آیا می توانیم بیشتر زنده بمانیم؟

تصویر ژنتیک تلومر DNA

محققین ساختار جدیدی را در تلومر DNA کشف کرده اند که می تواند کلید عمر طولانی تر باشد.

 محققین به کمک علم فیزیک و یک آهنربای کوچک، موفق به کشف ساختار جدیدی از تلومر DNA شده اند؛  بسیاری از دانشمندان، تلومر ها  را راهی برای عمر طولانی تر می دانند. آن ها  از ژن ها  در برابر آسیب ها محافظت می کنند؛ ولی  با هر تقسیم سلولی کمی کوتاه تر می شوند و اگر به میزان زیادی کوتاه شوند، سلول مورد نظر از بین می رود.

  این کشف موفقیت آمیز به ما در درک فرایند پیری و بیماری کمک می کند. معمولا وقتی صحبت از DNA می شود، علم فیزیک جزو نخستین رشته هایی نیست که به ذهن ما خطور می کند! اما با این وجود John van Noort از موسسه فیزیک لیدن (LION) هلند، از دانشمندانی است که موفق به کشف ساختار جدیدی در DNA شد و به عنوان یک بیوفیزیکدان،  از روش ها و متدهای فیزیکی  برای انجام آزمایش های بیولوژیکی استفاده نمود.  این مسئله توجه زیست شناسان دانشگاه Nanyan سنگاپور را  نیز به خود جلب کرد؛  از او خواسته بودند تا در مطالعه ساختار تلومر های DNA به آنها کمک کنند.

 نتایج این مطالعه در ۱۴ سپتامبر  در مجله علمی Nature منتشر شد..

رشته مهره

 هر سلول از بدن ما حاوی کروموزوم هایی است که در برگیرنده ژن های ما هستند؛ این ژن ها ویژگی های ما را تعیین می کنند (مثلا تعیین می کنند که ما شبیه به چه چیزی هستیم). در بخش انتهای هر کروموزوم تلومرها قرار دارند که  موجب محافظت کروموزوم ها از آسیب میشوند. آنها شبیه نوک قلاب مانند و پلاستیکی انتهای بند کفش هستند.

سلول، کروموزوم و تلومرها  منبع: دانشگاه لیدن

 به دلیل اینکه طول DNA مابین دو تلومر به ۲ متر می رسد، باید برای اینکه  در سلول جای گیرد، تا شوند و این امر با پیچ و تاب خوردن به دور بسته های پروتئینی حاصل می شود. به طوری که DNA و پروتئین ها نوکلئوزوم نامیده می شوند.

یک نوکلئوزوم، یک تکه DNA آزاد و متصل نشده و … به شکل رشته ای از مهره ها به طور متوالی مرتب شده اند؛ سپس این رشته ها بیشتر  پیچ و تاب می خورند و تا می شوند. 

 نحوه  این پیج و تاب خوردگی  به دانه های روی هر رشته و DNA بین نوکلئوزوم ها وابسته است.

سه ساختار مختلف DNA

شکل ۲: سه ساختار مختلف DNA/ دانشگاه لیدن

دو ساختار بعد از تا شدن،  ایجاد میشود که دانشمندان آنها را قبلا شناسایی کرده بودند؛ در یکی از آنها دو مهره مجاور بهم متصل می شوند و DNA آزاد بین آنها آویزان می ماند(شکل ۲ A).

 اگر DNA بین دو مهره کوتاه باشد، دیگر مهره ها  نمی توانند در  مجاور هم قرار گیرند و به صورت دو پشته، پهلو به پهلوی هم قرار می گیرند(شکل ۲B).

 در مطالعه ای، ساختار تلومری دیگری توسط Van Noort و همکارانش کشف شد؛  در این ساختار کشف شده، نوکلئوزوم ها بسیار بهم نزدیک تر هستند و DNA آزادی بین مهره ها وجود ندارد و در نهایت یک مارپیچ یا حلقه بزرگ از DNA ایجاد می شود(شکل ۲C).

آهن ربا

دستگاه جدیدی  با استفاده از ترکیب میکروسکوپ الکترونی و  طیف‌سنجی نیروی مولکولی ساخته شده است.  تکنیک اخیر از آزمایشگاه Van Noort’  نشات گرفته است.  یک انتهای DNA به یک اسلاید شیشه ای وصل شده و انتهای دیگر آن به یک توپ مغناطیسی کوچک وصل شده است؛ سپس یک مجموعه از آهنرباهای قوی در بالای این توپ مغناطیسی کوچک قرار می گیرد و سبب جدا شدن این رشته مروارید می شود. به وسیله اندازه گیری نیروی مورد نیاز برای جداسازی این مهره ها می توان اطلاعات بیشتری را راجع به نحوه تا شدن این رشته ها بدست آورد. محققان سنگاپوری برای بدست  آوردن تصاویر بهتر از یک میکروسکوپ  الکترونی استفاده کردند.

بلوک های ساختمانی

Van Noort می گوید:” ساختار، هدف نهایی و مقدس بیولوژی مولکولی است.”  اگر ما  ساختار مولکول ها را بشناسیم، می توانیم بینش بیشتری راجع به نحوه روشن و خاموش شدن ژن ها یا نحوه واکنش آنزیم ها با تلومر در سلول بدست آوریم  یا به طور مثال با دانستن ساختار مولکول ها، می توانیم به چگونگی کپی شدن DNA یا ترمیم آن پی ببریم.  کشف ساختار  تلومریک جدید درک ما را از بلوک های ساختمانی بدنمان ارتقا می دهد  و در نهایت به ما در مطالعه فرایند پیری و بیماری هایی مانند سرطان، کمک می کند؛ همچنین ما را در تولید داروهایی  برای مبارزه با آنها یاری می دهد.

تصویر تلومر

یک تلومر، توالی تکرار شونده از DNA است که در ناحیه انتهای کروموزوم ها قرار دارد.  تلومرها از انتهای کروموزوم در برابر ساییدگی و در هم پیچیدگی آنها محافظت می کنند. در هر بار تقسیم سلولی، طول تلومر ها کمی کوتاه تر می شود  و در نهایت آنقدر کوتاه می شوند که دیگر آن سلول توانایی تقسیم سلولی موفقیت آمیز را  از دست می دهد و می میرد.

منبع: National Human Genome Research Institute, NIH

منابع

Reference: “Columnar structure of human telomeric chromatin” by Aghil Soman, Sook Yi Wong, Nikolay Korolev, Wahyu Surya, Simon Lattmann, Vinod K. Vogirala, Qinming Chen, Nikolay V. Berezhnoy, John van Noort, Daniela Rhodes and Lars Nordenskiöld,

پیام بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *