تشير دراسة دولية جديدة إلى أن الحمض النووي الفيروسي القديم مضمن في جينومنا ، والذي تم رفضه منذ فترة طويلة على أنه “غير المرغوب فيه” الوراثي ، قد يلعب في الواقع أدوارًا قوية في تنظيم التعبير الجيني. مع التركيز على عائلة من التسلسلات تسمى MER11 ، أظهر باحثون من اليابان والصين وكندا والولايات المتحدة أن هذه العناصر قد تطورت للتأثير على كيفية تشغيل الجينات وإيقافها ، وخاصة في التنمية البشرية المبكرة.
العناصر القابلة للنقل (TES) هي تسلسلات الحمض النووي المتكررة في الجينوم التي نشأت من الفيروسات القديمة. على مدى ملايين السنين ، انتشروا في جميع أنحاء الجينوم عبر آليات النسخ واللصق. اليوم ، تشكل TEs ما يقرب من نصف الجينوم البشري. على الرغم من أنه كان يعتقد أنهم لا يخدمون أي وظيفة مفيدة ، فقد وجدت الأبحاث الحديثة أن بعضها يتصرف مثل “المفاتيح الجينية” ، والتحكم في نشاط الجينات القريبة في أنواع خلايا محددة.
ومع ذلك ، نظرًا لأن TES متكررة للغاية وغالبًا ما تكون متطابقة تقريبًا في التسلسل ، فقد يكون من الصعب دراستها. على وجه الخصوص ، تم تصنيف عائلات TE الأصغر سناً مثل MER11 في قواعد البيانات الجينية الحالية ، مما يحد من قدرتنا على فهم دورهم.
للتغلب على هذا ، طور الباحثون طريقة جديدة لتصنيف TES. بدلاً من استخدام أدوات التعليقات التوضيحية القياسية ، قاموا بتجميع تسلسل MER11 بناءً على علاقاتهم التطورية ومدى حفظها في الجينومات الرئيسية. سمح لهم هذا النهج الجديد بتقسيم mer11a/b/c إلى أربعة أفلام فرعية متميزة ، وهي mer11_g1 إلى G4 ، بدءًا من الأقدم إلى الأصغر.
كشف هذا التصنيف الجديد أنماطًا مخفية سابقًا للإمكانات التنظيمية للجينات. قارن الباحثون الفطريات الفرعية الجديدة MER11 مع علامات لاجينية مختلفة ، والتي هي علامات كيميائية على الحمض النووي والبروتينات المرتبطة بها التي تؤثر على نشاط الجينات. أظهر هذا أن هذا التصنيف الجديد يتماشى بشكل أوثق مع الوظيفة التنظيمية الفعلية مقارنة بالطرق السابقة.
لاختبار ما إذا كان تسلسل MER11 يمكن أن يتحكم في التعبير الجيني ، استخدم الفريق تقنية تسمى Lentimpra (مقايسة مراسل Lentiviral بشكل كبير). تتيح هذه الطريقة اختبار آلاف تسلسل الحمض النووي في وقت واحد عن طريق إدخالها في الخلايا وقياس مقدار ما يعزز كل واحد من نشاط الجين. طبق الباحثون هذه الطريقة على ما يقرب من 7000 تسلسل MER11 من البشر وغيرها من الرئيسيات ، وقياس آثارها في الخلايا الجذعية البشرية والخلايا العصبية في المرحلة المبكرة.
أظهرت النتائج أن mer11_g4 (أصغر الفصيلة الفرعية) أظهرت قدرة قوية على تنشيط التعبير الجيني. كان لديها أيضًا مجموعة مميزة من “الزخارف” التنظيمية ، والتي هي مساحات قصيرة من الحمض النووي التي تعمل كمواقع لرسو لعوامل النسخ ، والبروتينات التي تتحكم عند تشغيل الجينات. يمكن أن تؤثر هذه الزخارف بشكل كبير على كيفية استجابة الجينات للإشارات التنموية أو الإشارات البيئية.
اقرأ أيضًا...
وكشف مزيد من التحليل أن تسلسل Mer11_g4 في البشر والشمبانزي والمكاك قد تراكمت كل تغييرات مختلفة قليلاً مع مرور الوقت. في البشر والشمبانزي ، اكتسبت بعض التسلسلات طفرات يمكن أن تزيد من إمكاناتها التنظيمية خلال الخلايا الجذعية البشرية. يربط young mer11_g4 بمجموعة مميزة من عوامل النسخ ، مما يشير إلى أن هذه المجموعة قد اكتسبت وظائف تنظيمية مختلفة من خلال تغييرات التسلسل وتساهم في التوصيف ، ويوضح الباحث الدكتور شون تشين.
تقدم الدراسة نموذجًا لفهم كيفية تطور الحمض النووي “غير المرغوب فيه” إلى عناصر تنظيمية ذات أدوار بيولوجية مهمة. من خلال تتبع تطور هذه التسلسلات واختبار وظائفهم مباشرة ، فقد أظهر الباحثون كيف تم اختيار الحمض النووي الفيروسي القديم في تشكيل نشاط الجينات في الرئيسيات.
“تم تسلسل جينومنا منذ فترة طويلة ، ولكن وظيفة العديد من أجزائه لا تزال غير معروفة” ، يلاحظ المؤلف المشارك الدكتور إينوي. يُعتقد أن العناصر القابلة للنقل تلعب أدوارًا مهمة في تطور الجينوم ، ومن المتوقع أن تصبح أهميتها أكثر وضوحًا مع استمرار الأبحاث.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
