راز تکثیر سلول : اتصال هیستون به DNA

تفاوت شبکیه چشم zebrafish طبیعی (wt) و دارای ژن جهش یافته SLBP (rw440) به کار رفته در آزمایش.

تصویر: تفاوت شبکیه چشم zebrafish طبیعی (wt) و دارای ژن جهش یافته SLBP (rw440) به کار رفته در آزمایش.

 

پیش از تقسیم سلول، مواد ژنتیکی بسیاری تولید می شود که باید به وسیله دوک هایی بسته بندی شوند تا سلول آماده تقسیم شود. این دوک ها در واقع پروتئین هایی به نام هیستون ها هستند که در هنگام دو برابر شدن DNA سلول آنها نیز افزایش می یابند. اگر میزان هیستون ها هنگامی که DNA دو برابر می شود افزایش پیدا نکند، DNA تازه سنتز شده که به چند سانتی متر می رسد هرگز نمی تواند به اندازه ای کوچک بسته بندی شود که در کروموزومها که تنها  چند میکرومتر طول دارند جای بگیرد. در مراحل اولیه تکامل، DNA دو برابر شده و سلول تقسیم می شود تا جنین از یک سلول به وجود آمده و به بیش از هزار سلول برسد. پس از تقسیم، سلول های جدید به بافت ها تمایز پیدا می کنند. اگرچه تقسیم سلولی در تکامل تمام بافت ها معمول است، دانشمندان هنوز به چگونگی افزایش هیستون ها در مقابل افزایش DNA پی نبرده اند.

پروفسور Ichiro Masai سرپرست پژوهشکده علوم و تکنولوژی دانشکده نوروبیولوژی، سال ها در زمینه تقسیم سلول و تمایز سلولی بر روی zebrafish های جهش یافته به بررسی پرداخته است. در مطالعه ای که به تازگی انجام داده است، Masai و همکارانش گونه ای از zebrafish را یافته اند که در پروتئین ساقه-حلقه (SLBP) جهش داشته است. پیش از این، دانشمندان به اهمیت SLBP به عنوان یک عامل کلیدی در تنظیم میزان هیستون ها در آزمایشات کشت سلولی پی برده بودند. با استفاده از zebrafish به عنوان یک نمونه جاندار مهره دار، Masai نشان داده است که SLBP برای تکامل عملکردی سلول ها مهم می باشد. نتایج حاصل از این تحقیق در مجله Developmental Biology در اوت ۲۰۱۴ به چاپ رسیده است.

Masai می گوید:

“تصمیم داشتیم نحوه تمایز سلولی را بررسی کنیم. ممکن است به نظر برسد zebrafish فاقد SLBP عملکردی، به دلیل ناتوانی جنین در تقسیم سلولی، قادر به زندگی نباشد. اما این اتفاق نیفتاده و ماهی به گونه ای مسیر SLBP را طی کرده و به تقسیم سلولی می پردازد و جنین شکل می گیرد."

Masai بر روی zebrafish تمرکز کرده و به بررسی تفاوت عملکردی بین شبکیه گونه جهش یافته و گونه وحشی پرداخته است. در جنینی که SLBP جهش یافته داشت، سلول های شبکیه با سرعت کمتری تقسیم شده و به انواع سلولی محدود تری تمایز پیدا می کنند. جنین های جهش یافته، دارای لایه های نامنظم تری از بافت شبکیه هستند. این امر منجر به محدودیت در انتقال علائم حاصل از نور در سلول های گیرنده نوری به شبکه نورون های  شبکیه می شود. علاوه بر این، آکسون شبکیه جنین دارای جهش، که مسئول انتقال علائم بصری از شبکیه به مغز است، تشکیل نمی شود. حتی اگر سلول های گیرنده نور در چشم ماهی های دارای جهش توانایی تشخیص نور را داشته باشند، پیغام این تشخیص هرگز به مغز نمی رسد.

تاثیر یافته های Masai تنها محدود به چند zebrafish نمی شود. پروتئین SLBP  این ماهی ها همولوگ SLBP انسان ها می باشد و این بدان معنی است که هرچند این دو گونه با هم تفاوت خانوادگی بسیار زیادی دارند، توالی های ژنتیکی بسیار مشابهی داشته و پروتئین ها به صورت یکسانی عمل می کنند. Masai می افزاید:

“تکامل مشاهده شده در zebrafish می تواند در انسان ها نیز اتفاق بیافتد. اما نمی توانیم این یافته را با قطعیت بیان کنیم زیرا خارج ساختن چشم انسان برای بررسی، غیرقابل انجام می باشد."

علاوه بر این، دانشمندان در بسیاری از گونه های سرطان، نقص در تقسیم سلولی را مشاهده کرده اند. مشکلات تقسیم سلولی در حین جدا شدن کروماتین ها، لحظاتی پس از دو برابر شدن DNA سلولی و پیش از تقسیم به دو سلول مساوی، اتفاق می افتد و در نتیجه Masai و همکارانش به این فکر افتاده اند که مطالعه بر روی zebrafish می تواند نتایج مفیدی برای افزایش آگاهی در زمینه تقسیم سلولی داشته باشد.

بدون اطلاع کافی از ژن هایی که تقسیم و تمایز سلولی را تنظیم می کنند، هیچ کس نمی تواند بگوید چه نقصی در هنگام به وجود آمدن سرطان اتفاق می افتد. Masai اولین قدم را در راه یافتن این ژن ها و چگونگی عملکرد آنها برداشته است.

تقسیم سلولی واکنشی بسیار پیچیده است که ژن های متعددی مسئول آن هستند. هماهنگی بین این ژن ها و ایجاد یک شبکه کار آمد برای بقای جانداران بسیار حائز اهمیت می باشد.

آیا شما با ژن های دیگری که در این مسیر عملکرد دارند آشنایی دارید؟

 

منبع: Developmental Biology

  • نویسنده : بهزاد دماوند
  • تاریخ انتشار : ۰۲-۰۹-۹۳
  1. مریم عبادی گفت:

    باسلام لطفا بیشتر درمورد ساخت وتکثیر هیستون بگویید.مرسی