تتيح طريقة جديدة تحديد نقاط التشابه بين جزيئات التحكم الجيني للأنواع المختلفة - من السحالي إلى البشر - وبالتالي الكشف عن الأقسام الأساسية التي تم الحفاظ عليها طوال التطور
يكاد يكون تكوين البروتينات في أجسامنا مطابقًا لتركيبة القرود ويشبه تمامًا تكوين البروتينات في المخلوقات الأقل "إنسانية": على سبيل المثال، نتشارك 90% من البروتينات مع الفئران والأسماك - حوالي 70%. على الرغم من أن الجينات التي تشفر البروتينات قد خضعت لتغييرات قليلة نسبيًا خلال التطور، إلا أن أجزاء أخرى من الجينوم تغيرت فعليًا بشكل كبير. ومن بين عوامل التغيير هذه الجينات التي تنتج جزيئات RNA طويلة لا ترمز للبروتينات، أو تربط RNAs (lncRNAs) باختصار - وهي جزيئات تلعب أدوار التحكم في الجينوم وتحدد، من بين أمور أخرى، الجينات التي سيتم تشغيلها أو خارج ومتى.
"لكي تكون البروتينات قادرة على أداء دورها، يجب أن تطوي بأقصى قدر من الدقة، وهذه الحقيقة تحد بشكل كبير من قدرتها على التغيير والتطور. "من ناحية أخرى، فإن جزيئات Link-RNA أكثر مرونة وأكثر مرونة، وبالتالي يمكن أن تتغير بشكل كبير - دون أن يؤثر ذلك على الوفاء بواجباتها"، يوضح البروفيسور. إيجور أوليتسكي من قسم المكافحة البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم.
نظرًا لأن جزيئات الارتباط RNA قد تغيرت كثيرًا أثناء التطور، يبدو للوهلة الأولى كما لو أنه لا يوجد شيء مشترك بين هذه الجزيئات لدى البشر والأنواع الأخرى. البروفيسور أوليتسكي وفريق بحثي بقيادة تم تطوير طريقة تسمح بالكشف عن نقاط التشابه بين جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) من الأنواع المختلفة - حتى تلك التي تفصل بينها مئات الملايين من السنين من التطور. هذه خوارزمية تحدد الأجزاء في هذه الجزيئات التي تم الحفاظ عليها طوال التطور، وبالتالي فهي ضرورية على ما يبدو لوظيفتها. إن تحديد الأجزاء الأساسية لهذه الجزيئات سيجعل من الممكن منع نشاطها، سواء لأغراض البحث - لتحديد أي البروتينات من بين الآلاف الموجودة في الخلية ترتبط بهذا الرابط أو ذاك من الحمض النووي الريبوزي - أو كعلاج محتمل لحالات مرضية. التي تشارك فيها جزيئات الارتباط R AN
האלגוריתם, הקרוי “לינק-לום” (LncLOOM – כלומר “נול האריגה” של מולקולות הלינק-אר-אן-אי) מתייחס למולקולות לינק-אר-אן-אי כאל אריגים שבהם שזורים חרוזים – כלומר מקטעים חיוניים של המולקולה – לצד מקטעים חשובים اقل. كل حبة من هذه الخرزات هي في الواقع قطعة قصيرة تتضمن ما يصل إلى 15 قاعدة جينية من بين آلاف القواعد التي تشكل الحمض النووي الريبوزي الرابط (RNA) بأكمله. ولتطوير الخوارزمية، جمع العلماء بين أدوات حسابية متقدمة وبيانات بيولوجية عن هذه الجزيئات لدى البشر و20 نوعًا آخر، بما في ذلك الكلاب والأبوسوم والدجاج والسحالي وأسماك القرش والأسماك.
سمح LINK-LOM للعلماء بتحديد جزيئات LINK-RNA التي تؤدي وظائف مماثلة في البشر والأنواع الأخرى. ومن خلاله، أصبح واضحًا أيضًا أنه كلما كانت الأنواع أقرب من الناحية التطورية، كلما زاد التشابه بين روابط الحمض النووي الريبي (RNA) الخاصة بها: فهي تحتوي على نفس الخرزات وبنفس الترتيب. وحدد الباحثون، على سبيل المثال، جزيء الارتباط RNA، الذي يتكون من 10,000 قاعدة وراثية في البشر و2,000 قاعدة فقط في الأسماك، ولكن في كلا النوعين تم نسج نفس الخرزات التسع فيه بنفس الترتيب. ومن خلال استخراج معلومات إضافية من قواعد البيانات البيولوجية، تمكن الباحثون من الكشف عن وظيفة ثمانية من هذه الخرزات.
בالبحث السابق واكتشف الباحثون أن جزيء الارتباط RNA المعروف باسم Chaser (تشيسر) يمنع نشاط رياض الأطفال ش 2أن الطفرات فيه تسبب الصرع والتوحد. نظرًا لأن هذه الحالات تنتج عن انخفاض التعبير الجيني، فمن الممكن أن يكون حجب تشيسر اتجاهًا علاجيًا جديدًا. ومع ذلك، وكما يليق بجزيئات الحمض النووي الريبوزي الرابط، فإن الطارد هو جزيء طويل، ولم يعرف العلماء سابقًا كيفية تحييده بشكل فعال. وفي الدراسة الجديدة، وجد العلماء مرادفات للمطارد في 16 نوعًا مختلفًا، وقارنوها باستخدام الخوارزمية، وبالتالي حددوا أهم شرائحها. وفي وقت لاحق، قاموا بتطوير جزيئين، يرتبط كل منهما بأحد هذه الأجزاء ويمنع نشاط المطارد. وعندما أضاف العلماء هذه الجزيئات إلى الخلايا العصبية في طبق المختبر، لاحظوا زيادة كبيرة في التعبير ش 2. وهم يقومون الآن بإجراء تجارب على الفئران ذات مستويات التعبير المنخفضة ش 2 لاختبار ما إذا كانت الجزيئات ستخفف من الأعراض العصبية لدى هذه الفئران.
وشارك في الدراسة الدكتورة كارولين جان روس، والدكتور أبيب روم، وأميت سبينارد، وديكلا جالبارد سولودكين، والدكتورة نيتا ديجاني، وجميعهم من قسم المكافحة البيولوجية.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
