضافة مركبات للأجنة النامية بفهم آلية عمل الأدوية وسميتها وعمليات النمو التي تنطوي على أهدافها. تم إجراء الفحوصات الكيميائية في الغالب على النوع البري أو كائنات القيطم والدانيو المخطط المعدلة وراثياً لأنها تنتج كمية كبيرة من البيض المتزامن، سريع التطور والشفاف الذي يسهل تسجيله بصرياً.[8][9] يقدم استخدام المواد الكيميائية في علم الأحياء التطوري ميزتين رئيسيتين. أولاً، من السهل إجراء مسح عالي الإنتاج باستخدام طيف واسع أو مركبات مستهدفة محددة والكشف عن الجينات أو المسارات المهمة المشاركة في العمليات التنموية. ثانياً، يسمح بتضييق وقت عمل جين معين.[10] يمكن استخدامه أيضًا كأداة في تطوير الأدوية لاختبار السمية في الكائن الحي بأكمله. يتم تطوير إجراءات كنموذج التقييم السريري للجنين لتنفيذ فحوصات كيميائية لاختبار السمية.[11] كما تم استخدام أجنة القيطم وسمك الدانيو المخطط لتحديد الأدوية الجديدة التي تستهدف جينًا معينًا مهمًا.[12]
انظر أيضاً[عدل]
- البروتينات
- توصيل الإشارة
- فحص عالي الإنتاجية
- مكتبة كيميائية
- جزيء صغير
- نمط ظاهري
- نمط جيني
- علم الوراثة الأمامي
- علم الوراثة العكسي
- قيطم
- دانيو مخطط
مراجع[عدل]
- ^ Kubinyi H (2006). "Chemogenomics in drug discovery". Chemical genomics small molecule probes to study cellular function. Berlin: Springer. ISBN:978-3-540-27865-8.
- ^ Russel K, Michne WF (2004). "The value of chemical genetics in drug discovery". Chemogenomics in drug discovery: a medicinal chemistry perspective. Weinheim: Wiley-VCH. ص. 69–96. ISBN:978-3-527-30987-0.
- ^ O'Connor CJ، Laraia L، Spring DR (أغسطس 2011). "Chemical genetics". Chemical Society Reviews. ج. 40 ع. 8: 4332–45. DOI:10.1039/C1CS15053G. PMID:21562678.
- ^ Branca M (فبراير 2003). "Conquering Infinity with Chemical Genetics". Bio IT World. مؤرشف من الأصل في 2023-03-17.
- ^ Mitchison، T. J. (1994). "Towards a pharmacological genetics". Chemistry & Biology. ج. 1 ع. 1: 3–6. DOI:10.1016/1074-5521(94)90034-5. ISSN:1074-5521. PMID:9383364.
- ^ Tomlinson ML, Rejzek M, Fidock M, Field RA, Wheeler GN (Apr 2009). "Chemical genomics identifies compounds affecting Xenopus laevis pigment cell development". Molecular BioSystems (بالإنجليزية). 5 (4): 376–84. DOI:10.1039/B818695B. PMID:19396374.
- ^ Kälin RE، Bänziger-Tobler NE، Detmar M، Brändli AW (يوليو 2009). "An in vivo chemical library screen in Xenopus tadpoles reveals novel pathways involved in angiogenesis and lymphangiogenesis". Blood. ج. 114 ع. 5: 1110–22. DOI:10.1182/blood-2009-03-211771. PMC:2721788. PMID:19478043.
- ^ Taylor KL، Grant NJ، Temperley ND، Patton EE (12 يونيو 2010). "Small molecule screening in zebrafish: an in vivo approach to identifying new chemical tools and drug leads". Cell Communication and Signaling. ج. 8 ع. 1: 11. DOI:10.1186/1478-811x-8-11. PMC:2912314. PMID:20540792.
{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link) - ^ Ny A، Autiero M، Carmeliet P (مارس 2006). "Zebrafish and Xenopus tadpoles: small animal models to study angiogenesis and lymphangiogenesis". Experimental Cell Research. Special Issue on Angiogenesis. ج. 312 ع. 5: 684–93. DOI:10.1016/j.yexcr.2005.10.018. PMID:16309670.
- ^ Tomlinson ML، Guan P، Morris RJ، Fidock MD، Rejzek M، Garcia-Morales C، Field RA، Wheeler GN (يناير 2009). "A chemical genomic approach identifies matrix metalloproteinases as playing an essential and specific role in Xenopus melanophore migration". Chemistry & Biology. ج. 16 ع. 1: 93–104. DOI:10.1016/j.chembiol.2008.12.005. PMID:19171309.
- ^ Hu L، Zhu J، Rotchell JM، Wu L، Gao J، Shi H (مارس 2015). "Use of the enhanced frog embryo teratogenesis assay-Xenopus (FETAX) to determine chemically-induced phenotypic effects". The Science of the Total Environment. ج. 508: 258–65. Bibcode:2015ScTEn.508..258H. DOI:10.1016/j.scitotenv.2014.11.086. PMID:25481254.
- ^ Molina G، Vogt A، Bakan A، Dai W، Queiroz de Oliveira P، Znosko W، Smithgall TE، Bahar I، Lazo JS، Day BW، Tsang M (سبتمبر 2009). "Zebrafish chemical screening reveals an inhibitor of Dusp6 that expands cardiac cell lineages". Nature Chemical Biology. ج. 5 ع. 9: 680–7. DOI:10.1038/nchembio.190. PMC:2771339. PMID:19578332.
