فرم دهی به ژنوم هنگام تقسیم سلولی دستآورد جدید دانشمندان

دانشمندان در تحقیقاتی عملکردی را کشف کرده اند که موجب شکل دهی به کروموزوم ها در طول فرآیند تقسیم سلولی می شود. درون سلول های ما یک فرآیند مهندسی شده شگفت انگیزی رخ می دهد که نهایتا منجربه بارگذاری و پکینگ اطلاعات در فضاهای ذخیره سازی بسیار کوچک می شود.

در امتداد پروسه تقسیم سلولی حدود 4 متر DNA درون 46 بسته کوچک اطلاعاتی جمع می شود که از دیدگاه علم ژنتیک یک فرآیند بسیار پیچیده می باشد.

محققان برای درک چگونگی این عملیات درون سلول ها در حین تقسیم ، شروع به تحقیقیات گسترده ای کرده و در پی کشف پروسه بسته بندی رشته های DNA به صورت کامل منظم در کروموزوم ها می باشند.در سال 2018 یک گروه تحقیقاتی در پی انجام آزمایشاتی در این خصوص به نتایج شگفت انگیزی دست یافتند. آنها اثبات کردند که وجود یک مجتمع پروتئینی جهت تشکیل کروموزوم یک مسئله حیاتی می باشد.

فرم دهی به ژنوم هنگام تقسیم سلولی دستآورد جدید دانشمندان

محققان مولکول های کنداسینی را شناسایی کردند که حلقه هایی از DNA را ایجاد می کنند که امکان توضیح نحوه تشکیل کروموزوم ها را ممکن می سازد ولی تا به امروز دستیابی به عملکرد درونی سلول ها ناشناخته باقی مانده است.از طریق آزمایش‌های دقیق طراحی‌شده، که برخی از آن‌ها شامل مشاهده و دستکاری مولکول‌های کندنسین منفرد در حین تشکیل حلقه‌های DNA بودند، محققان دریافتند که چگونه بخش‌های مختلف مجموعه به طور جمعی به عنوان یک ماشین مولکولی عمل می‌کنند.

دانشمندان مشاهده کردند که این مولکول ها قسمتی از DNA را مانند یک لنگر ثابت نگه می دارند و قسمت دیگری را به عنوان موتوری که به سمت جلو حرکت میکند در نظر می گیرند و یک حلقه گسترده ایجاد می کنند.مانند سایر پروتئین های حرکتی، کندانسین گام هایی در امتداد DNA برمی دارد و انرژی سلولی را به شکل ATP می سوزاند.

 با این حال، این مراحل بیش از 500 برابر طولانی تر از مراحل انجام شده توسط سایر پروتئین های موتور DNA هستند، حتی اگر مقدار انرژی مصرف شده تقریباً یکسان باشد.ایندرا شالتیل، نویسنده اول این مطالعه، می گوید: این فرآیند مانند یک ماشین مسابقه فرمول یک با کارایی انرژی یک دوچرخه الکترونیکی است.

سباستین اوسترمن، رهبر گروه در EMBL هایدلبرگ و نویسنده ارشد این مطالعه که در Science منتشر شده است، می‌گوید: پیشرفت‌ها در تکنیک‌های میکروسکوپ کرایو-الکترونی به ما این امکان را داد که این مکانیسم پیچیده را با جزئیات بی‌سابقه تجسم کنیم.ما می‌توانیم کندنسین را در انجام عملیات ضبط کنیم و یک رقص مولکولی از نحوه سوخت‌رسانی ATP به فعالیت حرکتی خود بدست آوریم که گامی کلیدی برای درک چگونگی تشکیل حلقه DNA می باشد.

حلقه‌های مشابه و ماشین‌های مولکولی مرتبط در فرآیندهای ژنومی متنوعی از جمله کنترل چگونگی ژن‌ها درگیر هستند که در بین تقسیمات سلولی روشن و خاموش می شود. در نتیجه، یافته های ما ممکن است پیامدهای گسترده تری داشته باشد.کندنسین ها به یکی از قدیمی ترین خانواده های پروتئین های کروموزومی از نظر تکاملی تعلق دارند. بنابراین، کشف این مکانیسم جدید، زمینه جدیدی از مطالعه را باز می کند.

هرینگ می‌گوید: اعضای کلاس پروتئین‌های حرکتی کندنسین احتمالاً برای تمام حیات روی زمین ضروری هستند. بدیهی است که ما تازه در حال درک نقش آنها و چگونگی تأثیر آنها در شرایط انسانی هستیم و امیدواریم بتوانیم تحقیقیات بیشتری بر روی این پدیده خارق العاده انجام دهیم.