حل أجزاء من اللغز الجيني

٩ مايو ٢٠١٨

المترجم : عدنان أحمد الحاجي 

المقالة رقم ١٧٦ لسنة ٢٠١٨

التصنيف : أبحاث الجينوم 

Solving Pieces of the Genetic Puzzle

05/09/2018 

  يحتوي كل كائن حي في المعمورة على حمض نووي DNA، وهو التسلسل الجزيئي الذي يشفر البصمة الجينية للكائن الحي. تسلسل الجينوم  يستطيع أن يكشف احتمالية إصابتك بأمراض معينة كمرض الزهايمر ، ويمكن أن يخبرك ما إذا سيكون شعرك مجعد أو غير مجعد (مسترسل) أو من احتمالية  أن تعطس عندما يقع نور الشمس على عينيك. لكن مع كل هذه المعلومات ، لا يفهم العلماء سوى وظائف جزء صغير من الجينوم. تعتبر الجرثومة  الإشريكية القولونية Escherichia coli (E. coli) على نطاق واسع بأنها أكثر الكائنات الحية تمت دراستها بشكل جيد على وجه الأرض ، ولكن لا يزال الباحثون ليس لديهم فكرة عن كيف يتم تنظيم أكثر من نصف التعبير الجيني  للجرثومة  الإشريكية القولونية (١) 

جينوم E. coli الدائري.  مجموعات من الجينات ، أو الأبرونات ، التي تفتقر إلى الفهم التنظيمي مبينة باللون الأحمر. على الرغم من أن E. coli هي أكثر الكائنات الحية جرت دراستها على وجه الأرض ، إلا أن العلماء لا يفهمون الآليات التنظيمية لـ ٦٧ بالمائة من جينات E. coli.

الآن ،  بحث حديث من جامعة معهد كاليفورنيا للتنكلوجيا Caltech   يبين تقنية 

جديدة للمساعدة في فك شفرة مناطق معينة غامضة من الحمض النووي تسمى تسلسل الحمض النووي غير المشفر ( ٢)  "  . العديد من الطفرات  في هذه المناطق غير المفهومة بشكل كاف متورطة في الأمراض الذي تصيب  الكائنات الحية كالبشر ، لذلك معرفة  وظيفة الحمض النووي غير المشفر أمر بالغ الأهمية.

وقد تم البحث في مختبر روب فيليبس Rob Phillips، فريد ونانسي موريس أستاذ الفيزياء الحيوية ، والبيولوجيا ، والفيزياء.  النتائج  نشرت في ورقة على الإنترنت في ٤ مايو ٢٠١٨ ، قبل الطباعة في مجلة وقائع الاكاديمية الوطنية  Proceedings of the National Academy of Sciences  .

 يقول فيليبس: "لدى البشر مجموعة متنوعة من الخلايا - خلايا عضلية وعصبونات ومستقبلات بصرية وخلايا دم ، على سبيل المثال لا الحصر". "جميعها لديها نفس الحمض النووي ، فكيف تَحَوَل   كل منها بطريقة مختلفة؟ الجواب يكمن في حقيقة أن الجينات يمكن تنظيمها - تشغيلها (تنشيطها) أو إيقافها ، أو زيادة تعبيرها أو إنقاصه - بشكل مختلف في الأنسجة المختلفة. حتى الآن،  لم يكن هناك مبادئ عامة تساعدنا على فهم كيف يتم  تشفير هذا النظام ".

الأجزاء الأكثر  دراسة من الجينوم هي ما يسمى بالمناطق المشفرة - الجينات التي تشفر لإنتاج البروتينات التي تسمح للخلية بالقيام بوظيفتها.

ومع ذلك، فإن أكثر من ٥٠ في المائة من الجينات في الإشريكية القولونية التي لديها مناطق غير مشفرة تظل وظائفها غامضة تماماً. تحتوي هذه المناطق من الحمض النووي على مواقع حيث ترتبط ببروتينات تدعى عوامل الإستنساخ ، وتكون قادرة على زيادة التعبير  او تقليله للجينات الأخرى - وبعبارة أخرى،  المناطق غير  المشفرة تحتوي  معلومات عن كيف ينظم الجينوم نفسه.

في العمل البحثي الجديد، قام الباحث ما بعد الدكتوراه ناثان بيليفو  بتطبيق طريقة تسمى Sort-Seq لتحوير ( لعمل طفرة في) أجزاء صغيرة من المناطق غير المشفرة في الإشريكية القولونية  E. coli وتحديد المناطق التي تحتوي على مواقع الربط. مواقع الربط هي المواقع التي ترتبط فيها البروتينات المتخصصة التي تشارك في الإستنساخ - وهي الخطوة الأولى في عملية التعبير الجيني - بالحامض النووي.

يعطي فيليبس قياساً  حرفياً: "هذا كما لو أنني مررت بكتاب، وأخذت عشوائياً ١٠ في المئائة من حروف  كلمة، وغيرتها. فلو  غيُر الحرف الأول من" كلمة  walk "إلى" T"، "تغير معنى الكلمة تمامًا الى Talk - وعليه يتغير فهمك لها". أردنا أن نعرف: أي أجزاء الجينوم تؤثر على الفهم الخليوي بشكل أكثر؟"

بعد فحص العديد من المناطق غير المشفرة لتحديد مواقع الربط، يهدف الفريق إلى مطابقة المناطق مع البروتينات المقابلة التي ترتبط بها.

يقول فيليبس: "كان هذا يشبه حرفياً البحث عن إبرة في كومة قش". "هناك ما يقرب من ٣ مليون بروتين في الإشريكية القولونية ، وربما ١٠ نسخ من بروتين معين يتوافق مع موقع ربط معين. مما يعني  العثور على بروتين واحد في  ٣٠٠ ألف  بروتين".

طور بليڤيا Belliveau طريقة للبحث عن الإبرة في كومة الغش: أخذ قطعة من الحمض النووي غير المشفر التي تحتوي على موقع الربط، سكب محتويات خلية الإشريكية القولونية على ذلك الحمض النووي ، ثم حدد البروتين الذي لصق (ارتبط) بالموقع.

"هذا البحث هو دليل على أنه يمكننا استخدام مقاربتنا في الانتقال من لا شيء - جهل كامل - إلى فهم آليات التنظيم" ، كما يقول بيليڤيا Belliveau. "الخطوة التالية هي محاولة توسيع نطاق ذلك للسماح لنا بعمل  الجينوم بأكمله."

يقول فيليبس: "إننا نعيش في عصر الجينومات". "يجب أن نكون قادرين على معرفة كيف وأين ومتى يتم إيقاف أو تشغيل الجينات."

مصادر من خارج النص

١- https://ar.wikipedia.org/wiki/تنظيم_التعبير_الجيني

٢- https://ar.m.wikipedia.org/wiki/دي_أن_إيه_غير_مشفر

المصدر الرئيس

http://m.caltech.edu/news/solving-pieces-genetic-puzzle-82173

للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على هذا العنوان؛

 https://adnan-alhajji.blogspot.com/?m=1