کشف پشتیبان قدیمی کروموزومی مؤثر در جلوگیری از عقب‌ماندگی رشد با همکاری محقق ایرانی

ایسنا:  هر سلول منفرد در بدن انسان حاوی نسخه دیگر کاملی از طرح ژنتیکی (دی ان ای) است. طول کامل این نسخه المثنی حدود 3.5 متر بوده و تمامی آن باید در درون هسته سلولی که قطر آن فقط یک صدم میلی‌متر باشد، جای گیرد. این امر مثل جا دادن یک نخ 150 کیلومتری در درون یک توپ فوتبال با فشار است، اما این که چگونه سلول می‌تواند این دی ان ای را در خود بسته‌بندی کند، به درستی مشخص نیست. یک شیوه فشرده‌سازی دی ان ای از طریق پیچاندن محکم آن در اطراف پروتئین هیستون است.
این مکانیسم به طور دقیق مطالعه شده و کانون توجه علم اپی‌ژنتیک است. با این حال، ارگانیسم‌های ساده‌ای از قبیل باکتری‌ها مجبورند بسته‌بندی دی ان ای‌شان را بدون هیستون‌ها انجام دهند و حتی در سلو‌ل‌های انسانی نیز هیستون‌ها احتمالا نمی‌توانند این عمل را به تنهایی انجام دهد.

محققان موسسه تحقیقاتی پاتولوژی مولکولی IMPوین با همکاری علی‌ پاشا وزیری در مطالعاتشان موفق شدند شواهدی برای مکانیسم دخیل در ساختاربندی دی ان ای ارائه دهند. تیم جن-مایکل پیترز دریافت که مجموعه مولکولی به نام cohesin دارای اثر تثبیت‌کننده بر روی دی ان ای است. در اصلاحات تکاملی، cohesin بسیار قدیمی است و ساختار آن طی میلیاردها سال به زحمت تغییر کرده است. این مولفه مدت‌های طولانی پیش از هیستون‌ها وجود داشته و بنابراین، می‌تواند مکانیسمی باستانی در شکل‌گیری دی ان ای ارائه دهد. زیست‌شناسان سلولی از پیش با چنین مجموعه پروتئینی و نقش آن در تقسیم سلولی آشنا هستند. وجود این مجموعه پروتئینی برای توزیع درست کروموزوم‌ها در سلول‌ها اساسی است. این مولفه حلقه‌ای مولکولی را شکل می‌دهد که کروماتیدهای خواهر را تا لحظه دقیقی که جدایی رخ می‌دهد، متصل به یکدیگر نگه می‌دارد. این کارکرد و ساختار مولکولی cohesin در سال 1997 توسط دانشمندان IMP کشف شد.

تیم تحقیقاتی پیترز هم‌اکنون دریافته که cohesin ساختار دی ان ای را در سلول‌های غیرتقسیم‌شونده (اینترفاز) پشتیبانی می‌کند. محققان این پژوهش،‌ سلول‌هایی را تحلیل کردند که در آن‌ها نقش Wapl را خاموش کرده بودند. این پروتئین چگونگی اتصال محکم cohesin به دی ان ای را کنترل می‌کند. بدون وجود Wapl، مولفه cohesin بر روی کروماتین و در وضعیت ثابت غیرمعمولی قفل می‌شود. در نتیجه، سلول‌ها قادر به بیان‌ خود در ژن‌هایشان به طور مناسب نبوده و نمی‌توانند تقسیم شوند. درست مانند بدن انسان که برای پشتیبانی به استخوان‌ها متکی است، سلول‌ها نیز برای حفظ ساختارشان تا حدی زیادی به cohesin متکی هستند.
اهمیت سیستم این مجموعه مولکولی در حالت‌هایی که این سیستم ناقص است، مشخص می‌شود. ساختار ناقص مولکول cohesin موجب بروز عقب‌ماندگی رشدی شدید می‌شود که شرایط پزشکی جدی است. در حال حاضر درمان‌های کارآمدی برای این شرایط وجود ندارد. جزئیات این مطالعه در مجله Nature منتشر شد.