کشف یک ژن غیر کُد کننده که رشد سلول‌های بزرگ را کنترل می‌کند

به گزارش ایسنا به نقل از آی‌ای، یک ژن RNA غیر کد کننده که به تازگی شناسایی شده است، به عنوان یک کلید اصلی برای اندازه سلول‌ها عمل می‌کند و بینش جدیدی در مورد رشد و بیماری‌ها ارائه می‌دهد.

اینکه چرا سلول‌ها تا اندازه مناسب رشد می‌کنند، مدت‌هاست دانشمندان را گیج کرده است. سلول‌ها خیلی کوچک یا خیلی بزرگ هستند و می‌توانند بیماری‌های جدی را ایجاد کنند، اما کلید ژنتیکی پشت این تعادل همچنان مبهم مانده است.

اکنون محققان می‌گویند که آن را پیدا کرده‌اند. تیمی در بیمارستان کودکان بیمار(SickKids) برای اولین بار ژنی را در ژنوم غیر کد کننده شناسایی کرده‌اند که مستقیماً اندازه سلول را کنترل می‌کند.

این کشف، نحوه درک دانشمندان از رشد را در بنیادی‌ترین سطح بیولوژیکی تغییر می‌دهد. همچنین این ایده قدیمی را به چالش می‌کشد که دی‌ان‌ای غیر کد کننده که اغلب با عنوان «دی‌ان‌ای به درد نخور»( junk DNA) شناخته می‌شود، نقش عملکردی کمی دارد.

این مطالعه نشان می‌دهد که یک RNA غیر کد کننده طولانی به نام «CISTR-ACT» به عنوان یک تنظیم‌کننده اصلی اندازه سلول عمل می‌کند و بر چگونگی رشد سلول‌های بزرگ یا کوچک در بافت‌های مختلف تأثیر می‌گذارد.

کنترل‌کننده ژنتیکی پنهان

برخلاف ژن‌های مرسوم که پروتئین‌ها را رمزگذاری می‌کنند، «CISTR-ACT» به ژنوم غیر کد کننده تعلق دارد که حدود ۹۸ درصد از دی‌ان‌ای انسان را تشکیل می‌دهد. تا همین اواخر، این ناحیه ژنومی به خوبی شناخته نشده بود.

دکتر فیلیپ ماس(Philipp Maass)، دانشمند ارشد SickKids می‌گوید: مطالعه ما نشان می‌دهد که RNAهای غیرکدکننده طولانی و نواحی غیرکدکننده ژنوم می‌توانند فرآیندهای بیولوژیکی مهمی از جمله تنظیم اندازه سلول را هدایت کنند.

وی افزود: این تیم «اولین RNA غیرکدکننده طولانی سببی» را شناسایی کرد که مستقیماً بر اندازه سلول تأثیر می‌گذارد.

«CISTR-ACT» قبلاً با بیماری‌های «مندلی»(Mendelian disease) و ناهنجاری‌های غضروف مرتبط دانسته شده بود، اما نقش آن در تنظیم رشد سلول ناشناخته بود.

محققان برای کشف عملکرد آن، ابزارهای ویرایش ژن موسوم به «CRISPR/Cas9» و «Cas13» را با زیست‌شناسی محاسباتی ترکیب کردند. نتایج نشان داد که «CISTR-ACT» در هر دو سطح DNA و RNA عمل می‌کند. این ژن‌ها بر ژن‌های دخیل در رشد سلول، ساختار و چسبندگی سلول (نحوه تعامل و اتصال سلول‌ها با سلول‌های همسایه) تأثیر می‌گذارند.

وقتی محققان «CISTR-ACT» را در مدل‌های پیش‌بالینی کاهش دادند یا حذف کردند، سلول‌ها بزرگتر شدند.

اندازه گلبول‌های قرمز خون افزایش یافت و تغییراتی در ساختار مغز ظاهر شد. وقتی «CISTR-ACT» اضافی اضافه شد، سلول‌ها کوچکتر شدند که نقش مستقیم آن را در کنترل اندازه تأیید می‌کند.

کنترل سلولی مانند آهنربا

این تیم همچنین کشف کرد که «CISTR-ACT» چگونه تأثیر خود را اعمال می‌کند. این یعنی RNA، پروتئینی به نام «FOSL2» را هدایت می‌کند و به آن کمک می‌کند تا به ژن‌های دیگری که رشد سلول را شکل می‌دهند، به ویژه در طول رشد مغز و مغز استخوان متصل شود و آنها را تنظیم کند.

دکتر کاترینا کریاکوپولوس (Katerina Kiriakopulos)، نویسنده اصلی این مطالعه گفت: «CISTR-ACT» و «FOSL2» اندازه سلول را بسیار شبیه به یک آهنربا کنترل می‌کنند. وقتی این آهنربا برداشته می‌شود، سلول‌ها رشد می‌کنند و وقتی آهنربا را دوباره قرار می‌دهید، سلول‌ها کوچک می‌شوند.

این اثر در انواع و گونه‌های مختلف سلول مشاهده شد. «کریاکوپولوس» با اشاره به یک مکانیسم بیولوژیکی حفظ شده گفت: بخش شگفت‌انگیز این بود که ما توانستیم این کار را در انواع و گونه‌های مختلف سلول انجام دهیم.

محققان می‌گویند این یافته‌ها راه‌های جدیدی را به روی تحقیقات پزشکی باز می‌کند، چرا که اندازه سلول نقش مهمی در بیماری‌هایی مانند سرطان، کم‌خونی و اختلالات رشدی دارد.

«ماس» نیز گفت: دانستن اینکه «CISTR-ACT» در هر دو سطح DNA و RNA عمل می‌کند، به ما می‌گوید که مسیرهای متعددی برای کنترل اندازه سلول وجود دارد. این امر مسیرهای جدیدی را برای تبدیل بالقوه این یافته‌ها به درمان‌های دقیق باز می‌کند.

این مطالعه با همکاری میان تیم‌های متخصص در ژنتیک، تصویربرداری مغز و زیست‌شناسی محاسباتی با بودجه آژانس‌های تحقیقاتی ملی کانادا انجام گرفت و یافته‌های آن در مجله Nature Communications منتشر شد.