به دام انداختن DNA برای خاموش کردن بیان ژن

http://bionet.ir، بیونت، bionet، اپی ژنتیک

تمامی ‌سلولهای انسان در اصل دارای توالی DNAی یکسانی (اطلاعات ژنتیکی یکسانی) هستند. اما چگونه ممکن است اشکال و عملکرد سلول‌ها در قسمت‌های مختلف بدن به این اندازه متفاوت باشد؟

در حالی که DNA هر سلول حاوی دستورالعمل جامعی از سازوکار یکسان است، یک لایه تنظیم کننده‌ی اضافی وجود دارد که تعیین می‌کند کدام یک از برنامه‌ها از میان برنامه‌های احتمالی DNA، فعال شود. این مکانیزم شامل تغییرات هیستونها (مثلا متیلاسیون) نیز می‌شود. این تغییرات بر روی اطلاعات ژنتیکی عمل می‌کند و بنابراین به آن اپی ژنتیک می‌گویند که اپی از واژه ای یونانی، به معنی "بالا" یا "وابسته به" می‌آید.

در ادامه مطلب با بیونت همراه شوید

بگفته ی دکتر Karsten Rippe از مرکز تحقیقات سرطان آلمان:

"اپی ژنتیک اساسا دید ما را در مورد اینکه چگونه اطلاعات ژنتیکی استفاده می‌شوند، تغییر داده است. تغییرات اپی ژنتیک می‌توانند به سرعت تنطیم یا حذف شوند. الگوهای اپی ژنتیک می‌تواند بصورت پایدار از طریق تقسیم سلولی (و احتمالا به نسل بعد) به ارث برسند."

به نظر می‌رسد که رمز گشایی از "کد اپی ژنتیکی" سلول، کاری چالش برانگیز است: صدها پروتئین در سلول به شبکه‌های بزرگی از "نوشتن"، "پاک کردن" یا "خواندن" مرتبط اند و تاکنون در حدود ۱۴۰ تغییر شیمیایی متفاوت در پروتئینهای هیستونی و DNA شناسایی شده است. بنابراین برای فهم اینکه تنظیم اپی ژنتیک برای بخش خاصی از ژنوم چگونه عمل می‌کند، نیاز به رویکردی یکپارچه است، تا ارتباطات میان فاکتورهای مختلف را مورد بررسی قرار دهد. بر این اساس، محققان، همراه با همکاران خود در DKFZ و LMU مونیخ، آنالیزی جامع از یک نمونه شبکه‌ اپی ژنتیک را به اجرا درآوردند. آنها توالی خاصی از  DNA را مورد مطالعه قرار دادند که توسط متیلاسیون هیستون و DNA، خاموش شده و این موضوع در صورت فعال بودن ژنوم، باعث بی‌ثباتی آن و در نتیجه منجر به توسعه سرطان می‌شود.

محققان بر اساس نقشه پیامهای اپی‌ژنتیکی و برهمکنش پروتئین‌ها با ژنوم، مدلی ریاضی برای خاموش کردن اپی ژنتیکی ارائه کردند. بگفته ی Katharina Müller-Ott، نویسنده ی اول این مقاله:

"مکانیسم عملکرد این خاموش شدن، بسیار شبیه به پرتاب یک حلقه با کمند برای گرفتن چیزی است. فاکتورهای متعددی به آنزیم خاموش کننده ثابتی در جایگاه‌های ویژه ای بر روی ژنوم متصل می‌شوند. از آنجا که DNA به صورت تصادفی به هر سو حرکت می‌کند و حلقه‌های ناپایدار و گذرایی را شکل می‌دهد، آنزیم با برخورد به مناطق دیگری در آن نزدیکی در ژنوم، باعث تغییر و خاموشی می‌شود.

با استناد به توصیف کمی ‌خود از این فرایند، محققان قادر به پیش بینی چگونگی واکنش شبکه خاموش کننده در پاسخ به اختلالاتی مانند تغییر فراوانی پروتئین‌ها و یا تغییر فعالیت آنزیم‌های دخیل، شدند. دانشمندان در گروههای Karsten Rippe و Thomas Höfer در DKFZ، در حال حاضر به توسعه ی بیشتر و بکار بردن مدل خود برای اختلال در پیام رسانی اپی ژنتیکی در سرطان خون، ادامه می‌دهند. با سنجش نقشه‌های سراسری ژنوم از پیام‌های اپی ژنتیک با مدلهای ریاضی، آنها تغییرات خاص تومورها در نمونه‌های سلولی از بیماران مبتلا به سرطان خون را شناسایی کردند. علاوه بر این، آنها این موضوع که چگونه پیامهای اپی ژنتیک می‌تواند برای پیش بینی پاسخهای درمانی مورد استفاده قرار گیرند و داروها بر برنامه ی اپی ژنتیکی چه تاثیری می‌گذارند را مورد توصیف موشکافانه قرار داده اند.

 

منبع: EMBOpress

  • نویسنده : بهزاد دماوند
  • تاریخ انتشار : ۱۷-۱۰-۹۳