تا چند وقت پیش فکر میکردیم ژنوم انسان—یعنی مجموعه کاملِ اطلاعات ژنتیکیمون—یه چیز ثابت و خطیه که فقط باید بخونیش و کاری به کارش نداشته باشی. اما الان خبرا تغییر کرده! DNA ما اصلاً اینقدر ساده نیست؛ کل ماجرا انقدر پیچیدهس که DNA توی هسته سلول مثل یه بند طناب، میپیچه، تا میخوره، و دوباره شکل عوض میکنه. این حرکتها واسه اینه که سلول بتونه درست کار کنه و ما سالم بمونیم.
یه گروه پژوهشی خفن تو دانشگاه نورثوسترن و پروژه بینالمللی 4D Nucleome توضیح دادن که دارن با جدیدترین تکنولوژیها، نقشههای چهار بعدیِ فوقدقیق از ژنوم درست میکنن. چهار بعدی یعنی هم مکان ژنها رو توی هسته نشون میده، هم اینکه توی زمان چطوری حرکت و تغییر میکنن. دیگه صرفاً یه نقشه ثابت و بیحال نیست!
تو این تحقیق، اومدن دو نوع مهم از سلولهای انسانی رو بررسی کردن: سلولهای بنیادی جنینی (یعنی سلولهایی که میتونن هر نوع سلولی بشن) و فیبروبلاستها (سلولهایی که تو ساختار بافت بدن نقش دارن). این دو دسته کلید درک روند رشد بدن و رفتار سلولها هستن.
جالب اینجا بود که نشون دادن خود DNA برای خودش توی هسته، حلقه و دامنه ایجاد میکنه. یعنی مثلاً ژنها به هم نزدیک میشن یا از هم فاصله میگیرن و اینجوری تصمیم میگیرن کدوم ژن باید فعال باشه یا نه. خلاصه ساختار فضایی DNA، حسابی روی عملکرد ژنها تاثیر میذاره و حتی تعیین میکنه یه سلول چیه و قراره چی بشه!
یه نکته باحال: تا الان فکر میکردیم بیشتر ژنوم فقط رمزه و باید دنبالش بریم، اما الان فهمیدن که چینش سهبعدی DNA انقدر مهمه که حتی سلولهایی که از لحاظ ژنتیکی کاملاً شبیه هم هستن، میتونن رفتار متفاوتی نشون بدن؛ چون شکل تاخوردگی DNA توشون فرق میکنه.
پژوهشگرا این دفعه فقط یه روش استفاده نکردن. اومدن چندین تکنیک پیشرفته ژنومیک رو با هم قاطی کردن تا یه تصویر کاملتر بسازن. اینطوری تونستن بیش از ۱۴۰ هزار حلقه کروماتینی (کروماتین به بستهبندیشدهترین شکل DNA میگن) برای هر نوع سلول پیدا کنن و حتی جاهای اتصال این حلقهها باژ و چه مولکولایی کنترلشون میکنن رو مشخص کردن.
نکته جالب بعدی اینه که نقشههاشون انقدر باجزئیاته که واسه هر سلول جدا هم مدل سهبعدی ساختن. یعنی دانشمندا حالا میتونن دقیق ببینن هر ژن نسبت به همسایههاش یا نسبت به عناصر تنظیمی (Regulatory elements یعنی اون قطعاتی که میزان فعال بودن ژن رو کنترل میکنن) کجا قرار داره.
حالا چرا مهمه؟ چون فهمیدن وقتی DNA تاخوردهش تغییر میکنه، تاثیر مستقیم روی رونویسی، همانندسازی و در کل زندگی سلولی داره. واسه همین دو تا سلول که ژنهاشون یکیه، میتونن کاملاً خاص و متفاوت بشن. خیلی باحاله، نه؟
اما این فقط آخر ماجرا نبود. محققها تکنیکهای مختلف نقشهبرداری ژنوم رو باهم مقایسه کردن و یه راهنما ساختن واسه کسایی که میخوان این نقشهها رو تو آزمایشگاه دربیارن. بعدش هم با توسعه ابزارهای کامپیوتری (یه جور برنامه کامپیوتری برای پیشبینی جوری که ژنوم تا میخوره)، تونستن نشون بدن فقط با داشتن دنبالهی DNA، میتونیم حدس بزنیم که ساختار نهایی چطور میشه و حتی ژنهای مرتبط با بیماریها چه تغییراتی توش ایجاد میکنن، بدون اینکه حتماً آزمایشگاه نیاز بشه.
فنیک یوه (Feng Yue) نویسنده مقاله گفته بود: اغلب تغییرات ژنتیکی که باعث بیماری انسان میشن، تو قسمتهای غیرکدکننده ژنوم (Non-coding regions یعنی قسمتهایی که به جای اینکه پروتئین بسازن، تنظیمات کار ژنها رو کنترل میکنن) قرار دارن. پس اگه بفهمیم این تغییرات چه تاثیری روی سازماندهی سهبعدی ژنوم میذارن، میتونیم پیشبینی کنیم کدوم ژنها در معرض آسیب قرار میگیرن.
این روش جدید میتونه باعث بشه خیلی سریعتر جهشهایی که بیماریساز هستن شناسایی بشن. حتی به کمکش میتونیم علت بیماریهای وراثتی که مدتها مخفی بودن یا سرطانها و مشکلات رشد رو کشف کنیم. محققها امید دارن دفعه بعد بتونن ساختار ژنوم رو با داروهای خاص (مثلاً اپیژنتیک اینهیبیتورها، که یعنی داروهایی که به تنظیم اپیژنتیک و فعالیت ژنها دستکاری وارد میکنن) تغییر بدن و شاید بتونن با همین راه سرطانها یا بیماریهای ژنتیکی رو هدف بگیرن.
نتایج این کشفیات جذاب تو مجله معتبر Nature چاپ شده، پس حسابی جدی و پیشرفتهس! خلاصه، دنیای ژنوم خیلی عجیبتر و هوشمندانهتر از چیزیه که فکر میکردیم و این خبر تازه فقط اول راهه…
منبع: +
