בספר דקדוקי הטעמים של אהרן בן אשר מובא כי מספר המילים בתורה הוא 79,856, ומספר האותיות 400,945, על פי ספירתו של המאירי עולה כי מספר המילים בתורה הוא 80,002 ומספר האותיות 301,991,
הרמ"ע מפאנו מספר על אדם שספר את אותיות התורה ומצא כי הן "שלושים ריבוא וחצי בקירוב" (כ-305,000), הרב אליהו הכהן מספר כי מצא ב"כתב יד ישן" שמספר המילים בתורה הוא 79,956 ומספר האותיות 320,674, חוקר המקרא כריסטיאן דוד גינצבורג ציין בספרו את מספר ההופעות של כל אות בתורה ומסיכום המספרים עולה כי סך האותיות בתורה הוא 290,146,
אי-יציבות הגנום
אי-יציבות הגנום (באנגלית: Genome instability) היא מגוון שינויים בגנום במהלך מחזור התא, כאשר שינויים אלה יכולים להיות החל ממוטציות נקודתיות ועד לשינויים מבניים של הכרומוזומים.
תאים משתמשים במנגנונים שונים בשביל לשמור על יציבות הגנום ולהבטיח את הכפלתו המדויקת עד כמה שניתן וחלוקתו לתאי הבת. תאום בין הכפלת DNA למנגנוני תיקון וזיהוי נזקי DNA והמשכיות מחזור התא מבטיחים יציבות הגנום במהלך חלוקות התא. אי-יציבות גנומית נובעת בעיקר מטעויות בהכפלת ה-DNA ובמנגנוני תיקון ה-DNA אך גם יכולה להיגרם כתגובה לסיגנלים התפתחותיים או סביבתיים. שכיחותם של אירועי אי יציבות גנומית עולה בין היתר, באזורים של רצפי DNA חוזרים, אתרים שבירים, מבנים של ה-DNA שאינם סליל כפול ימני וחלבונים המהווים מחסום על גבי ה-DNA. כמו כן, אי-יציבות גנומית היא מאפיין מרכזי של כמעט כל סוגי הסרטן, בהם בעיקר ניתן לגלות אי-יציבות כרומוזומלית, המתבטאת במצב, בשינויים במבנה ומספר הכרומוזומים בתאים סרטניים לעומת תאים שאינם סרטניים. בנוסף, מוטציות הנגרמות מפגמים במנגנוני תיקון DNA עלולות להביא לביטוי של מחלות גנטיות נדירות אף על פי ששינויים גנטיים יכולים להיות מזיקים לתא ולאורגניזם ועלולים לגרום למחלות באדם, הם הכרחיים לאבולוציה ותורמים לשונות גנטית.
סוגים של אי-יציבות הגנום.
אי-יציבות כרומוזומלית – מתייחס להוספה או הפחתה במספר הכרומוזומים.
אי-יציבות של מיקרו/ מיני-סטליטים – מיקרוסטליטים הם רצפים חוזרים אשר אורך היחידה החוזרת הוא עד 15 זוגות בסיסים. לעומתם, מיניסטליטים הם רצפים אשר אורך היחידה החוזרת בהם היא בין 15 ל-500 זוגות בסיסים. אי-יציבות זו יכולה להביא להארכה או התקצרות של הרצפים.
אי-יציבות הגנום המאופיינת בתדירות גבוהה של מוטציות – כוללת מוטציות של החלפת בסיס, מיקרו-הוספה/ החסרה של בסיסים, כלומר, הוספה או החסרה של עד 20 זוגות בסיסים.
אי-יציבות המביאה לשינויים מבניים של הכרומוזומים – שינויים אלה עלולים להביא לשינוי בתאחיזה הגנטית של שני לוקוסים. יכול להוביל בסופו של דבר לשינויים מבניים של הכרומוזומים, הכוללים שינוי במיקומי מקטעי DNA, הכפלות, היפוך של מקטע DNA ומחיקה של מקטע DNA.
סיבות עיקריות לאי-יציבות הגנום.
תפקוד לקוי של מנגנון הכפלת ה-DNA.
אי-יציבות הגנום יכולה לנבוע מכשלים בשלבים שונים של הכפלת ה-DNA, משלב ההכפלה ועד שלב ההפרדה (Segregation). עם זאת, כשלים בהכפלת ה-DNA ובתגובה לנזקי DNA הן הסיבות העיקריות לאי-יציבות הגנום. הכפלת ה-DNA הוא תהליך רגיש ביותר במהלך מחזור התא ולכן הוא מבוקר בכל שלביו. ברגע שהתחיל שלב הכפלה, מזלגות ההכפלה עלולים לעצור באופן זמני. מכלול החלבונים האחראים על התקדמות תהליך השכפול וסינתזה של גדילים חדשים (רפליזום), לרוב נשארים יחד, כך שההכפלה יכולה להמשיך ברגע שהמחסום המעכב את מזלגות ההכפלה יוסר. מחסום כזה יכול להיות חלבונים אחרים הקשורים בחוזקה ל-DNA, חומרים כימיים הקשורים באופן קוולנטי ל-DNA (DNA adduct), או מבנים שניוניים של ה-DNA כמו לולאות או DNA תלת-גדילי. עיכוב ממושך של מזלגות ההכפלה יכול להוביל לשבירה של DNA דו-גדילי שזה עתה נוצר באותו אזור, או לחלופין, יצירה לא מבוקרת של מבנה דמוי Holiday Junction, מבנה מסועף של חומצות גרעין אשר מכיל ארבע זרועות של DNA דו-גדילי אותו ניתן לראות באופן נורמלי ומבוקר באירועי שחלוף. נראה שבמקרים אלה הרפליזום מתפרק לפני השבירה ומתחיל לפעול מחדש.
כשל במנגנוני תיקון DNA לאחר ההכפלה.
כאשר מזלג ההכפלה נתקל ברצף DNA אשר קשורה אליו מולקולה כימית, התא מפעיל מנגנוני תיקון נזקי DNA אשר מאפשרים את ההשלמה של הכפלת ה-DNA. ניתן לעקוף הפרעות אלה על ידי DNA פולימראזות המאפשרות המשך הכפלה עם טעויות, ללא התחשבות בבסיסים המשלימים בגדיל הנגדי (Error-prone polymerases), או לחלופין, פולימראז המשלים בסיסים בהתאם לכרומטידה האחות. תיקון ה-DNA לאחר ההכפלה, אף על פי שעלול להכניס מוטציות, מונע אי יציבות של הגנום, היכולה לבוא לידי ביטוי כשברים דו-גדילים של ה-DNA, על ידי כך שהוא מאפשר השלמה של ההכפלה.
תפקוד לקוי של שחלוף (רקומבינציה הומולוגית).
כאשר נוצרים שברי DNA דו-גדילים, אחד מהתהליכים המרכזיים לתיקון אשר מאפשר שחזור של המבנה הדו-גדילי של ה-DNA הוא שחלוף. שחלוף יכול להתקיים בשלבים S ו-G2 של מחזור התא כאשר הכרומטידות האחיות קרובות זו לזו וניתן להשתמש ברצף ה-DNA שלהן להומולוגיה של הרצפים בתהליך. שחלוף הכרחי, בהיעדר מנגנוני תיקון לאחר ההכפלה, לעקוף גורמים אשר חוסמים סינתזת DNA והמשכיות מזלגות ההכפלה. אם השחלוף לא מתפקד, שברי DNA דו-גדילים יכולים להביא לשינויים מבניים של הכרומוזומים אשר עלולים להיווצר מתיקון DNA לא הומולוגי, אם מנגנון התיקון משתמש ברצפים מאזורים אחרים מהגנום.
אתרים המועדים לאי-יציבות הגנום.
אי-יציבות של הגנום לא נוצרת באופן אקראי ברחבי הגנום, אלא נוצרת בתדירות גבוהה יותר באזורים ספציפיים. דוגמאות לאזורים מסוג זה:
חזרות רצף DNA.
גנומים אאוקריוטים מכילים מיליוני עותקים של רצפי DNA חזרתי שונים. רצפים אלה יכולים להשתנות באורכם בין בני-אדם. חזרות של שלושה נוקלאוטידים וסוגיהם השונים של הטרנספוזונים, נחשבים לאלמנטים הטבעיים המשמעותיים ביותר אשר מועדים לחוסר יציבות הגנום. מספר העותקים של רצפים אלה יכול להשתנות, כאשר מיקרוסטליטים הם רצפי DNA עם יחידה חוזרת של 1 עד 4 זוגות בסיסים, מיניסטליטים הם רצפי DNA עם יחידה חוזרת של 6 עד 64 זוגות בסיסים, סטליטים הם רצפי DNA עם יחידה חוזרת של 5–171 זוגות בסיסים ומגה-סטליטים הם רצפי DNA עם יחידה חוזרת של מספר אלפי זוגות בסיסים. התארכות של רצפים אלה יכולה להיווצר על ידי של מבנים שאינם B-DNA הנוצרים בעיקר באזורים חד-גדילים של הגדיל המאחר ולגרום להפרעה בסינתזת ה-DNA שתוליך להחלקה או עיכוב של מזלג ההכפלה. בנוסף, התארכות יכולה להיגרם כתוצאה מ- (Mismatch repair (MMR או (Base excision repair (BER, שברי DNA דו-גדילי או אזורים של DNA חד-גדילי הנוצרים מהכפלת DNA לקויה.
אתרים שבירים.
אתרים ספציפיים על גבי הכרומוזום אשר מועדים לשברים או אזורים של DNA חד-גדילי בשלב המטאפזה לאחר עיכוב חלקי של סנתזת ה-DNA. ישנם שני סוגים עיקריים של אתרים שבירים הממוינים על פי התדירות שלהם באוכלוסייה ודפוס ההורשה – אתרים שבירים נפוצים ואתרים שבירים נדירים. תדירותם של אתרים שבירים נדירים פחות מ-5%, ובדרך כלל הם מכילים חזרות של הנוקלאוטידים AT או CGG ומורשים באורח מנדלי. נטייה לשבירת DNA באתרים אלה לרוב נגרמת על ידי הארכה של חזרות ברצפים החוזרים שנובעת כתוצאה מעקה במהלך הכפלת ה-DNA באותו אתר גנומי (לוקוס). אתרים שבירים נפוצים נמצאים בקרב כל הפרטים באוכלוסייה ולכן זו הקבוצה הגדולה ביותר של אתרים שבירים והם מועשרים בנוקלאוטידים A ו-T. בשונה מאתרים שבירים נדירים, אתרים אלה מציגים מבנה כרומוזומלי תקין והם לא נוצרים ממוטציות של התארכות החזרות ברצפים החוזרים. אתרים שבירים נפוצים מכילים מוטיבים שנוטים ליצירת מבנים מורכבים של DNA שאינם B-DNA, הנוטים להוליך לעיכוב מזלג ההכפלה.
מבנים מורכבים של DNA.
אי-יציבות של הגנום יכולה לנבוע מחזרות של DNA ורצפים שונים היכולים ליצור מבנים מורכבים של DNA שאינם, B-DNA, כמו Z-DNA (סליל כפול ימני) H-DNA (הליקס תלת גדילי), מבנה DNA ארבע-גדילי (G-quadruplex) ומבני 'גזע ולולאה' (Hairpins). בנוסף להשפעה האפשרית של המבנים על התקדמות מזלג ההכפלה, הם עלולים להוליך לשבירה של הכרומוזום וסידורו מחדש. בנוסף, אותם מבנים יכולים להוות אתר מועדף לפעילות של נוקלאזות ספציפיות. הוצע, שאם מבני DNA אלה לא נחתכים על ידי נוקלאזות, זה יכול להביא ליצירה של הכפלות מקטעי DNA בכרומוזומים, אשר עלולות להביא לשבירתם בשלב מאוחר יותר של המיטוזה.
טלומרים.
טלומרים הם רצף DNA חזרתי TTAGGG שאורכו כ-5 עד 10 אלף בסיסים בקצוות הכרומוזומים בבני אדם. אותו רצף חזרתי יכול לגרום ליצירה של מבנה G-quadruplex. אותו רצף חזרתי נקשר על ידי קומפלקס חלבונים אשר מסדר אותו בצורה של T-loop אשר שומר על קצוות הכרומוזומים בין היתר מפירוק נוקלאוליטי, שינויים מבניים של הכרומוזומים ואיחוי קצוות הטלומרים. הטלומרים מתקצרים עם כל חלוקה של התא אבל מתחדשים על ידי אנזים הנקרא טלומרז. רמות נמוכות של אותו אנזים נמצא בקורלציה, בין היתר, עם אי-יציבות הגנום.
פנוטיפים של אי-יציבות הגנום באדם ואבולוציה.
אי- יציבות הגנום וסרטן.