کشف حلقه‌زنی سه‌بعدی DNA در جِلی‌ماهی‌های باستانی!

مطالعه‌ای جدید در Nature نشان می‌دهد کنترل بلندبرد ژن‌ها با حلقه‌زنی سه‌بعدی DNA حدود ۶۵۰-۷۰۰ میلیون سال پیش در اجداد نخستین جانوران، در جِلی‌ماهی‌های باستانی پدیدار شد.

به گزارش مجله خبری نگار/ایمنا و به نقل از ساینس دیلی، کنترل دقیق زمان و مکان بیان ژن‌ها برای حیات ضروری است. در ساده‌ترین ارگانیسم‌های تک‌سلولی، این کنترل بیشتر از طریق سویچ‌های نزدیک به توالی ژن انجام می‌شود، اما مهار‌های دوربرد (distal regulation) با حلقه‌سازی سه‌بعدی DNA، امکان فعال یا غیرفعال‌سازی ژن از فاصله‌های ده‌ها هزار نوکلئوتید را فراهم می‌کنند. تاکنون تصور می‌شد این لایه پیچیده تنظیم ژنی در جد مشترک آخرین جانوران دوطرفه (بی‌لیتریا) حدود ۵۰۰ میلیون سال پیش پدید آمده باشد.

مطالعه‌ای مشترک از مرکز تنظیم ژنومی (CRG) و مرکز ملی آنالیز ژنومی (CNAG) با استفاده از روش Micro-C و نقشه‌برداری سه‌بعدی ژنوم در یازده‌گونه دیرین‌رتبه از جمله جِلی‌ماهی‌ها (همچون Mnemiopsis leidyi)، اسفنج‌ها، نپاتوه‌داران (Cnidaria) و پلاکوزوا، نشان داد حلقه‌سازی دوربرد ژنی ۱۵۰ میلیون سال زودتر از برآورد‌های قبلی پدیدار شده است. این حلقه‌ها، با نزدیک کردن نواحی دور از نقطه شروع ژن به هم، زمینه‌ای برای تولید انواع سلولی و بافت‌های تخصصی در نخستین جانوران چندسلولی فراهم آورده‌اند.

یانا کیم، نویسنده اول مقاله و پژوهشگر پسادکتری CRG می‌گوید: «این موجود اولیه توانست مجموعه ابزاری ژنتیکی خود را همچون یک چاقوی سوئیسی متعددکاربردی عمل دهد و با نوآوری در تنظیم ژن‌ها راه را برای تنوع زیستی هموار سازد. ما انتظار نداشتیم چنین پیچیدگی‌ای این‌قدر کهن باشد.»

در تحلیل داده‌های به‌دست‌آمده، حلقه‌های سه‌بعدی در ژنوم جِلی‌ماهی به‌تنهایی بیش از چهار هزار حلقه ثبت شد؛ در حالی که اندازه ژنوم این حیوان تنها حدود ۲۰۰ میلیون جفت‌باز است. مقایسه با ژنوم ۳.۱ میلیارد حرفی انسان که ده‌ها هزار حلقه دارد، اهمیت ابتکار دوربرد را نمایان می‌سازد.

یکی از نکات جالب کشف، نبود پروتئین CTCF -معمار اصلی حلقه‌ها در مهره‌داران- در این گونه‌های کهن بود. پژوهشگران به رهبری مارک مارتیرنوم دریافتند جِلی‌ماهی‌ها از پروتئینی هم‌خانواده با CTCF و با ساختاری متفاوت برای سازماندهی حلقه‌ها بهره می‌برند. این نتیجه نشان می‌دهد مسیر‌های تکاملی مستقلی برای دستیابی به همان راه‌حل سه‌بعدی تنظیم ژنی وجود داشته است.

این یافته‌ها نه‌تنها ایده‌های پیشین درباره چگونگی و زمان پدیدآمدن تنظیم دوربرد ژنی را دگرگون می‌کند، بلکه بینش‌های جدیدی را برای درک اصول بنیادی سازماندهی ژنوم و نقاط آسیب‌پذیر آن در بیماری‌های انسانی ارائه می‌دهد. پژوهشگران امیدوارند با گسترش این رویکرد به گونه‌های دیگر دیرین‌رتبه و تک‌سلولی‌های خویشاوند، بتوانند سیر تحولی این نوآوری مهم را کامل‌تر بازسازی کنند.

لینک کپی شد

اشتراک‌ گذاری