دانشمندان در حال ردیابی عناصر کنترل کننده کنترل بیان ژن از راه دور هستند – ScienceDaily


همه گیری COVID-19 نشان داد که چگونه تفاوت های ژنتیکی کوچک ما می تواند تأثیر زیادی در واکنش بدن ما به بیماری داشته باشد.

دکتر ویوک چاندرا ، مدرس موسسه ایمونولوژی در لا ژولا (LJI) می گوید: “تفاوت در ماست.” “ما می توانیم توسط همان باکتری ها یا ویروس ها آلوده شویم ، اما روش های توسعه بیماری های ما بسیار متفاوت است.”

تغییرات ژنتیکی مهم است ، اما معما چیز دیگری ندارد. برای درک واقعی تأثیر ژن ها بر سلامتی ، محققان باید سوئیچ هایی (که به آنها “تقویت کننده” نیز گفته می شود) را کنترل کنند که چه زمان و کجا ژن در بدن بیان می شود.

اکنون محققان موسسه ایمونولوژی لا ژولا (LJI) نقشه های سه بعدی از نحوه تعامل توالی و ژن های تقویت کننده در چندین نوع سلول ایمنی ایجاد کرده اند. مطالعه جدید آنها در Nature Genetics دریچه ای را برای درک خطر فردی آسم در سرطان باز می کند.

دانشیار LJI ، پاندورانگان ویجیاناند و دکتر ، نویسنده مشترک مطالعه جدید ، گفت: “هیچ کس این نقشه برداری را ، چه از نظر فنی و چه از نظر تحلیلی ، با این دقت در سلولهای ایمنی انجام نداده است.”

دکتر فرهت آی ، استادیار زیست شناسی رایانه در LJI و استادیار دانشکده پزشکی سن دیگو ، گفت: “ما اکنون می توانیم این چارچوب را برای درک انواع سلول های درگیر در بسیاری از بیماری ها اعمال کنیم.”

این اثر ، که در 21 دسامبر سال 2020 منتشر شده است ، بخشی از پروژه LJI برای DIS Cis-Regulator Interactome است.

بازیکنان پنهان DNA

بسیاری از ما یاد گرفته ایم که سلول دارای دستگاه هایی است که از طریق کد ژنتیکی وزوز می کنند ، ژن ها را “می خوانند” و پروتئین تولید می کنند. اما دو بازیگر اصلی ژنتیکی با نقش های پنهان در این روند وجود دارد.

“مروجین” اول هستند. این توالی DNA است که در کد ژنتیکی جلوی ژن ها وجود دارد. برای اینکه یک ژن لکه دار شود ، باید یک پروموتر داشته باشد. در سال 2018 ، آزمایشگاه ویجایانند یک مطالعه سلول اساسی را منتشر کرد که تأثیر انواع ژنتیکی را در مجموعه ای از سلول های ایمنی بدن انسان نشان داد. این کار دریچه ای به تیم ویجیاناند ارائه داد که در آن انواع ژنتیکی در سلول های ایمنی مهم است.

برای مطالعه جدید ، استاد دکتری Chandra و LJI Bioinformatics Sourya Bhattacharyya ، Ph.D. ، با هم همکاری کردند تا ژن های هدف را برای توالی های مهم DNA به نام “تقویت کننده” ترسیم کنند. تقویت کننده به عنوان یک سوئیچ خاص برای روشن کردن یک ژن به روش خاص سلول عمل می کند.

ویجیاناند گفت: “مردم بسیاری از این سوئیچ ها را پیدا کرده اند ، اما درک اینکه کدام سوئیچ با کدام ژن مرتبط است آسان نبوده است.”

محققان در حال مقایسه وضعیت با انتقال به خانه جدیدی هستند که شما نمی دانید کدام سوئیچ نوری کدام نور را کنترل می کند – اما در مقیاس بسیار بزرگتر. می تواند یک میلیون سوئیچ وجود داشته باشد و روشنایی که آنها کنترل می کنند می تواند یک مایل فاصله داشته باشد.

Ai می گوید: “ما واقعاً می خواهیم سیم کشی را درک کنیم.”

ساختن نقشه ژنتیکی سه بعدی

محققان از تکنیک نقشه برداری در کل ژنوم استفاده کردند تا سرانجام سیم کشی بین چراغ ها و سوئیچ ها را مشاهده کنند. آنها می دانستند که هر چقدر تقویت کننده در کد DNA فاصله داشته باشد ، او باید راهی برای نزدیک شدن از نظر فیزیکی به پروموتر مورد کنترل خود پیدا کند. نقشه های سه بعدی جدید این تیم نشان داد که چگونه تقویت کننده های بخشی از زنجیره DNA برای دیدار با پروموترها واقعاً می چرخند.

در کمال تعجب ، محققان ژن ها را با تقویت کننده های بسیار زیاد در توالی DNA مرتبط کردند. با تفکر در مقیاس مولکولی ، برای برخی از ژن ها ، تقویت کننده ها کیلومترها دورتر به نظر می رسند. دکتر چاندرا ، که در حال انجام آزمایش های ویرایش ژنوم (CRISPR) است ، که برخی از یافته های مقاله را تأیید می کند ، گفت: “تاکنون کمتر از چند نمونه از این روابط از راه دور بسیار پیدا شده و مورد تأیید قرار گرفته است.”

البته توالی های تقویت کننده نیز از حروف DNA تشکیل شده اند. مطالعه جدید نشان می دهد که تغییرات در توالی های تقویت کننده می تواند “سوئیچ” را غیرفعال کند یا “سیم کشی” را بدتر کند – که منجر به مشکلاتی در ترکیب ژن مناسب در نوع سلول صحیح می شود. محققان می توانند با نقشه های جدید خود پیش بینی کنند که آیا تغییر توالی DNA در این کلیدها باعث افزایش خطر بیماری در انسان می شود یا خیر.

مانند هر چیزی در ژنتیک ، حتی مروجین نیز پیچیده تر از آنچه دانشمندان تصور می کردند هستند. کار جدید نشان می دهد که برخی از توالی های پروموتر “استثنا شده” – که قبلا تصور می شد هیچ کاری انجام نمی دهند – در واقع شامل ژن های بسیار دور از توالی DNA است. Ai می گوید: “ممکن است آنها با ژن های دیگری مرتبط باشند که هرگز انتظار آن را نخواهید داشت.”

این یافته بدین معنی است که محققان ممکن است نیاز به تغییر طرز تفکر در مورد تنظیم ژن داشته باشند. هنگامی که محققان یک نوع ژنتیک مرتبط با یک بیماری را کشف می کنند ، آنها معمولاً به دنبال ژن نزدیک می گردند. اکنون شما باید از ابزارهای مختلف شکار برای ژن های هدف بالقوه پراکنده در سراسر ژنوم استفاده کنید.

فرهت می گوید: “افرادی كه روی انواع بیماری ها كار می كنند كاملاً در مورد چگونگی یافتن انواع مختلف و ژن هایی كه با آنها ارتباط دارند تجدید نظر می كنند.”

با این حال ، تیم LJI کمک خواهد کرد. یافته های آنها در سلولهای ایمنی به طور آنلاین و از طریق پایگاه داده DICE (پایگاه داده برای بیان سلولهای ایمنی ، بیان جایگاه کمی صفات و اپی ژنومی) بصورت آنلاین در دسترس خواهد بود.

مطالعه جدید همچنین نشان می دهد که چگونه می توان از همین روش برای سایر سلولها نیز استفاده کرد. ویجیاناند گفت: “مراحل بعدی بی پایان است.”

این مطالعه با عنوان “صفات کمی محلی مروجین متقابل برای انواع عملکردهای ژنتیکی غنی می شوند” ، شامل نویسندگان بنجامین ج. اشمیدل ، آریل مادریگال ، کریستین گونزالس-کالین ، استفانی فاتسینگ ، آستین کرینکلاو ، گریگوری شوموآ ، پیمان محمدی ، میچل کروننبرگ ، بیورن پیترز.

این مطالعه توسط موسسات ملی بهداشت (کمک هزینه R24-AI108564 ، R35-GM128938) و بنیاد ویلیام کی. بوز جونیور پشتیبانی شد.


منبع: unbox-news.ir

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>