به گزارش ندای گیلان،
در یکی از مهم‌ترین مراحل حیات، یعنی آغاز رشد جنین، ژنوم موجود زنده برای نخستین بار فعال می‌شود؛ فرایندی پیچیده و رمزآلود که تاکنون به‌طور کامل رمزگشایی نشده بود. اکنون، پژوهشگران آلمانی با انجام یک مطالعه دقیق میان‌گونه‌ای، موفق شده‌اند نقشی کلیدی را برای توالی‌های ژنومی موسوم به “عناصر پرشی” یا قطعات باستانی DNA ویروسی در این مرحله حیاتی شناسایی کنند. این عناصر که زمانی به‌عنوان DNAهای بی‌فایده یا “زباله” تلقی می‌شدند، به‌نظر می‌رسد در روشن‌کردن سوئیچ ژنوم جنینی نقش اساسی ایفا می‌کنند؛ کشفی که می‌تواند درک ما از زیست‌شناسی رشد، تمایز سلولی و حتی کاربرد‌های پزشکی بازساختی را دگرگون کند.
به گزارش برایتر ساید نیوز، مطالعات جدید نشان داد که قطعاتی از DNA ویروسی که میلیون‌ها سال پیش وارد ژنوم اجداد ما شده‌اند، نه‌تنها غیرفعال نیستند، بلکه در نخستین مراحل رشد جنین دوباره فعال شده و به‌طور مستقیم در تنظیم بیان ژن‌ها نقش ایفا می‌کنند.
احیای DNAهای ویروسی در مراحل اولیه رشد
بر اساس این پژوهش که در جنین پنج گونه مختلف شامل موش، خرگوش، گاو، خوک و ماکاک رزوس انجام شد، توالی‌های پرشی ژنومی موسوم به transposable elements (TEs) که پیش‌تر تصور می‌شد بقایای بی‌کاربردی از ویروس‌های قدیمی هستند، در زمان فعال‌سازی ژنوم جنین مجدداً به فعالیت درمی‌آیند. این توالی‌ها که بیش از نیمی از ژنوم انسان و موش را تشکیل می‌دهند، از طریق جذب فاکتور‌های رونویسی و دیگر پروتئین‌های تنظیمی، در راه‌اندازی ژن‌ها نقش دارند.
ردیابی دقیق توالی‌های فعال‌شده با فناوری Smart-seq+۵′
پژوهشگران با بهره‌گیری از فناوری جدید Smart-seq+۵′ توانستند محل دقیق آغاز رونویسی RNA را در سطح سلول منفرد ردیابی کنند. این روش نسبت به روش‌های قبلی، دقت بالاتری در شناسایی محل شروع نسخه‌برداری دارد و امکان تمایز دقیق بین نقش TEs به‌عنوان آغازگر رونویسی یا صرفاً توالی‌های مجاور را فراهم می‌کند.
نتایج حاصل از این تحلیل نشان داد که ۱۹٬۶۵۷ نسخه RNA در گونه‌های مورد بررسی به‌طور مستقیم توسط TEs هدایت می‌شوند. این یافته به معنای آن است که هزاران ژن در مراحل اولیه رشد توسط این عناصر ویروسی فعال می‌شوند. توزیع زمانی و مکانی این نسخه‌ها نیز الگو‌هایی همگرا و واگرا میان گونه‌ها را نشان داد که بر وجود عناصر تکاملی مشترک و اختصاصی دلالت دارد.
نقش عناصر پرشی در تعیین سرنوشت سلولی
ماریا النا تورس-پادیلا، نویسنده مسئول مقاله، اظهار داشت: «فعال‌سازی عناصر پرشی، ویژگی بارز جنین‌های ابتدایی در چندین گونه پستاندار است. این یافته‌ها به ما در درک چگونگی انعطاف‌پذیری سلولی (plasticity) و قابلیت تمایز همه‌جانبه سلول‌های بنیادی کمک می‌کند.»
بر اساس یافته‌های این پژوهش، عناصر پرشی به‌دلیل برخورداری از توالی‌های تنظیمی، در زمان بحرانی تعیین سرنوشت سلول‌ها می‌توانند مسیر‌های ژنتیکی اصلی را روشن یا خاموش کنند.
مارلیس اومن، نویسنده همکار مقاله، افزود: «با این رویکرد جدید، می‌توان به‌جای هدف‌گیری صد‌ها ژن به‌صورت مجزا، مستقیماً عناصر پرشی‌ای را هدف قرار داد که این ژن‌ها را تنظیم می‌کنند.»
درک الگو‌های مشترک و اختصاصی میان پستانداران
مقایسه فعالیت عناصر پرشی در گونه‌های تکاملی متفاوت، همچون خوک و میمون، نشان داد که برخی خانواده‌های TEs در همه گونه‌ها فعال بوده‌اند، در حالی که برخی دیگر فعالیت خاص‌گونه‌ای داشته‌اند. برای مثال، عناصر ERVL و LINE که در موش و انسان فعال‌اند، در سایر گونه‌ها نیز الگو‌های مشابهی از فعالیت نشان دادند. همچنین مشخص شد که این عناصر از طریق باز کردن ساختار کروماتین، مسیر دسترسی به ژن‌ها برای رونویسی را تسهیل می‌کنند.
ایجاد اطلس تک‌سلولی بیان ژن در مراحل رشد اولیه
این مطالعه با بررسی ۳۴ مرحله مختلف رشد جنینی در پنج گونه پستاندار، نخستین اطلس تک‌سلولی از فعالیت ژنتیکی در مراحل اولیه رشد را ارائه داد. به گفته تورس-پادیلا، «این داده‌ها امکان بررسی الگو‌های بیان ژن در مراحل حساس و نحوه کنترل آنها را به‌صورت میان‌گونه‌ای فراهم می‌کند.»
کاربرد‌های آینده در زیست‌شناسی تولیدمثل و پزشکی بازساختی
یافته‌های این پروژه نه‌تنها افق‌های جدیدی در درک رشد جنین می‌گشاید، بلکه می‌تواند زمینه‌ساز تحول در درمان بیماری‌های مرتبط با رشد و توسعه سلولی، و نیز تولید بافت‌های بدن از سلول‌های بنیادی شود. این نتایج نشان می‌دهند که استفاده از عناصر پرشی می‌تواند به‌عنوان ابزاری ژنتیکی برای تنظیم هم‌زمان چندین مسیر ژنی کاربرد داشته باشد.
بازنگری در نقش DNAهای موسوم به “بی‌مصرف”
پژوهش‌های جدید نشان داد که توالی‌هایی که زمانی به‌عنوان “DNA زباله” شناخته می‌شدند، در واقع نقش بنیادینی در آغاز حیات ایفا می‌کنند. برخلاف تصور گذشته، فعال‌سازی این توالی‌ها یک پیامد تصادفی بازسازی ساختار کروماتین نیست، بلکه پدیده‌ای هدفمند و تکاملی است که در مرحله حیاتی رشد به کار گرفته می‌شود.
Friday, 9 May , 2025