تأشيب متماثل

التأشيب المتماثل هو نوع من التأشيب الجيني، يتم فيه تبادل تسلسلات النوكليوتيدات بين جزيئي دنا متشابهين أو متطابقين. وكثيراً ما تستعمل الخلايا التأشيب الجيني من أجل إصلاح الدنا بشكل دقيق عندما تحدث كسور في كلا شريطي الدنا، وهذا يُعرف بالكسور مزدوجة الشرائط. التأشيب المتماثل ينتج توليفات جديدة من تسلسلات الدنا خلال عملية الانتصاف، وهي العملية التي تنتج فيها حقيقيات النواة خلايا مشيجية، مثل الحيوانات المنوية وخلايا البويضات في الحيوانات. وهذه التوليفات الجديدة من الدنا تمثل التنوع الجيني الذي سيكون في النسل، وهذا بدوره يمكن التجمعات من التكيف خلال عملية التطور. يُستعمل التأشيب المتماثل أيضاً في نقل الجينات الأفقي، وفيه يتم تبادل المواد الوراثية بين أنواع مختلفة من البكتيريا أو الفيروسات. يختلف التأشيب المتماثل كثيرًا بين الكائنات الحية وأنواع الخلايا المختلفة، لكن بالنسبة للحمض النووي المزدوج، فإن معظم أشكال التأشيب تنطوي على الخطوات الأساسية نفسها. يحدث أولًا تكسّر مزدوج السلسلة، وتُقطع أجزاء من الحمض النووي عند النهايات 5' في مكان التكسر في عملية تسمى الاستئصال. الخطوة التالية هي غزو السلسة، وفيها «تغزو» النهاية 3' الأخرى لجزيء الحمض النووي المتكسر جزيء الحمض النووي المماثل أو المطابق الذي لم يتكسر. وبعد غزو السلسلة، يتبع التسلسل اللاحق للأحداث واحدًا من مسارين رئيسيين؛ مسار دي إس بي آر (إصلاح التكسر ثنائي السلسلة) أو مسار إس دي إس إيه (تلدين السلسلة المعتمد على التركيب). يميل التأشيب المتماثل الذي يحدث في أثناء إصلاح الحمض النووي إلى إنتاج منتجات غير تقاطعية، ما يؤدي إلى استعادة جزيء الحمض النووي التالف لوضعه قبل حدوث التكسر المزدوج. يوجد التأشيب المتماثل في نطاقات الحياة الثلاثة بالإضافة إلى الفيروسات ذات الحمض النووي دنا والحمض النووي رنا، ما يشير إلى أنه آلية بيولوجية شاملة تقريبًا. فُسر اكتشاف جينات التأشيب المتماثل في طلائعيات النوى (الطلائع) - وهي مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة حقيقية النواة - على أنه دليل على ظهور الانقسام الاختزالي (الانتصاف) في وقت مبكر من تطور حقيقيات النوى. نظرًا إلى أن الاختلال الوظيفي في التأشيب المتماثل يرتبط بقوة بزيادة القابلية للإصابة بأنواع من السرطان، فإن البروتينات التي تُمكّن حدوث التأشيب المتماثل هي مواضيع بحثية نشطة. يُستخدم التأشيب المتماثل أيضًا في استهداف الجينات، وهي تقنية لإدخال تغييرات جينية في الكائنات الحية المستهدفة. حصل ماريو كابيتشي ومارتن إيفانز وأوليفر سميثيز على جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء 2007 بفضل تطوير هذه التقنية. اكتشف كابيتشي وسميثيز بشكل مستقل تطبيقات للتقنية في الخلايا الجذعية الجنينية للفئران، لكن الآليات المحفوظة الكامنة وراء نموذج دي إس بي آر ومنها الدمج المتماثل للحمض النووي المحوَل (المعالجة الجينية) قُدمت أول مرة في التجارب على البلازميد التي أجراها أور ويفر وزوستاك وروثشتاين. حثّ البحث في دي إس بي آر المحرّض في البلازميد، باستخدام الأشعة غاما في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي تجارب لاحقة باستخدام النوكليازات الداخلية لقطع الصبغيات في سياق الهندسة الوراثية لخلايا الثدييات، حيث يكون التأشيب المتماثل أكثر تواترًا من فطر الخميرة.