تحقیقات جدید چگونگی روشن و خاموش شدن ژن‌ها را نشان می‌دهد

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۵ دسامبر ۲۰۲۲
لینک منبع: New Research Reveals How Genes Turn On and Off

محققان دانشگاه کرنل مکانیسم مهمی را در نحوه کنترل ژن‌ها از طریق مطالعه مخمر کشف کرده‌اند، موجودی ساده که برای تولید آبجو و نان ضروری است.

رونویسی ژن، فرآیند پیچیده‌ای که از طریق آن سلول‌های انسانی اطلاعات ژنتیکی رمزگذاری شده در DNA را می‌خوانند، قبلاً اعتقاد بر این بود که تنها زمانی فعال می‌شود که عوامل تنظیمی خاص به توالی‌های DNA خاصی سفر کنند. گروهی از دانشمندان کرنل دریافتند که ژن‌های خاصی از قبل دارای فاکتورهای تنظیم‌کننده رونویسی و کوفاکتورهای خود هستند، اما بر اساس مطالعه‌ای که اخیراً در مجله Genes & Development منتشر شده‌است، در حالت نهفته هستند. این ژن‌های «مستعد» زمانی که سیگنال‌های مناسب می‌رسند، بسیار فعال می‌شوند.

محققان از تکنیک‌های CRISPR برای حذف عناصر ماشین رونویسی مخمر استفاده کردند تا به‌طور جامع نقش آن‌ها را در تنظیم ژن بررسی کنند. از آنجا که مخمر و انسان از یک ماشین مولکولی برای کنترل ژن‌های خود استفاده می‌کنند، مخمر یک مدل عالی برای درک تنظیم ژن انسانی است.

«این مانند بازیJenga است، جایی که شما یک بلوک چوبی را از یک برج بلوک بردارید و ببینید که آیا کل آن خراب می‌شود یا خیر. به این ترتیب ما یاد می‌گیریم که ماشین‌های پروتئینی در داخل سلول‌ها چگونه کار می‌کنند.»

محققان دو دسته از ژن‌های مخمر را بر اساس نحوه تنظیم آن‌ها شناسایی کردند. اولین و بزرگ‌ترین گروه عملکردهای اساسی خانه‌داری را فراهم می‌کند و به سلول‌ها اجازه زندگی و رشد می‌دهد. این ژن‌ها همیشه در سطوح بسیار پایین «روشن» هستند، زیرا دستگاه رونویسی به سختی راه خود را برای هر ژن پیدا می‌کند.

دسته دوم، ژن‌های «القایی»، دارای مجموعه‌ای از پروتئین‌ها هستند که در نزدیکی آن‌ها جمع‌آوری شده‌اند. هنگامی که توسط سیگنال‌های محیطی تحریک می‌شود، این اطرافیان آماده یک دست هدایت‌کننده برای ماشین‌های رونویسی فراهم می‌کند. این منجر به سطوح بالایی از رونویسی القایی می‌شود.

«ارزش آماده بودن این است که ژن‌های خاص، مانند ژن‌های واکنش محیطی، می‌توانند به سرعت به یک محیط در حال تغییر پاسخ دهند. به‌عنوان مثال، هنگامی که مخمر با قند نان مواجه می‌شود و آن را متابولیزه می‌کند و باعث می‌شود خمیر نان بلند شود. فرآیندهای متابولیک مشابهی در سلول‌های انسان هنگام خوردن غذا اتفاق می‌افتد.

محققPugh بیش از ۳۰ سال است که روی تنظیم ژن تحقیق می‌کند. به‌عنوان یک دانشجو در کرنل، این ایده که چگونه ژن‌های ما تنظیم می‌شوند -بسیار مهم برای زیست‌شناسی و ناشناخته- او را مجذوب خود کرد و او تمام عمر خود را صرف درک آن کرد.

او گفت: «با این مقاله، ما در نهایت به این سوال اصلی رسیدیم که چگونه این عوامل رونویسی خاص ژن که محیط را حس می‌کنند، ماشین رونویسی هسته را به کار می‌گیرند.» «ما نتوانستیم به‌طور کامل به سوال در این مقاله پاسخ دهیم، اما بینش محکمی در مورد نحوه عملکرد آن فرآیند به دست آوردیم».

در کار مرتبط قبلی، Pugh مکان‌های اتصال دقیق بیش از ۴۰۰ پروتئین کروموزومی مختلف را در ژنوم مخمر ترسیم کرد که اکثر آن‌ها بیان ژن‌ها را تنظیم می‌کنند.

محققPugh گفت: «این مقاله به درک این موضوع که چگونه همه این پروتئین‌ها در کنار هم قرار می‌گیرند و برای خواندن و تنظیم ژن‌ها با هم کار می‌کنند، روشن شد. تحقیقات جدید بر اساس این کار استوار است و به درک عمیق‌تر معماری پروتئین‌ها و ماشین‌آلات ژن‌ها می‌پردازد.

چیتوان میتال، نویسنده اول، همکار پژوهشی موسسه بیکر برای سلامت حیوانات در دانشکده دامپزشکی گفت: «تکیه بر سال‌ها تحقیق موجود و ترکیب آن‌ها با ابزارهای مدرن و ظریف ژنومیک به ما در پر کردن شکاف‌های دانش فعلی و هم‌چنین در دست‌یابی به اکتشافات جدید کمک کرد.»

این متن با استفاده از ربات ‌ترجمه مقالات ژنتیک ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.