پژوهشی تازه از آزمایشگاه علوم پزشکی شورای تحقیقات پزشکی بریتانیا (MRC LMS) در لندن نشان میدهد بخشی از دیانای ویروسی باستانی که سالها دیانای زائد تلقی میشد نقشی کلیدی در نخستین مراحل شکلگیری حیات ایفا میکند.
به گزارش phys.org این تحقیق که در نشریه Science Advances منتشر شده به بررسی نقش یک عنصر ژنتیکی ویروسی به نام MERVL در رشد جنینی موش پرداخته و همزمان سرنخهای مهمی درباره یک بیماری تحلیلبرنده عضلانی در انسان ارائه میدهد.
عناصر جابهجاشونده ژنتیکی (Transposable Elements) توالیهایی از دیانای هستند که میتوانند در ژنوم حرکت کنند. بسیاری از این عناصر بقایای ویروسهایی هستند که میلیونها سال پیش هنگام عفونت، ماده ژنتیکی خود را وارد ژنوم اجداد ما کردهاند. امروزه حدود ۸ تا ۱۰ درصد ژنوم پستانداران از همین عناصر ویروسی تشکیل شده است.
اگرچه این بخشها در گذشته بیفایده تصور میشدند اما اکنون مشخص شده که بسیاری از آنها در تنظیم روشن و خاموش شدن ژنها بهویژه در مراحل اولیه رشد جنینی نقش مهمی دارند. برخی از این عناصر به تنظیم پاسخهای ایمنی کمک میکنند و برخی دیگر میتوانند با اختلال در ژنها، زمینهساز بیماریهایی مانند سرطان شوند.
{$sepehr_key_9886}
این پژوهش به سرپرستی میشل پرچارد رئیس گروه کروماتین و رشد در LMS و با همکاری پل چامس بر عنصر ویروسی MERVL متمرکز است. این عنصر در بازهای بسیار کوتاه و حساس فعال میشود؛ زمانی که جنین موش به مرحله دو سلولی میرسد، یعنی لحظهای که تخم بارور برای نخستینبار ژنوم خود را فعال میکند.
سلولها در این مرحله تمامتوان (Totipotent) هستند؛ به این معنا که قادرند تمام انواع سلولهای جنین و بافتهای خارججنینی مانند جفت را بسازند. یافتهها نشان میدهد MERVL مانند یک کلید مرکزی شبکهای گسترده از ژنهای ویژه این مرحله را فعال میکند هرچند نقش دقیق آن تاکنون بهطور کامل مشخص نبود.
پژوهشگران برای روشن شدن نقش MERVL از فناوری ویرایش ژن CRISPR استفاده کردند تا این عنصر را در سلولهای بنیادی جنینی موش فعال کنند. نتیجه نشان داد سلولهایی که فقط MERVL در آنها فعال شده بود حالتی بینابینی داشتند؛ نه کاملا شبیه سلولهای مرحله دو سلولی، اما دارای چندین ویژگی کلیدی تمامتوانی. به گفته محققان همین فعالسازی بهتنهایی برای ایجاد برخی ویژگیهای رشد اولیه کافی است.
MERVL بهوسیله فاکتور رونویسیای به نام Dux فعال میشود. اگرچه Dux برای آغاز برنامه رشد مرحله دو سلولی ضروری است، اما فعالماندن طولانیمدت آن برای سلولها سمی بوده و به مرگ سلولی میانجامد.
تیم تحقیقاتی با فعالسازی مستقیم Dux دریافت که این عامل علاوه بر MERVL ژنهای بسیاری را روشن میکند و همزمان پروتئینی به نام Noxa را فعال میسازد که آغازگر مرگ سلولی است. این نتایج نشان میدهد اثرات مخرب به Dux مربوط است نه خود MERVL. به گفته پل چامس، این مقایسهها نشان میدهد در این مورد عناصر جابهجاشونده ژنتیکی مقصر نیستند و نقشهای متفاوت اجزای این شبکه بهتدریج در حال آشکار شدن است.
نسخه انسانی Dux با نام DUX۴ شناخته میشود. اگرچه این عامل احتمالا برای رشد اولیه انسان ضروری است، اما باید پس از آن بهطور کامل خاموش شود. در برخی جهشهای ژنتیکی DUX۴ در بزرگسالی بهطور غیرطبیعی فعال میشود و بیماری دیستروفی عضلانی فاسیواسکاپولوهومرال (FSHD) را ایجاد میکند؛ بیماریای که با مرگ سلولهای عضلانی ضعف پیشرونده و تحلیل عضلات همراه است.
بررسیهای تیم پژوهشی نشان داد DUX۴ در سلولهای انسانی نیز سطح NOXA را افزایش میدهد و در نمونههای بیماران شدیدترین موارد بیماری با بالاترین میزان NOXA همراه بوده است. این یافتهها NOXA را بهعنوان یک هدف درمانی بالقوه مطرح میکند؛ بهگونهای که مهار آن میتواند از مرگ سلولی جلوگیری کرده و بقای سلولهای عضلانی را افزایش دهد.
به گفته میشل پرچارد FSHD بیماریای پیچیده است؛ زیرا با وجود داشتن تغییرات ژنتیکی در تمام سلولهای بدن بیمار تنها بخشی از سلولها DUX۴ را فعال میکنند. او تاکید میکند درک اینکه چرا DUX۴ فقط در سلولهای عضلانی فعال میشود و این فرایند چه شباهتها و تفاوتهایی با فعالسازی آن در رشد اولیه دارد از پرسشهای کلیدی تحقیقات آینده خواهد بود.
انتهای پیام/