الطمغ Imprinting

ظاهرة وراثية يتم فيها التعبير عن الجين بشكل معتمد على الأصل فيما اذا كان من الأم او الأب وهي عملية مستورثة مستقلة عن الوراثة المندلية، والجين المطموغ يعبر عنه من النسخة (الاليل) الآتي من الأم او الأب ، والمناطق المطموغة تكون في العادة ذات مثيلة عالية واقل نشاطا من حيث الانتساخ، وهذه الطمغات يمكن ان تمحى او تجدد في الحياة الجنينية المبكرة، وتوجد في الحشرات واللبائن والنباتات المزهرة. وعملية الطمغ كما موضح هي عمليات تتم خارج نطاق توالي القواعد في DNA اي انها ضمن الوراثة اللاجينية وتشمل عمليات المثيلة لل DNA وتحوير الهستونات وغيرها للوصول الى التعبير عن نسخة واحدة من الجينات دون تغير تواليه، وهذه الواسمات اللاجينية تستحدث في الخلايا الجرثومية التناسلية وتبقى في الخلايا الجسمية للكائن ، وعملية التعبير عن الجينات المطموغة يكون ضروريا في عمليات التطور وعند حصول اضطرابات فيها تؤدي الى عدة أمراض منها متلازمات Angelman Syndrome ، Prader-Willi Syndrome و Silver-Russell Syndrome وغيرها.
وفي الأحياء ثنائية مجموعة الكروموسومات تحوي الخلايا الجسمية على نسختين من الجينوم ويكون كل جين ممثل بنسختين او ألليلين آتية من أحد الوالدين وفي عموم الجينات الجسمية يكون التعبير آتيا من النسختين بشكل متزامن. وفي اللبائن هناك حوالي 1% من الجينات تكون مطموغة اي ان التعبير يتم من أحد النسختين فقط وهذا يعتمد على أصل الجين هل هو آتي من الأم او الأب فمثلا الجين المشفر لمستقبل الأنسولين (Insulin-like Growth Factor 2 (IGF2/Igf2 يعبر من النسخ الآتية من الأب فقط. وقد اكتشفت الحالة في الحشرة Pseudococcus nipae التي تنشأ من بيضة مخصبة، وفي البيوض التي تعطى إناث تبقى كروموسوماتها في حالة كروماتين حقيقي اما في الذكور فان مجموعة من الكروموسومات تكون في حالة كروماتين متباين بدأ من الانقسام السادس للبيضة المخصبة وتبقى كذلك في معظم الأنسجة وتكون هذه نتيجة عملية الطمغ والتي بدورها تحدد جنس الكائن.
وعملية الطمغ تكون مميزة لبعض اللبائن ففي الفئران وجد ان الحاجة ماسة لمشاركة كل الجينوم الأبوي والأموي ، واما في الإنسان فان هناك نسبة كبيرة من الجينات المطموغة تعمل أثناء نمو الجنين والمشيمة وتطور الكائن. وهناك عدة طرق لتحديد عملية الطمغ منها طرق تقليدية ولكن التطورت في الوقت الحاضر والطرق الجديدة التي استعملت لرسم خرائط طمغ جينومات مختلفة أشارت الى ان 80 % من الجينات المطموغة تتجمع على شكل عناقيد وتسمى الدومينات المطموغة والتي تشير الى وجود سيطرة منظمة على توزيعها.
وعملية الطمغ هي عملية متحركة (داينميكية) اي غير ثابتة اذ يمكن محو الطمغ او استعادته أثناء الجيل الواحد اي انها عمليات تتم بعيدا عن تواليات DNA ، لذلك يلاحظ ان الطمغات يمكن ان تمحى وتعود اعتمادا على جنس (ذكراو أنثى ) للكائن ، فالملاحظ انه في النطفة تعود طمغة الأب للظهور وفي البويضة تعود طمغة الأم للظهور، وعمليات محو الطمغة وإعادتها ضرورية جدا فهي متعلقة بالجنس كما في الانسان. وفي النباتات واللبائن تعمل آليتان في هذا المجال وهي مثيلة DNA وتحوير الهستونات.

وتجمع الجينات المطموغة بعناقيد يوفر إمكانية المشاركة في عمليات التنظيم ويتم بواسطة مناطق سيطرة الطمغ Imprinting Control Regions وهذه المناطق توجد في DNA وتكون غنية ب G و C ويكون فيها السايتوزين حاويا" على المثيل في نسخة واحدة من مزدوج DNA . وعلى العموم فان عملية المثيلة هذه ليست مرتبطة بعملية الإسكات بشكل دائم وإنما تعتمد على الحالة التي يتم فيها الطمغ .
وتوفر عملية الطمغ امكانية التعبير عن أنواع مخصصة من الجينات التي تشترك فيها اللبائن وخاصة الموجودة في المشيمة وكذلك الحال في الجربيات Marsupials مثل الكنغر وكذلك النباتات المزهرة. ويمكن ان يحصل طمغ كلي لبعض الكروموسومات التي لوحظت في بعض الحشرات وكذلك طمغ الكروموسوم الجنس في بعض أنسجة الفئران والإنسان وغيرها من ثنائيات الجنس. وأكثر الجينات المطموغة لها دور في نمو المشيمة وبعضها يعمل في التطور بعد الحياة الجنينية التي لها علاقة بعملية الرضاعة والايض .

ولعملية الطمغ صفة إضفاء اللياقة المفيدة للكائن وجيناته التي يحويها، فالجينات الأبوية تميل لتشجيع النمو والأموية تميل لجعل النمو محددا ، والملاحظ ان التأثير الأموي هو الغالب في البيضة المخصبة. وهناك تفسير آخر يخص عملية الطمغ منها ان الانتخاب الطبيعي للطمغ الجينومي يحتاج الى تغاير وراثي في المجتمع مما يساعد أنظمة دفاعات المضيف المسئولة عن إسكات الجينات الغريبة مثل الإصابة بالفيروسات وكذلك إسكات الجينات التي هي صامتة أصلا ولكن يحصل تعبير عنها بالخطأ وهي التي تدفع لحدوث عمليات الطمغ، ولذلك يلاحظ ان بعض الفيروسات والجينات الارتدادية القافزة Retrotransposed Genes اذا دخلت الى الجينوم قرب مناطق صامتة فهي تكتسب هذه الصفة وتتعطل فعالياتها. ولكن من جهة ثانية وبغض النظر عن المشاكل فانها تؤثر في حالة كونها مؤدية الى حالة الإسكات في عمليات الكلونة خاصة مع DNA غير الحاوي على المثيل عند دخولها الى مناطق صامتة وقد كانت هذه عقبة أمام تطوير النباتات لوقت طويل، وكذلك تشارك بآليات مختلفة في حث بعض سرطانات الثدي والمبيض.