كشف الباحثون عن تعديل غير معروف من قبل للحمض النووي في سمك الزرد (zebrafish ) – أحد مكونات فصيلة تطور بعيدة للانسان.
كشف باحثون في معهد غارفان للأبحاث الطبية عن شكل جديد من أشكال تعديل الحمض النووي في جينوم سمكة الزرد ، وهو حيوان فقاري يشترك في سلف تطوري مع البشر منذ حوالي 400 مليون سنة.
اكتشف الدكتور أوزرين بوجدانوفيتش وفريقه أن المستويات المرتفعة بشكل غير عادي من الحمض النووي يكرر تسلسل "TGCT" في جينوم أسماك الزرد تخضع لتعديل يسمى المثيلة ، والذي قد يغير شكل أو نشاط الحمض النووي المحيط. الدراسة التي نُشرت في Nucleic Acids Research وأجريت بالتعاون مع جامعة كوين ماري في لندن ، يمكن أن تؤدي إلى تطوير نماذج تجريبية جديدة لدراسة كيفية تأثير تعديلات الحمض النووي على التطور البشري والامراض.
"لقد كشفنا عن شكل جديد من مثيلة الحمض النووي في أسماك الزرد في تسلسل TGCT ، والأهم من ذلك ، الإنزيم الذي يُجري التعديل" ، كما يقول الدكتور بوجدانوفيتش ، الذي يرأس مختبر Epigenomics التنموي في Garvan وكبير الباحثين في كلية التكنولوجيا الحيوية و العلوم الجزيئية الحيوية ، جامعة نيو ساوث ويلز سيدني. "تفتح هذه النتائج المجال لإمكانيات جديدة في دراسة الإيبيجينوم - الطبقة الإضافية من التعليمات على الحمض النووي التي تغير كيفية قراءة الجينات - وتفهم كيف يمكن أن تكون ذات صلة سريريًا."
البصمات المخفية
جميع الأنواع التي تحتوي على الحمض النووي - من النباتات إلى البشر - تقوم أيضًا بتعديله عن طريق ربط جزيئات تسمى مجموعات الميثيل.
"مثيلة الحمض النووي أمر حيوي للوظيفة الخلوية ، حيث إنها تتحكم في الجينات التي يتم تشغيلها وإيقافها" ، كما يوضح المؤلف الأول للورقة ، طالب الدكتوراه سام روس. "هذا هو السبب في أن الخلايا في أجسامنا يمكن أن تؤدي وظائف مختلفة إلى حد كبير ، على الرغم من وجود حمض نووي متطابق تقريبًا."
هناك أربعة أحرف "أساسية" تشكل الحمض النووي - C و G و T و A. في الفقاريات ، تحدث المثيلة غالبًا عندما يتبع الحرف G حرف C ("CG") ، ولكن هناك بعض الاستثناءات. أحد الأمثلة على ذلك هو المثيلة في مواقع غير CG في خلايا الدماغ البشري ، والتي تم ربط انحرافات منها بمتلازمة ريت ( Rett) ، وهو اضطراب وراثي يضعف النمو والحركة والكلام عند الأطفال.
لمزيد من التحقيق في مثيلة غير CG ، أجرى الباحثون تنميطًا شاملاً لجينوم الزرد ، وهو كائن فقاري هو قريب تطوري بعيد للإنسان ويشارك في 70٪ من جيناتنا ، مما يجعله نموذجًا مفيدًا لدراسة تأثيرات على جينات الإنسان.
اكتشف الفريق أن المثيلة حدثت حيث ظهر تسلسل "TGCT" عدة مرات ، قريبًا من بعضه البعض.
يقول الدكتور بوجدانوفيك: "لقد انبهرنا برؤية مستويات المثيلة عند تكرار TGCT أعلى من أي مثيلة غير CG لوحظت سابقًا في غالبية أنسجة الفقاريات البالغة". "علاوة على ذلك ، فإن هذه المثيلة كانت موجودة عند مستويات عالية في الحيوانات المنوية والبويضة ، وغائبة في البويضة المخصبة ، ثم ظهرت مرة أخرى في الجنين النامي ، ووصلت إلى أعلى مستوياتها في الأنسجة البالغة مثل المخ والغدد التناسلية. بينما لم نقم بذلك بعد. تكشف كيف يغير هذا التعديل التعبير الجيني ، نعتقد أن مثيلة TGCT مرتبطة بـ "إيقاظ" الجينوم الجنيني في أسماك الزرد ".
إمكانات جديدة لدراسة المرض
كشف الباحثون كذلك أن الإنزيم Dnmt3ba كان مسؤولاً عن تكرارات ميثيل TGCT في جينوم الزرد.
"في حين أنه من غير الواضح ما إذا كان هناك تعديل مشابه يحدث في الحيوانات على نطاق أوسع ، فإن اكتشافنا في الزرد مهم ، لأنه يعني أنه يمكننا البدء في التلاعب بشكل انتقائي بهذا الشكل غير النمطي من المثيلة في كائن نموذجي. وهذا يعني أنه يمكننا تغيير مستويات Dnmt3ba حتى نرى ما سيحدث عندما نزيل شكلاً واحدًا فقط من المثيلة ، وليس آخر "، كما يقول الدكتور بوجدانوفيتش.
يقول الدكتور بوجدانوفيتش: "يمكن أن يسهل هذا فهمنا إلى حد كبير لكيفية تأثير التغيرات في أنماط المثيلة غير النمطية على أنسجة معينة مثل الدماغ ، لاكتساب مزيد من الأفكار حول الآليات الجزيئية لاضطرابات النمو العصبي".
"نأمل أن تساعدنا النتائج التي توصلنا إليها في تطوير نماذج تجريبية جديدة يمكن استخدامها لدراسة علم التخلق بطريقة لم تكن ممكنة حتى الآن.".
المصدر