تنوع تعداد کپی

تنوع تعداد کپی یا تکرار، یک زمینه جدید در علم ژنتیک است که به بررسی پدیده ای می پردازد که در طی آن قسمتی از ژنوم فرد در طول آن تکرار می شود و تعداد این تکرار برای اشخاص متفاوت با یکدیگر فرق می کند. [ ۱] تنوع تعداد تکرار یک نوع تنوع ساختاری در ژنوم موجودات محسوب می شود و به ویژه یک نوع مضاعف شدن و حذف در ژنوم است که تعداد زیادی از نوکلئوتیدها را درگیر می کند. [ ۲] اگرچه، امروزه مطالعات در ژنتیک مدرن بر روی ژنوم انسان تمرکز دارد، این پدیده در سایر موجودات از جمله باکتری اشریشیا کلی نیز دیده شده است. [ ۳] مطالعات اخیر نشان داده است که تقریباً دو سوم کل ژنوم انسان از نواحی تکرار تشکیل شده است. [ ۴] در پستانداران، تنوع تعداد تکرار نقش مهمی را در ایجاد تنوع ضروری در یک جمعیت از جمله فنوتایپهای یک بیماری ایفا می کند. [ ۱]
انواع تنوع تعداد تکرار را می توان در دو گروه دسته بندی کرد: تکرارهای کوتاه و تکرارهای بلند. با این وجود، مرز مشخصی میان دو گروه وجود ندارد و دسته بندی بیشتر وابسته به ویژگی های جایگاه کروموزومی مورد نظر دارد. تکرارهای کوتاه بیشتر شامل تکرارهای دوگانه ( همانند A - C - A - C - A - CC ) و سه گانه هستند. تکرارهای طولانی شامل تکرار یک ژن می شوند. این دسته بندی بر مبنای اندازه واضح ترین نوع دسته بندی است زیرا اندازه یک عامل بسیار مهم در تعیین نوع مکانیزمی است که منجر به وقوع تکرار شده است. [ ۵]
یکی از مشهورترین تکرارهای کوتاه، تکرار قطعه سه نوکلئوتیدی CAG در ژن هانتینگتون است که مسئول بروز بیماری عصبی هانتینگتون است. [ ۶] هنگامی که تعداد تکرار CAG در طول کروموزوم از ۴۴–۴۶ بگذرد، بیماری هانتینگتون در فرد شروع به توسعه می کند. [ ۶] همچنین احتمال به ارث رسیدن این عارضه توسط یکی از فرزندان بالا می رود. به علاوه، تعداد تکرارهای قطعه سه نوکلئوتیدی CAG ارتباط زیادی به سن آغاز این بیماری در افراد دارد. این گونه از تکرارهای کوتاه معمولاً در اثر خطای پلیمراز در طول فرایند همانندسازی صورت می گیرد که از جمله می توان به لغزش پلیمراز، تعویض الگو و تعویض چنگال اشاره کرد. اندازه کوتاه این نوع از تنوع تعداد تکرارها، احتمال خطای پلیمراز را با افزایش احتمال اشتباه در الگوشناسی بالا می برد و در نتیجه منجر به تکرار بیشتر این نواحی می شود. [ ۷] به علاوه، اگر این ناحیه هایی سه نوکلئوتیدی در ناحیه کدینگ یک ژن باشد، این مسئله ممکن است منجر به زنجیره طولانی از آمینواسیدهای یکسان در سلول می شود و اگر در ناحیهٔ غیر کدینگ ژن باشد ممکن است در فرایند بیان و تنظیم ژن ها مؤثر باشد. از سوی دیگر، تنوع در تعداد تکرار یک ژن در ژنوم کمتر شناخته شده است. یک مثال از تکرار ژن ها مربوط به ژن AMY1 است که دارای تنوع معنادار میان تعداد تکرارهای ژن در جمعیت با رژیم های مختلف غذایی است. به علاوه، مکانیزم خاصی که منجر به کاهش و افزایش تعداد تکرارهای این ژن می شود هنوز موضوع مطالعات است، برخی فرضیه ها بیان می کنند که مسیر NHEJ یا MMEJ مسئول ایجاد این تکرارهای در طی کل ژنوم است. تکرارهای یک ژن کامل اثر زیادی بر روی بیان آن ژن می گذارد. تأثیر مستقیم تنوع در تعداد تکرار ژن AMY1 در نوع رژیم غذایی گواهی بر این ادعا است. اگرچه این دسته بندی، کلی ترین دسته بندی است که می توان تعداد تکرارها را در آن قرار داد و تعداد دقیق نوکلئوتیدهایی که دچار تکرار با تعداد متفاوت در گونه های مختلف می شوند وابسته مکانی از ژنوم است که در آن قرار گرفتند. در حال حاضر، با استفاده از داده ای که از کل تنوع در تعداد تکرارها موجود است، میانگین اندازه آن ها 118kb و میانه آن 18kb به دست آمده است. [ ۸]