نقشه چهار بعدی ژنوم انسان برای اولین بار منتشر شد
پژوهشگران دانشگاه نورثوسترن در همکاری با پروژه ۴D Nucleome موفق به ترسیم کاملترین نقشههای سازماندهی سهبعدی ژنوم در طول زمان و فضا شدند. این دستاورد گامی مهم در درک نحوه عملکرد ژنها و تاثیر شکل فیزیکی DNA بر زیستشناسی انسان محسوب میشود. نتایج این تحقیق در نشریه معتبر Nature منتشر شده است.
به گزارش sciencedaily، تحقیق حاضر که بر روی سلولهای بنیادی جنینی انسانی و فیبروبلاستها انجام شده است تصویری جامع از تعامل ژنها با یکدیگر، شکلگیری ساختارهای پیچیده و تغییر موقعیت آنها در هنگام عملکرد طبیعی سلولها و تقسیم آنها ارائه میدهد. این مطالعه توسط فنگ یو استاد پزشکی مولکولی دانشگاه نورثوسترن و مدیر مرکز آنالیز مولکولی پیشرفته هدایت شده است.
یو در این باره توضیح داد: درک نحوه تا شدن و بازسازمان ژنوم در سه بعد برای فهم عملکرد سلولها حیاتی است. این نقشهها دیدی بیسابقه از نحوه تاثیر ساختار ژنوم بر فعالیت ژنها در فضا و زمان فراهم میکنند.
DNA درون هسته چگونه سازماندهی میشود؟
در هسته سلول DNA بهصورت خطی و کشیده باقی نمیماند؛ بلکه به شکل حلقهها و مناطق متمایز تا میشود و بخشهای دور از ژنوم را به یکدیگر نزدیک میکند. این ساختارها فعالیت یا خاموشی ژنها را کنترل میکنند و در فرآیندهایی مانند توسعه، تعیین هویت سلولی و بروز بیماریها نقش دارند.
ایجاد یک مجموعه داده چهار بعدی یکپارچه
یو و همکاران بینالمللیاش با بهرهگیری از تکنولوژیهای متعدد ژنومی توانستند مجموعه دادهای یکپارچه ایجاد کنند که شامل موارد زیر است:
• شناسایی بیش از ۱۴۰ هزار حلقه کروماتینی در هر نوع سلول و تحلیل عناصر دخیل در هر حلقه و نقش آنها در تنظیم ژنها.
• طبقهبندی جامع نواحی کروموزومی و موقعیت آنها در هسته سلول.
• مدلهای سهبعدی با وضوح بالا از کل ژنوم در سطح تک سلول، نشاندهنده جایگاه هر ژن نسبت به همسایگان و عناصر تنظیمی آن.
این نقشهها نشان میدهند که معماری ژنوم از سلولی به سلول دیگر متفاوت است و این تفاوتها با فرآیندهای حیاتی مانند رونویسی و تکثیر DNA ارتباط دارد.
ارزیابی تکنولوژیها و پیشبینی ساختار ژنوم
از آنجا که هیچ تکنولوژی واحدی قادر به ثبت کامل ساختار چهار بعدی ژنوم نیست پژوهشگران محدودیتها و قابلیتهای هر روش را ارزیابی کردند و نقشه راهی برای تحقیقات آینده ارائه دادند.
علاوه بر این با توسعه ابزارهای محاسباتی قادر به پیشبینی نحوه تا شدن ژنوم صرفا بر اساس توالی DNA زمینه برای بررسی اثرات واریانتهای ژنتیکی از جمله آنهایی که با بیماری مرتبط هستند، بدون نیاز به انجام آزمایشهای پیچیده فراهم شد.
یو توضیح داد: اکثر واریانتهای مرتبط با بیماریهای انسانی در نواحی غیرکدکننده ژنوم قرار دارند، بنابراین درک تأثیر این واریانتها بر بیان ژنها و بروز بیماری حیاتی است.
حرکت به سوی تصویری کاملتر از ژنوم
این مطالعه نشان میدهد که عملکرد ژنوم تنها با خواندن توالی DNA قابل درک نیست و شکل و ساختار آن نیز اهمیت دارد. ارتباط میان تا شدن DNA، حلقههای کروماتینی، فعالیت ژنها و رفتار سلول گامی مهم به سوی درک جامع عملکرد ژنها در داخل سلولهای زنده است.
یو همچنین امیدوار است که این ابزارها بتوانند به کشف نحوه نقش تا شدن نادرست ژنوم در سرطانها، اختلالات رشد و سایر بیماریها کمک کنند و در آینده امکان تشخیص و درمان بر اساس ژنوم ساختاری را فراهم سازند.
او اضافه کرد: با توجه به تغییرات ۳ بعدی ژنوم در انواع سرطانها از جمله لوکمی و تومورهای مغزی هدف بعدی ما بررسی نحوه هدفگیری و تنظیم دقیق این ساختارها با داروهایی مانند مهارکنندههای اپیژنتیک است.
انتهای پیام/
