لوگوی جشنواره وب و موبایل ایران بیونت

ساختارهای کروموزومی ‌‌خاص ژن‌های کلیدی را کنترل می‌‌کنند

http://bionet.ir، بیونت، bionet، بیان ژن

تقریبا درون تمام سلول‌های انسانی هسته ای با قطر شش میکرون (تقریبا یک سیصدم قطر تار موی انسان) وجود دارد که حاوی رشته DNA ای به طول ۳ متر می‌‌باشد. به عنوان دستورالعملی برای فرآیند‌های سلولی، DNA باید قابل دسترس ماشین رونویسی بوده و از سویی به اندازه ای فشرده شود که درون هسته جای گیرد. دانشمندان مدت مدیدی است که تئوری‌هایی در زمینه تاثیر بسته بندی DNA در بیان ژن ارائه داده اند. محققان پژوهشکده Whitehead اولین شاهد تاثیر داربست‌های DNA بر افزایش شدت و مهار بیان ژن را شناسایی کرده اند.

در ادامه مطلب با بیونت همراه شوید

Richard Young یکی از اعضای این پژوهشکده و پروفسور دانشگاه MIT می‌‌گوید:

" برای اولین بار شاهد آن بودیم که ساختار کروموزوم‌ها در کنترل ژن‌ها موثر است. در گذشته ایده‌های متعددی در مورد چگونگی تاثیر ساختار بر کنترل ژن‌ها وجود داشت اما اکنون موفق شدیم یک مسیر مشخص را در آزمایشگاه شناسایی کرده و بیازماییم."

داربست DNA از سلسله ساختارهایی شامل مدل دانه‌های تسبیح (یک رشته از DNA که به دور پروتئین‌های هیستون پیچیده است تا نوکلئوزوم را به وجود آورد)، دومین‌هایی با توپولوژی شبیه توپ DNA (حلقه‌های DNA بسیاری که در میانکنش با عوامل تنظیمی‌‌ قرار دارند) و کروموزوم‌های بسیار فشرده تشکیل شده است.

با استفاده از سلول‌های بنیادی جنین (ESC) موش محققان ساختارهای داربستی موجود در دومین‌های توپولوژیک را مورد بررسی قرار دادند. این محققان می‌‌دانستند که پروتئین‌هایی به نام کوهسین (Cohesin) و CTCF نزدیک به ژن‌های مهم ESC به DNA متصل می‌‌شوند، اما آنها نمی‌‌دانستند که این پروتئین‌ها چگونه ساختار سه بعدی DNA را تحت تاثیر قرار می‌‌دهند. با استفاده از تکنیکی به نام ChIA-PET این محققان بر روی میانکنش این پروتئین‌ها تمرکز کردند.

یکی از محققان این طرح دکتر Jill Dowen اظهار داشت:

" با دانستن اینکه کدام مناطق اتصالی Cohesin/CTCF به صورت فیزیکی به هم نزدیک می‌‌شوند، شروع به تغییر دید خود از ژنوم خطی به میانکنش بین دستجات حلقوی ژنوم کردیم که در نهایت به این دومین‌ها رسیدیم، در واقع این دومین‌ها همان enhancer ها هستند، جایی که فعال سازی بیان ژن درون حلقه اتفاق می‌‌افتد."

دکتر Dowen و همکارانش ساختار این حلقه‌ها را در مقاله ای در مجله Cell تفسیر کرده اند.

دکتر Denes Hnisz این حلقه‌ها را به "کیسه‌های شیرینی" تشبیه می‌‌کند که Cohesin و CTCF به صورت نوار‌هایی در سر این کیسه‌ها قرار دارند تا حلقه DNA را ایجاد کرده و پروتئین‌ها را در خود جای دهند و بیان ژن‌ها را افزایش داده یا مهار کنند. تاثیر مهاری یا افزایشی محدود به ژنهای درون این کیسه می‌‌شود. در سلول‌های ESC مورد مطالعه این گروه، ۱۹۷ حلقه متصل به Cohesin/CTCF یافت شد که حاوی ژن‌های فعال و پروتئین‌های فعال کننده بود، همچنین ۳۴۹ حلقه دارای ژن‌های مهار شده بود.

به طرز شگفت انگیزی هنگامی ‌‌که سلول‌های پیش ساز عصبی موش برای حلقه‌های مشابه متصل به Cohesin/CTCF مورد بررسی قرار گرفتند، نه تنها چنین حلقه‌هایی را داشتند بلکه جایگاه مشابهی مانند ژنوم سلول‌های ESC را نیز اشغال می‌‌کردند. البته نقش مهار یا تشدید حلقه‌ها بین ESC‌ها و سلول‌های تمایز یافته تر متفاوت است. این نشان دهنده ثابت ماندن حلقه‌ها طی تمایز یافتن سلول‌ها بوده،  اگرچه ممکن است تاثیر کنترلی خود را تغییر دهند اما بر روی بیان ژن‌ها تاثیرگذار باقی می‌‌مانند.

این محققان به دنبال مطالعه ساختار حلقه و مکان یابی آن در دیگر سلول‌های تمایز یافته خواهند بود اما در حال حاضر از فهم ساختار DNA و تاثیرات آن بسیار شگفت زده هستند. دکتر Hnisz در این زمینه می‌‌گوید:

"فکر می‌‌کنم شکاف موجود در زمینه فهم چگونگی ارتباط میان بیان ژن و سازمان بندی محلی کروموزوم‌ها را پر کرده باشیم. جالبتر خواهد بود اگر بدانیم، به وجود آمدن نقص در این مکانیسم می‌‌تواند در بیماری‌های انسانی نیز تاثیرگذار باشد."

منبع: Cell

  • نویسنده : سامان میلانی زاده
  • تاریخ انتشار : ۲۷-۱۰-۹۳
  1. mardin گفت:

    ممنون از مطالبتون