RNA یا DNA ؟

بازیگر همه کاره زیست شناسی مولکولی
دی ان ای برای دهه های متمادی ستاره آسمان زیست شناسی مولکولی بوده است. اما با درک اهمیت و توانایی آر ان ای که برای مدتی مدید فقط به عنوان نسخه بردار ژن های موجود در مارپیچ دوگانه معروف شناخته می شد، می بایست صحنه را روز به روز بیشتر با آر ان ای به اشتراک گذارد.
از نقطه نظر آر ان ای، دی ان ای تنها یک بایگانی غیرفعال اطلاعات است، یک دفترچه تلفن کندذهن. حال آنکه این آر ان ای است که شماره ها را بازیابی می کند، ارتباطات را برقرار می سازد و تعیین می کند که هر ارتباط چه مدت به طول انجامد. زیست شناسی به نام سوزان گتزمن از موسسه ملی سرطان در شعاری در یکی از اسلایدهای خود که در سمپوزیومی در آزمایشگاه «کلد اسپرینگ هاربر» در لانگ ایلند ارائه کرده، گفته است: «هرکاری که دی ان ای انجام دهد، آر ان ای آن را بهتر انجام می دهد.»
در گذشته آر ان ای تا این اندازه مورد احترام و توجه نبود. در زیست شناسی با قطعیت چنین گفته می شد که دی ان ای، آر ان ای پیامبر و آر ان ای پیامبر پروتئین ها را می سازد و پروتئین ها نیز هر آنچه را که لازم است در سلول انجام شود، انجام می دهند.
اگرچه هنوز در این باره چالشی جدی صورت نگرفته است، اما پس از انفجار اطلاعات مربوط به آر ان ای تنظیم کننده که نوع متفاوتی از آر ان ای بوده و توسط سلول های حیوانات، گیاهان و ویروس ها تولید می شود، به نظر می رسد این عقیده از جامعیت کمتری برخوردار باشد.
آر ان ای تنظیم کننده در حال تبدیل شدن به بازیگر اصلی در برخی از حیاتی ترین فعالیت های سلول است. این آر ان ای یکپارچگی دی ان ای را در تخمک و اسپرم – که اطلاعات مربوط به توارث را به نسل بعدی انتقال می دهند- تحقق می بخشد. این آر ان ای می تواند در تعیین اینکه چه ژن هایی برای هر نوع سلول قابل دسترسی هستند، کمک کننده باشد. این یک انتخاب اساسی برای حیواناتی است که بدن آنها از سلول های متعدد تشکیل شده است و برای ایجاد سلول های کبدی و مغزی نیاز به بازخوانی مجموعه های جداگانه ای از ژن ها دارند. این امر موجب هماهنگی ژن هایی می شود که تحت کنترل سیستم های متفاوت عمل می کنند اما نیاز دارند که در پاسخ به استرس ناگهانی هماهنگ با یکدیگر کار کنند.
در ده سال اخیر با کشف گروهی از مولکول های آران ای کوتاه که آر ان ای های خاموش کننده نام گذاری شده اند و نیز گروهی دیگر که از آنها به میکروآر ان ای یاد می شود، نقش تازه آر ان ای تنظیم کننده پدیدار شد. این دو گروه ویژگی های مشترک زیادی دارند. هر دو آنها از ژن های کوتاه و یا قطعاتی از دی ان ای تشکیل شده اند. کار هر دو آنها همانگونه که پژوهشگران دریافته اند، با آر ان ای پیامبر متفاوت است.
به وسیله ژن های کدکننده پروتئین، ژن های دی ان ای به شکل آر ان ای نسخه برداری می شوند. این آر ان ای پیامبر پس از پردازش، به واحدهای سازنده پروتئین در سلول وارد می شود. در اینجا اطلاعات آن برای ساختن نوع خاصی از مولکول پروتئین مورد استفاده قرار می گیرند.
در مورد آر ان ای تنظیم کننده نسخه آر ان ای تهیه شده از روی ژن ها به وسیله آنزیم های سه گانه ای پردازش می شود. نتیجه این امر انبوهی از قطعات آر ان ای است که برخی از آنها در حدود بیست واحد یا بیشتر طول دارند.
به رغم کوتاهی، این بریده های آر ان ای به اندازه کافی طویل هستند که با توالی های خاص واحدهای آر ان ای در بسیاری از آر ان ای های پیامبر درون سلول جور دربیایند.
زمانی که بریده های آر ان ای با آر ان ای پیامبر جفت می شوند، میکروآر ان ای ها فعالیت آر ان ای پیامبر را مهار کرده و آر ان ای های خاموش کننده اهداف آر ان ای پیامبر را تخریب می کنند. این بدان معنی است که تعداد پروتئین های تولید شده در درون سلول به شکل قابل ملاحظه ای کاهش یافته و یا به صفر می رسد.
پژوهشگران در حین تحقیق در مورد چگونگی کار کردن آر ان ای تنظیم کننده، با مشکلات جدیدی مواجه می شوند. یکی از کارهایی که می بایست انجام شود، فهرست کردن آر ان ای های تنظیم کننده موجود در انواع متفاوت سلول ها است. به گفته دکتر دیوید بارتل از ام آی تی انسان ها بیش از ۴۰۰ ژن میکروآر ان ای دارند. این عدد در کرم های گرد ۱۱۱ و در نوعی گیاه خردل ۱۳۳ است. اگرچه تعداد ۴۰۰ ژن میکروآر ان ای در قیاس با ۲۵هزار ژن کد کننده پروتئین که در سلول های انسانی وجود دارند، کوچک به نظر می رسد، اما هر میکروآر ان ای می تواند با بسیاری از انواع آر ان ای پیامبر تداخل نماید. این امر یک قید و بند تکاملی را به تمامی آر ان ای های پیامبر درون سلول تحمیل کرده است، چرا که ژن هایی که نیازی ندارند پروتئین هایشان به وسیله میکروآر ان ای کنترل شود، می بایست از ایجاد توالی هایی که به وسیله آن شناسایی می شود، پرهیز کنند.
دکتر بارتل می گوید که وی و همکارانش تخمین می زنند بیش از یک سوم ژن های انسانی برای حفظ توالی آر ان ای های پیامبرخود که می تواند توسط آر ان ای تنظیم کننده کنترل شود، تحت فشار تکامل هستند و می بایست از ایجاد چنین توالی هایی خودداری کنند.
از آنجایی که آر ان ای های تنظیم کننده می توانند این همه آر ان ای پیامبر را در آن واحد تحت تاثیر قرار دهند، به نظر می رسد که نقش مهمی داشته باشند. آر ان ای تنظیم کننده به ویژه یکی از آنها که به آر ان ای برش دهنده نامیده می شود، در تخمک و اسپرم فعال است. این امر احتمالاً بدین دلیل است که می بایست دی ان ای اصلی را از تعرض ویروس ها و سایر عناصر مخرب مصون نگاه داشت.
آر ان ای های تنظیم کننده در تنظیم وضعیت کروماتین سلول نیز نقش دارند. کروماتین مجموعه ای از پروتئین های خاص حلقه ای است که هر مولکول دی ان ای در اطراف آن پیچیده شده است. کروماتین می تواند در وضعیت باز بوده و ژن های آن برای سلول قابل دسترسی باشند و یا بسته بوده و ژن های آن غیرفعال باشند. رابرت مارتینسن از آزمایشگاه «کلداسپرینگ هاربور» اخیراً دریافته است که برخلاف تمامی انتظارات، در کروماتین بسته برخی ژن ها به صورت فعال در حال ساختن نسخه های آر ان ای هستند. اینها همان ژن های آر ان ای خاموش کننده هستند. به گفته وی این امر چنین نشان می دهد که برای خاموش کردن دی ان ای می بایست ابتدا از آن نسخه برداری شود.
مارتینسن و دیگران شواهدی را گزارش کرده اند حاکی از این که نسخه های آر ان ای که از ژن های خاموش کننده تهیه می شوند در محل اولیه در دی ان ای باقی می مانند و آنزیم هایی را به کار می گیرند که کروماتین را فعال ساخته و سپس آن را خاموش می کنند. بنابراین به نظر می رسد محل ژن های آران ای موجود در رشته های دی ان ای در تعیین محلی که می بایست خاموش شود، نقش داشته باشند.
پرسش های بیشماری در مورد آر ان ای تنظیم کننده به وسیله گاری راوکان از بیمارستان عمومی ماساچوست مطرح شده است. دکتر راوکان که یکی از اولین ژن های آر ان ای را کشف کرده، فهرستی از ۲۳ مسئله را اعلام کرد که یادآور ۲۳ مسئله بسیار مهم ریاضی طرح شده توسط دیوید هیلبرت در سال ۱۹۰۰ است. دکتر راوکان معماهای ایجاد شده به وسیله آر ان ای تنظیم کننده را به سمپوزیوم ارائه کرد. یکی از دانشمندان حاضر در کنفرانس، جیمز دی واتسون، یکی از دو کاشف ساختار دی ان ای، یافته های جدید را یک انقلاب خواند.

پاسخ دهید

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