دانشمندان موفق به کشف چیدمان جدیدی در رشته‌های دي‌ان‌اي شدند
توده‌اي پُرگره و پیچ‌خورده با اتصالاتی غیرمعمول
ترجمه: رضا ماه‌منظر
دکتر «پیتر دکلر»، سرپرست تیم پژوهشی استرالیایی که در میان آنها نام یک دانشجوی دکترای ایرانی با نام «مهدی زراعتی» نیز به چشم می‌خورد، خبر از اکتشاف مهمی در رابطه با رشته‌های دي‌ان‌اي داد. این تیم پژوهشی در آوریل سال جاری میلادی، برای نخستین‌بار، چیدمان جدید دي‌ان‌اي را در سلول‌های زنده کشف کردند که تا پیش از آن مشابه آن در هیچ سلولی دیده نشده بود.
تا پیش از این، تصور ما از رشته‌های دي‌ان‌اي یک نربان پیچ‌خورده مولکولی بود که برای اولین‌بار در سال 1953 توسط دو دانشمند آمریکایي به نام‌های «جیمز واتسون» و «فرانسیس کریک» کشف شد و به مدل «واتسون- کریک» شهرت یافت. این گروه از دانشمندان «مؤسسه پژوهش پزشکی گاروان» در سیدنی، برای اولین‌بار یک آرایش غیرمعمول از دي‌ان‌اي را در سلول‌ها مشاهده كردند که شباهت به توده پرگره و پیچ‌خورده کاموا با اتصالاتی غیرمعمول دارد که تا پیش از آن دیده نشده بود. دانشمندان اين آرايش غيرمعمول را «آی-موتیف» (i-motif) نام‌گذاری كرده‌اند.
دانشمندان براي یافتن آی-موتیف‌ها از بخشی از مولکول يك پادتن استفاده كردند که به طور اختصاصی برای تشخیص آی- موتیف‌ها و اتصال به آنها طراحی شده است. پادتن‌ها، پروتئین‌های کوچکی هستند که در اصل برای محافظت از بدن در مقابل عوامل بیماری‌زا تولید می‌شوند و گاهی با اتصال به ژن عوامل بیماری‌زا آنها را نابود یا غیرفعال می‌کنند. جالب آنکه این پادتن‌ها به طور مصنوعی طوری مهندسی شده بودند تا نسبت‌به بخش‌های دورشته‌ای مشابه به مدل واتسون- کریک دي‌ان‌اي مارپیچ دوتایی حساس نباشند و علاوه‌برآن در برخورد با
آی-موتیف‌ها به‌واسطه واکنش شیمیایی درخشش کنند. هنگامی‌که این دسته از پادتن‌ها، به گره‌های آی- موتیف متصل شدند، به رنگ سبز شفاف درآمدند تا مکان و زمان دقیق شکل‌گیری آی-موتیف‌ها را نشان دهند. «مهدی زراعتی»، دانشجوی سال سوم مقطع دکترا در رشته «انفورماتیک ژنوم» مؤسسه پژوهش پزشکی گاروان و از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: «آنچه که ما را بیشتر متعجب کرد، تکرار این نقاط سبزرنگ؛ یعنی
آی-موتیف‌هاي متصل‌شده به پادتن‌ها، حل‌کردن و شکل‌دادن آنها در چند مرحله بود. ممکن است که ایجاد و محوشدن آی-موتیف‌ها، برای کمک به فعال یا غیرفعال‌شدن ژن‌ها بوده باشد». دي‌ان‌اي، منشأ تمام اطلاعات مرتبط با رشد و بقای یک موجود زنده است. این اطلاعات از ساختار آن دي‌ان‌اي نشئت می‌گیرند. تغییر در آنها در سلول، چگونگی خواندن کدهایش را تغییر می‌دهد و توضیحی برای فرایند‌های رشد بافت‌ها و اندام‌های متفاوت در بدن موجودات زنده است. ساختارهای متفاوت مانند «آی-موتیف»، در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفته‌اند، اما تاکنون شکل‌گیری طبیعی آنها درون سلول‌های زنده مشخص نشده نبود.
«مارسل دینجر»، پژوهشگر ارشد این پروژه، می‌گوید:
«آی- موتیف، یک گره چهاررشته‌ای از دي‌ان‌اي است. در این ساختار گره‌‌مانند، باز آلی سیتوزین موجود روی همین چهار رشته، به یکدیگر متصل می‌شوند. در این اتصال پیچیده، اتصالات دوتایی بین سیتوزین‌های یک ردیف که به صورت چهاررشته‌ای در کنار هم قرار گرفته‌اند، ایجاد می‌شود». (این موضوع با پیچیدگی دوتایی که در آن، حروف روی رشته‌های متضاد، یکدیگر را تشخیص می‌دهند و حروف C به حروف G متصل می‌شوند، تفاوت دارد) این گروه پژوهشی دریافتند که به طور معمول آی-موتیف‌ها هنگام خوانده‌شدن دي‌ان‌اي و در ابتدای چرخه رشد سلول به نام مرحله «G1» شکل می‌گیرند.
بر اساس نتایج این بررسی، آی-موتیف‌ها، علاوه‌بر نقش محافظتی در انتهای توده ژنی (تلومرها) که در پایانه کروموزوم‌ها واقع شده‌اند، نقش مهمی نیز در بیان ژن‌های مرتبط با پیری ایفا می‌کنند. ممکن است آی-موتیف‌ها در ناحیه «پروموتر» که جایگاه فعال یا غیرفعال‌شدن ژن‌ها هستند به صورت موقت به وجود بیایند. گفتني است نتایج این پژوهش در مجله «Nature Chemistry» به چاپ رسیده است.
www.sciencealert.com
دکتر «پیتر دکلر»، سرپرست تیم پژوهشی استرالیایی که در میان آنها نام یک دانشجوی دکترای ایرانی با نام «مهدی زراعتی» نیز به چشم می‌خورد، خبر از اکتشاف مهمی در رابطه با رشته‌های دي‌ان‌اي داد. این تیم پژوهشی در آوریل سال جاری میلادی، برای نخستین‌بار، چیدمان جدید دي‌ان‌اي را در سلول‌های زنده کشف کردند که تا پیش از آن مشابه آن در هیچ سلولی دیده نشده بود.
تا پیش از این، تصور ما از رشته‌های دي‌ان‌اي یک نربان پیچ‌خورده مولکولی بود که برای اولین‌بار در سال 1953 توسط دو دانشمند آمریکایي به نام‌های «جیمز واتسون» و «فرانسیس کریک» کشف شد و به مدل «واتسون- کریک» شهرت یافت. این گروه از دانشمندان «مؤسسه پژوهش پزشکی گاروان» در سیدنی، برای اولین‌بار یک آرایش غیرمعمول از دي‌ان‌اي را در سلول‌ها مشاهده كردند که شباهت به توده پرگره و پیچ‌خورده کاموا با اتصالاتی غیرمعمول دارد که تا پیش از آن دیده نشده بود. دانشمندان اين آرايش غيرمعمول را «آی-موتیف» (i-motif) نام‌گذاری كرده‌اند.
دانشمندان براي یافتن آی-موتیف‌ها از بخشی از مولکول يك پادتن استفاده كردند که به طور اختصاصی برای تشخیص آی- موتیف‌ها و اتصال به آنها طراحی شده است. پادتن‌ها، پروتئین‌های کوچکی هستند که در اصل برای محافظت از بدن در مقابل عوامل بیماری‌زا تولید می‌شوند و گاهی با اتصال به ژن عوامل بیماری‌زا آنها را نابود یا غیرفعال می‌کنند. جالب آنکه این پادتن‌ها به طور مصنوعی طوری مهندسی شده بودند تا نسبت‌به بخش‌های دورشته‌ای مشابه به مدل واتسون- کریک دي‌ان‌اي مارپیچ دوتایی حساس نباشند و علاوه‌برآن در برخورد با
آی-موتیف‌ها به‌واسطه واکنش شیمیایی درخشش کنند. هنگامی‌که این دسته از پادتن‌ها، به گره‌های آی- موتیف متصل شدند، به رنگ سبز شفاف درآمدند تا مکان و زمان دقیق شکل‌گیری آی-موتیف‌ها را نشان دهند. «مهدی زراعتی»، دانشجوی سال سوم مقطع دکترا در رشته «انفورماتیک ژنوم» مؤسسه پژوهش پزشکی گاروان و از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: «آنچه که ما را بیشتر متعجب کرد، تکرار این نقاط سبزرنگ؛ یعنی
آی-موتیف‌هاي متصل‌شده به پادتن‌ها، حل‌کردن و شکل‌دادن آنها در چند مرحله بود. ممکن است که ایجاد و محوشدن آی-موتیف‌ها، برای کمک به فعال یا غیرفعال‌شدن ژن‌ها بوده باشد». دي‌ان‌اي، منشأ تمام اطلاعات مرتبط با رشد و بقای یک موجود زنده است. این اطلاعات از ساختار آن دي‌ان‌اي نشئت می‌گیرند. تغییر در آنها در سلول، چگونگی خواندن کدهایش را تغییر می‌دهد و توضیحی برای فرایند‌های رشد بافت‌ها و اندام‌های متفاوت در بدن موجودات زنده است. ساختارهای متفاوت مانند «آی-موتیف»، در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفته‌اند، اما تاکنون شکل‌گیری طبیعی آنها درون سلول‌های زنده مشخص نشده نبود.
«مارسل دینجر»، پژوهشگر ارشد این پروژه، می‌گوید:
«آی- موتیف، یک گره چهاررشته‌ای از دي‌ان‌اي است. در این ساختار گره‌‌مانند، باز آلی سیتوزین موجود روی همین چهار رشته، به یکدیگر متصل می‌شوند. در این اتصال پیچیده، اتصالات دوتایی بین سیتوزین‌های یک ردیف که به صورت چهاررشته‌ای در کنار هم قرار گرفته‌اند، ایجاد می‌شود». (این موضوع با پیچیدگی دوتایی که در آن، حروف روی رشته‌های متضاد، یکدیگر را تشخیص می‌دهند و حروف C به حروف G متصل می‌شوند، تفاوت دارد) این گروه پژوهشی دریافتند که به طور معمول آی-موتیف‌ها هنگام خوانده‌شدن دي‌ان‌اي و در ابتدای چرخه رشد سلول به نام مرحله «G1» شکل می‌گیرند.
بر اساس نتایج این بررسی، آی-موتیف‌ها، علاوه‌بر نقش محافظتی در انتهای توده ژنی (تلومرها) که در پایانه کروموزوم‌ها واقع شده‌اند، نقش مهمی نیز در بیان ژن‌های مرتبط با پیری ایفا می‌کنند. ممکن است آی-موتیف‌ها در ناحیه «پروموتر» که جایگاه فعال یا غیرفعال‌شدن ژن‌ها هستند به صورت موقت به وجود بیایند. گفتني است نتایج این پژوهش در مجله «Nature Chemistry» به چاپ رسیده است.
www.sciencealert.com