محققان کنکاش عمیقی در ژنوم سلولی (فراتر از کد ژنتیکی اساسی) را با هدف آگاهی‌یافتن از «گرامری» انجام داده‌اند که تعیین می‌کند آیا یک ژن برای ساختن پروتئینی که آن را کدبندی می‌کند، فعال می‌شود یا خیر.
به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، کشف جدید حاکی از آن است که نظم‌بندی توالی‌های خاص دی ان ای در نواحی کلیدی ژنوم بر فعالیت ژنها اثر می‌گذارد.
این موفقیت ممکن است استفاده از درمانهای ژنتیکی و سلول‌محور را برای درمان بیماری‌ها پیشرفت دهد.
در ژن درمانی که هنوز هم شیوهای آزمایشی است، ژنهای خاصی برای ساخت پروتئین‌هایی که فیزیولوژی سلولی و مبارزه با بیماری‌ها را ارتقا می‌دهند، به سلول‌ها تحویل داده می‌شوند.
موفقیت جدید چهارچوبی را برای طراحی دی ان ای مصنوعی مخصوص بافت که می‌تواند برای کنترل فعالسازی ژنی به کار رود، پیشنهاد می‌کند.
ژنهای یک فرد اساسا در هر سلول یکسان هستند؛ با این حال، ترکیبات مختلف ژنها یا ساکت هستند یا به طور فعالانه پروتئین را در سلولهای مختلف می‌سازند.
این الگوهای فعالسازی ژن به طور مثال، لب‌ها را متفاوت از کبد می‌کنند و تعیین می‌کنند که آیا کبد به طور نرمال فعالیت می‌کند یا خیر.
محققان در مطالعه جدید پیشرفت مهمی را در درک ادغام اطلاعات و تصمیم‌گیری که در درون نواحی دی ان ای هدایت‌کننده این فعالسازی ژنتیکی می گذرد، صورت دادند.
آنها تعیین کردند که قطعات کوچک کلیدی دی ان ای موسوم به «تقویت‌کننده‌ها» (enhancers) که به عنوان نوعی تنظیم‌کننده ژنی عمل می‌کنند، به شیوه همه یا هیچ، برای کنترل فعال‌بودن یا عدم فعالیت ژنها عمل نمی‌کنند.
به جای آن، محققان دریافتند که تغییرات در آراینه‌بندی توالی‌های دی ان ای خاص در درون این تقویت‌کننده‌ها به تغییر در سطوح فعالیت ژن (مشابه حالتی که تغییردادن نحو یک جمله بر معنای آن اثر می‌گذارد) منجر می‌شود.
تقویت‌کننده‌ها هنگامی که به پروتئین‌هایی موسوم به «عوامل رونوشت» (transcription factors) متصل هستند، نقش مهمی را در فعالسازی ژنهای ویژه‌ای ایفا می‌کنند که ممکن است در درون کروموزوم‌های سلول در فاصله زیادی قرار داشته باشند.
تحقیق جدید نشان می‌دهد آرایش توالی‌های دی ان ای در تقویت‌کننده‌ها احتمال این که عوامل رونوشت موجود در انواع خاص سلولی متصل شده و موجب فعالسازی ژنها شوند، را تعیین می‌کند.
این یافته‌ها به استراتژی طراحی تقویت‌کننده‌های دی ان ای اشاره دارد که ممکن است به طور بهینه‌ای فعالیت ژنی در بافت‌های خاص موردهدف در ژن درمانی را هدایت کند.
استراتژی‌های مشابه ممکن است در توسعه ژن‌درمانی سلولهای بنیادی برای استفاده در پزشکی احیاکننده و با هدف جایگزین‌کردن بافت آسیب‌دیده کمک کنند.
مانند بیش از 98 درصد دی ان ای موجود در ژنوم انسانی، تقویت‌کننده‌ها در بیرون از ژنها قرار دارند و از آنها به عنوان "غیرکدبندی‌کننده» یاد می‌شود.
جهش در تقویت‌کننده از پیش در ناهنجاری‌های جوارح انسانی، ناشنوایی، ناهنجاری‌های اسکلتی و دیگر نقایص هنگام تولد و سرطان نقش داشته‌اند.
جهش‌های افزوده تقویت‌کننده ممکن است مسوول بسیاری از ارتباط‌های موجود بین گوناگونی دی ان ای و بیماری‌هایی باشند که در کاوش‌های پوشش‌دهنده ژنوم برای مقایسه افراد مبتلا به بیماری‌های خاص و افراد سالم شناسایی شده‌اند.
محققان حاضر در این پروژه با موشها و سلولهای سرطانی کبد انسان که در آزمایشگاه رشد داده شده بودند، سر و کار داشتند.
آنها به یک تکنیک آزمایشگاهی جدید برای اجرای آن چه به عنوان «آزمایش موازی انبوه» (massively parallel experiment) توصیف می‌کنند، متکی بودند.
هدف از این آزمایش کنکاش نقش‌هایی است که ترکیبات خاص تقویت‌کننده‌ها در هدایت فعالسازی ژنی ایفا می‌کنند.
این دانشمندان طیف متنوعی از پنج هزار تقویت‌کننده را طراحی کردند که شامل مکان‌های متصل‌کننده عامل رونوشت از 12 عامل رونوشت خاص کبد بودند.
آنها هر یک از این تقویت‌کننده‌ها را در درون پکیج دی ان ای قرار دادند که به درون دم موش تزریق می‌شوند، به درون کبد حیوان حرکت می‌کنند و به طور بالقوه‌ای توسط عوامل رونوشت موجود در سلولهای کبد موش فعال می‌شوند.
با این تکینک آنها توانستند توانایی هر تقویت‌کننده برای تعامل با عوامل کبد را با هدف فعال‌کردن ژنها اندازه‌گیری کنند.
فناوری جدید در آزمایشگاه جی شندور از دانشگاه واشنگتن، به تیم تحقیاتی امکان دستیابی سریع به خوانش منحصربه‌فرد (مانند یک بارکد ژنتیکی) را در هر بار که یکی از تقویت‌کننده‌ها در فعالسازی ژنی دخیل بود، داد.
کد ژنتیکی نیم قرن پیش شکسته شد و مشخص می‌کند که چگونه چهار اسید نوکلئیک دی ان ای، بلوک‌های سازنده الفبای A، C، T و G پروتئین را کدبندی می‌کنند.
جزئیات این موفقیت در Nature Genetics منتشر شد.
