به مرکز تحقیقات ژنتیک خوش آمدید
 
قالب وبلاگ

وقتی زیست‌شناسان پیشگام توالی ژنوم انسان را در سال‌های پایانی دهه‌ی 1990 میلادی مشخص می‌کردند، تعداد ژن‌های گنجانده شده در 3 میلیارد جفت باز سازنده‌ی DNA را برآورد کردند، چند برآورد به هم نزدیک بودند.

بیش از یک دهه پذیرفته شده بود که ما حدود 100 هزار ژن نیاز داریم تا هزاران فرایند سلولی را به انجام برسانند که ما را زنده نگه می‌دارند.

با وجود این، مشخص شد که ما فقط حدود 25 هزار ژن داریم، یعنی به همان اندازه که یک گیاه گلدار بسیار کوچک به نام آرابیدوپسیس ( Arabidopsis ) دارد و اندکی بیش‌تر از کرمی به نام کنورابدیتیس الگانس ( Caenorhabditis elegans ).

برای مشاهده ادامه مقاله بر روی ادامه مطلب کلیک کنید.


این شگفت‌زدگی باعث بحث‌های نقادانه‌ی در حال رشدی در میان ژنتیکدانان شد: ژنوم ما و پستانداران دیگر انعصاف‌پذیرتر و پیچیده‌تر از آن‌ چیزی است که تا کنون به نظر می‌رسید. تصور قدیمی یک ژن/ یک پروتیین کنار گذاشته شده است: اکنون مشخص شده است که ژن‌های زیادی می‌توانند بیش از یک پروتیین تولید کنند.

پروتیین‌های تنظیمی، RNA ، و بخش‌های نارمز دهنده‌ی DNA و حتی تغییرهای شیمیایی و ساختاری خود ژنوم، تعیین می‌کنند که ژن‌ها چگونه، کجا و چه زمانی بیان شوند. مشخص کردن این که همه‌ی این عامل‌ها چگونه با هم کار می‌کنند تا چگونگی بیان ژن را پی‌ریزی کنند، یکی از چالش‌های اصلی پیش‌روی زیست‌شناسان است.

در چنن سال گذشته، روشن شد پدیده‌ای به نام پیرایش جایگزین ( alternative splicing ) یکی از علت‌هایی است که ژنوم انسان می‌تواند با تعداد اندکی ژن، چنین پیچیدگی را به وجود آورد. ژن‌های انسان هم DNA رمزدهنده (به نام اگزون) و هم DNA نارمزدهنده (به نام اینترون) دارد. در برخی ژن‌ها، ترکیب متفاوتی از اگزون‌ها می‌تواند در زمان‌های مختلف فعال شود و از هر ترکیب، پروتیین متفاوتی به دست آید.

پیرایش جایگزین از مدت‌ها پیش به عنوان یک سکسکه‌ی نادر طی رونویسی از ژن در نظر گرفته می‌شد، اما پژوهشگران به این نتیجه رسیده‌اند که دست کم در نیمی از ژن‌های ما رخ می‌دهد؛ البته، برخی ژنتیکدانان از همه‌ی ژن‌ها‌ی ما یاد می‌کنند! این یافته گام بلندی به سوی توضیح این حقیقت بود که چگونه تعدادی ژن، صدها و هزاران پروتیین مختلف تولید می‌کنند.

اما ماشین رونویسی چگونه تصمیم می‌گیرد کدام بخش‌های ژن در زمانی خاص خوانده شوند، هنوز یک راز است.

چنین چیزی را درباره‌ی سازوکارهایی که تعیین می‌کنند کدام ژن‌ها یا دسته‌ای از ژن‌ها در زمان و مکان خاص روشن یا خاموش می‌شوند، نیز باید گفت. پژوهشگران کشف کرده‌اند که هر ژن برای این که کارش را انجام دهد به بازیگران پشتیبانی نیاز دارد و گاهی تعداد این بازیگران به صدها می‌رسد. این‌ها شاما پروتیین‌هایی هستند که ژن‌ها را خاموش و فعال می‌کنند؛ برای مثال، با افزودن گروه‌های استیل یا متیل به DNA.

پروتیین‌های دیگر، که عامل‌های رونویسی نامیده می‌شوند، به طور مستقیم‌تری با ژن‌ها برهم‌کنش دارند: آن‌ها به جایگاه‌های خاصی، نزدیک ژنی که زیر فرمان آن‌ها است، متصل می‌شوند. مانند پیرایش جایگزین، فعال شدن ترکیب‌های مختلفی از جایگاه‌های اتصال، تنظیم ظریف بیان ژن را امکان‌پذیر می‌سازد، اما هنوز پژوهشگران باید به دقت مشخص کنند که چگونه همه‌ی این عامل‌های تنظیمی با هم کار می‌کنند و چگونه با پیرایش جایگزین هماهنگ می‌شوند.

در دهه‌ی گذشته یا اندکی بیش‌تر، پژوهشگران نقش کلیدی پروتیین‌های کروماتین و RNA را در تنظیم بیان ژن پذیرفتند. پروتیین‌های کروماتیین در اصل به بسته‌بندی DNA و حفظ شکل مارپیچی‌ آن کمک می‌کنند. با تغییر اندکی در شکل کروماتین، ممکن است ژن‌‌های مختلف در معرض ماشین رونویسی قرار گیرند.

ژن‌ها به میزان RNA نیز حساس هستند. مولکول‌های کوچکی از RNA ، که بسیاری از آن‌ها کم‌تر از 30 باز دارند، اکنون به عنوان تنظیم‌کننده‌ ژن در کانون توجه قرار گرفته‌اند. پژوهشگران زیادی، که در 5 سال گذشته روی RNA پیک و دیگر مولکول‌های به نسبت بزرگ RNA کار می‌کردند، اکنون به مطالعه‌ی این خویشاوندان کوچک‌تر آن‌ها، از جمله میکرو RNA و RNA هسته‌ای کوچک، روی آورده‌اند.

شگفت‌آور است که این مولکول‌های کوچک، ژن‌ها را خاموش می‌کنند و بنابراین بیان ژن را تغییر می‌دهند. آن‌ها در تمایز سلولی، که طی رشد و نو جانداران رخ می‌دهد، نیز نقش کلیدی دارند، اما چگونگی کارکرد آن‌ها هنوز به درستی مشخص نیست.

پژوهشگران گام‌های زیادی برای روشن کردن این سازوکارهای گوناگون تنظیم فعالیت ژن‌ها برداشته‌اند. ژنوم‌شناسان با مقایسه‌ی ژنوم جانداران شاخه‌های مختلف درخت تکاملی تلاش می‌کنند جایگاه بخش‌های تنظیمی را مشخص کنند و سرنخ‌هایی برای چگونگی تکامل سازوکارهایی مانند پیرایش جایگزین پیدا کنند.

در عوض، این پژوهش‌ها راه را برای شناخت چگونگی کار این بخش‌های تنظیمی روشن خواهند کرد. آزمایش‌هایی روی موش‌ها، مانند افزودن یا حذف بخش‌های تنظیمی و دست‌کاری RNA ، و مدل‌سازی رایانه‌ای می‌تواند در این راه به ما کمک کند. اما پرسش اساسی که به احتمال زیاد تا مدتی دراز بدون پاسخ خواهند ماند این است: چگونه همه‌ی این ویژگی‌ها با هم در یک قالب ریخته شده‌اند تا جانداری مانند ما را بسازند؟

[ ۱۳۸۸/۱٢/٢٥ ] [ ۱٠:۱٥ ‎ب.ظ ] [ امیر سالار سید رزاقی ] [ نظرات () ]
.: Weblog Themes By WeblogSkin :.
درباره وبلاگ

دانشجوی مهندسی ژنتیک (گیاهی)
لینک دوستان
امکانات وب