إن "تصدير" الحمض النووي الريبي (RNA) من نواة الخلية - وهي عملية ضرورية في تكوين البروتينات ووجود الحياة في خلية ذات نواة - كان يعتبر في السابق عملية موحدة وسريعة. في دراسة جديدة وكشف علماء معهد وايزمان للعلوم أن هناك طريقين على الأقل لتصدير الحمض النووي الريبي (RNA)، وأن الخلية يمكنها تثبيط جزيئات معينة من الحمض النووي الريبي (RNA) في النواة، بينما تخرج أخرى إلى سائل الخلية بالطريقة السريعة والمألوفة. وأظهر العلماء أن وجود آليات تصدير مختلفة قد يسمح للفيروسات بتنفيذ إسكات انتقائي - لمنع تصدير الحمض النووي الريبي المسؤول عن الحماية ضد الفيروسات، دون شل عملية التصدير بأكملها وقتل الخلية التي تعمل كموطن لها. تلقي هذه النتائج ضوءًا جديدًا على الآليات الوراثية الأساسية وقد تحسن فهم الالتهابات الفيروسية.
"تعلم الكتب المدرسية أن تصدير جميع جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) تقريبًا يعتمد على نفس مجموعة الجينات، لكننا اكتشفنا أنه في الخلايا البشرية من الممكن التمييز بين مسارين على الأقل لتصدير الحمض النووي الريبي (RNA) وأن مجموعة متنوعة من المسارات تعطي خلايانا - والفيروسات" - إمكانية شل أحد الطرق بشكل انتقائي"، يقول د إيجور أوليتسكي من قسم المكافحة البيولوجية الذي أجرى البحث مع طلابه بنجامين زوكرمان ومايا رون بالتعاون مع باحث ما بعد الدكتوراه الدكتور مارتن ميكل والبروفيسور إيران سيجال من أقسام بيولوجيا الخلايا الجزيئية وعلوم الكمبيوتر والرياضيات التطبيقية .
لا يعد إنتاج جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) في نواة الخلية عملية سريعة بشكل خاص، لكن تصديرها - تعبئة الجزيئات ومرافقتها إلى سائل الخلية - يستغرق عادةً بضع دقائق. ومع ذلك، فقد اكتشف في السنوات الأخيرة أنه في بعض الأحيان بدلاً من الخروج إلى سائل الخلية وتقديم الوصفات اللازمة لإنتاج البروتين، يبقى الحمض النووي الريبوزي (RNA) لفترة معينة في النواة، حيث يمكنه القيام بوظائف أخرى لا ترتبط بالضرورة لإنتاج البروتين.
من اليمين: بنجامين زوكرمان، د. إيجور أوليتسكي ومايا رون. قوانين التصدير
للتحقيق في هذه الظاهرة، قام الدكتور أوليتسكي وزملاؤه بشكل انتقائي بإسكات البروتينات المسؤولة عن تصدير الحمض النووي الريبي (RNA) في الخلايا البشرية. حدد العلماء مجموعتين من البروتينات التي تلعب أدوارًا مختلفة في التصدير - هذه البروتينات "تعرف" كيفية التمييز بين الحمض النووي الريبي المبني من عدد صغير من الأجزاء تسمى الإكسونات وبين الحمض النووي الريبي الذي يتم تجميعه من العديد من الإكسونات (عدد الإكسونات في يمكن أن يتراوح جزيء الحمض النووي الريبي (RNA) من واحد إلى أكثر من 100). واكتشف العلماء أن إحدى مجموعتي البروتينات، التي تحتوي على البروتين NXF1، مسؤولة بشكل أساسي عن تصدير جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) التي تتضمن ما لا يزيد عن ثلاثة إكسونات، بينما ركزت المجموعة الأخرى، TREX، على جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) الأخرى التي تحتوي عادة على أربعة إكسونات. أو أكثر من الإكسونات. عندما أسكت العلماء NXF1، علقت جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) الفقيرة بالمحور العصبي في النواة، بينما عندما أسكتوا TREX، علقت جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) الأخرى في النواة.
ربما تطورت عملية ربط الإكسونات أثناء التطور لمساعدة الخلايا على التمييز بين الحمض النووي الريبي (RNA) الخاص بها - والذي يحتوي عادةً على إكسونات متعددة - والحمض النووي الريبي (RNA) للفيروسات أو الغزاة الآخرين، والذي يحتوي عادةً على إكسون واحد فقط. ربما يسمح وجود مسارين للتصدير، يختلفان وفقًا لعدد الإكسونات، بمرونة الخلية في التحكم في نشاط الحمض النووي الريبي (RNA).
خلال الدراسة، حدد العلماء آلية أخرى تميز بين المسارين: من أجل إخراجها من النواة، يجب أن تحتوي جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) الخالية من المحاور على قطعة مطوية جيدًا تعمل كنوع من "رمز الخروج" ويمكنها وضع علامة عليها على أنها مختلفة عن جزيئات الحمض النووي الريبي الأجنبية أو المضطربة؛ وبدون هذا الجزء المطوي، تتعثر الجزيئات دون أن تتمكن من الخروج من نواة الخلية، وتمنع من إنتاج البروتينات التي يمكن أن تعرض الخلية للخطر. وعلى العكس من ذلك، فإن جزيئات الحمض النووي الريبوزي متعددة الإكسونات، والتي عادة ما تنتمي إلى الخلية نفسها وليس إلى الغزاة، تتلقى "ضوءًا أخضر" للخروج من النواة دون "كود" خروج، وبالتالي تكون فرصة تعلقها في النواة أقل. .
وعلى الرغم من هذه الآليات، يبدو أن الفيروسات تعلمت استخدام المسارات المنفصلة لصالحها. بعد دخول الخلية، تكون قادرة على منع تصدير جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) الخالية من المحاور والمسؤولة، من بين أمور أخرى، عن الوصفات الطبية لإنتاج الإنترفيرون - خط دفاع الجسم الأول ضد الفيروسات. وذلك دون التدخل في تصدير جزيئات الحمض النووي الريبوزي متعددة الإكسونات التي تضمن استمرار وجود الخلية المضيفة. تم تأكيد هذه الفرضية عندما قام العلماء بتحليل بيانات تعبير الحمض النووي الريبي (RNA) في الخلايا البشرية ورأوا أنه في الخلايا التي تعرضت لبروتينات فيروسية تمنع تصدير الحمض النووي الريبي (RNA)، كانت الجزيئات التي كانت عالقة في النواة في كثير من الأحيان قليلة الإكسونات. تشير هذه النتيجة إلى أنه من خلال إسكات تصدير الحمض النووي الريبوزي (RNA) بشكل انتقائي، يمكن للفيروسات بالفعل منع الخلية من إنتاج البروتينات المصممة لمحاربة العدوى.
عادة ما يكون عدد جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) في سائل الخلية أكبر بخمس مرات من عددها في النواة.
