اكتشف الباحثون في معهد وايزمان أن الكروموسومات تقضي فترة زمنية قصيرة فقط بالشكل الذي يتم رسمها به عادة - شكل X.
من المعتاد تقديم الكروموسومات - تلك الحزم الـ 46 المعبأة جيدًا من المواد الوراثية الموجودة في جميع خلايا الجسم - على أنها تشبه الحرف X، ولكن في الواقع فإن تلك التي مرتبة بـ "X" تظهر فقط في المرحلة التي تكون فيها الخلية على وشك التشكل. للانقسام، بعد أن خضعت جميع مادته الوراثية للازدواج. حتى الآن، لم يكن لدى العلماء صورة واضحة عن كيفية تنظيم جزيء الحمض النووي لدينا - وهو حلزون مزدوج يبلغ طوله حوالي مترين - بطريقة منظمة داخل النواة، في بنية تسمح بالنشاط المستمر للجينات داخلها. إن الجمع بين طريقتين جديدتين لتسلسل الحمض النووي في الكروموسومات الفردية، وتحليل البيانات التي تم الحصول عليها من آلاف القياسات، يكشف الآن عن صورة غير مألوفة للبنية ثلاثية الأبعاد للكروموسومات. الطريقة الجديدة هي نتيجة عمل مشترك بين علماء من معهد وايزمان للعلوم وعلماء من إنجلترا شتم نشره مؤخرًا في المجلة الطبيعةسيساعد العلماء على فهم العمليات الأساسية التي تتحكم في التعبير عن الجينات وتحافظ على استقرار الجينوم.
البروفيسور عاموس تاني قام كل من قسم علوم الكمبيوتر والرياضيات التطبيقية وقسم المراقبة البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم بتطوير خوارزمية لتحليل مجموعات البيانات الجينومية، قادرة على مسح مليارات البتات من المعلومات. ونجح البروفيسور تاناي، بالتعاون مع أعضاء فريقه الذي ضم طلاب البحث يانيف لوبلنج وإيتان يافي، وبالتعاون مع الدكتور بيتر فريزر من معهد برهام في إنجلترا، في فك رموز البنية المعمارية للكروموسوم بدقة غير مسبوقة. وبدلا من استخدام الطرق المجهرية التقليدية، كما جرت العادة، استفاد العلماء من الأساليب الحديثة والقوية لتسلسل الحمض النووي.
تم وضع الأساس للطريقة الجديدة من قبل الدكتور فريزر وأعضاء فريقه، الذين طوروا أساليب متطورة لتسلسل الحمض النووي تستخدم آلاف القياسات لنقاط الاتصال بين الجينات الموجودة على كروموسوم واحد. تمثل هذه الأساليب تحسنًا كبيرًا مقارنة بالطرق التي سبقتها، والتي كانت تعتمد على متوسط بنيوي لملايين الكروموسومات. ومع ذلك، على الرغم من أنه يحلل كمية صغيرة من الحمض النووي (عدة تريليونات من الجرام)، التي تنشأ من خلية واحدة، فإن طريقة الدكتور فريزر تولد كميات هائلة من المعلومات، وتستخدم أساليب إحصائية متقدمة لتحليلها. أجرى البروفيسور تاناي وأعضاء فريقه التحليل المحوسب المعقد، الذي تم من خلاله تحويل الملايين من تسلسلات الحمض النووي إلى خرائط موثوقة تصف الروابط بين الجينات على طول الكروموسوم. وباستخدام هذه الخرائط، تمكن الفريق، بالتعاون مع الدكتور إرنست لو من جامعة كامبريدج، من إنتاج نماذج ثلاثية الأبعاد تصف بنية الكروموسومات الفردية.
إن فك رموز البنية المعمارية للكروموسومات على مستوى دقة عالية يشير إلى حقيقة مثيرة للاهتمام: وهي أن بنية جزيء DNA واحد قد تختلف من خلية إلى أخرى. وفي الوقت نفسه، تقدم النتائج عدة مبادئ عامة تحدد طريقة تنظيم الجينات في الكروموسوم: التنظيم معياري، ويعتمد على وظيفة الجينات الموجودة في الكروموسوم. على سبيل المثال، تشير البيانات إلى أن الكروموسوم يكشف عن الجينات التي يجب تنشيطها عن طريق دفعها إلى الأطراف، مما يسمح لتلك الجينات بالاتصال بالآلة الخلوية التي تتحكم في تعبيرها.
ولا توفر الطريقة الجديدة نظرة فريدة ومدهشة لبنية الكروموسومات في الخلايا فحسب، بل تزود علماء الوراثة بأداة بحث قوية. على سبيل المثال، قد يساعد في الكشف عن التباين في النشاط الجيني بين أنواع الخلايا المختلفة، كما يساهم في فهم الآليات التي تحدد سبب نشاط جينات معينة وعدم نشاط جينات أخرى في الحالات الصحية أو المرضية. إن التحسن السريع في تقنيات تحديد تسلسل كميات هائلة من المواد الجينية يضمن أن هذا النوع من الأبحاث سوف يكتسب زخما في المستقبل القريب.
لمزيد من التفاصيل، يمكنكم الاتصال بمكتب المتحدث الرسمي باسم معهد وايزمان للعلوم: 08-9343856
