آخرین مطالب

تشکیل کارخانه های رونویسی شبیه تراکم مایعات است — ScienceDaily


برای سلول ها ضروری است که دقیقاً از کدام یک از ژن های متعدد ماده ژنتیکی خود استفاده می کنند. این کار در کارخانه های به اصطلاح رونویسی، خوشه های مولکولی در هسته انجام می شود. محققان موسسه فناوری کارلسروهه (KIT)، دانشگاه فردریش الکساندر ارلانگن-نورنبرگ (FAU) و مرکز فیزیک و پزشکی ماکس پلانک (MPZPM) اکنون دریافته اند که تشکیل کارخانه های رونویسی شبیه تراکم مایعات است. یافته‌های آنها درک علل بیماری‌ها را بهبود می‌بخشد و توسعه سیستم‌های ذخیره‌سازی داده‌های مبتنی بر DNA را پیش می‌برد. دانشمندان گزارش می دهند در زیست شناسی سیستم های مولکولی.

ماده ژنتیکی انسان حاوی بیش از 20000 ژن مختلف است. اما هر سلول تنها از بخشی از اطلاعات ذخیره شده در این ژنوم استفاده می کند. از این رو، سلول ها باید دقیقاً کنترل کنند که از کدام ژن استفاده می کنند. در غیر این صورت، سرطان یا اختلال رشد جنین ممکن است ایجاد شود. کارخانه های به اصطلاح رونویسی نقش اصلی را در انتخاب ژن های فعال دارند. لنارت هیلبرت توضیح می دهد: “این کارخانه ها خوشه های مولکولی در هسته هستند که انتخاب صحیح ژن های فعال و بازخوانی توالی آنها را در یک مکان مرکزی ترکیب می کنند.” استاد جوان زیست شناسی سیستم ها/بیوانفورماتیک در موسسه جانورشناسی (ZOO) KIT همچنین سرپرستی یک گروه کاری در موسسه سیستم های بیولوژیکی و شیمیایی KIT — پردازش اطلاعات بیولوژیکی (IBCS-BIP) را بر عهده دارد.

راه اندازی و در عرض چند ثانیه شروع کنید

برای چندین دهه، زیست شناسان سلولی و مولکولی چگونگی راه اندازی و راه اندازی کارخانه های رونویسی را در عرض چند ثانیه بررسی کرده اند. نتایج به‌دست‌آمده تا کنون نشان‌دهنده ارتباط فرآیندهای شناخته شده از پلیمرهای صنعتی و فنی و مواد مایع است. تحقیقات فعلی بر جداسازی فاز به عنوان یک مکانیسم مرکزی تمرکز دارد. در زندگی روزمره، هنگام جداسازی روغن از آب، می توان جداسازی فاز را مشاهده کرد. با این حال، هنوز مشخص نشده است که چگونه جداسازی فاز دقیقاً به راه اندازی کارخانه های رونویسی در سلول های زنده کمک می کند.

محققان موسسه سیستم های بیولوژیکی و شیمیایی KIT (IBCS)، موسسه جانورشناسی (ZOO)، موسسه فیزیک کاربردی (APH) و موسسه فناوری نانو (INT)، با همکاری دانشمندان FAU و MPZPM در ارلانگن و دانشگاه ایلینوی در Urbana-Champaign/USA، اکنون یافته‌های جدیدی در مورد شکل‌گیری کارخانه‌های رونویسی به دست آورده‌اند: شبیه تراکم مایعات است. این در گزارش شده است زیست شناسی سیستم های مولکولی. اولین نویسندگان همکار آگنیسکا پانچولی از IBCS-BIP و ZOO و تیم کلینگبرگ از FAU و MPZPM هستند.

جدیدترین میکروسکوپ نوری همراه با شبیه سازی های کامپیوتری

محققان در انتشارات خود اشاره می کنند که تراکم برای تشکیل کارخانه های رونویسی شبیه شیشه ها یا پنجره های بخار شده است. مایع فقط در حضور یک سطح پذیرنده متراکم می شود، اما سپس بسیار سریع. در سلول زنده، مناطق مشخص شده ژنوم به عنوان سطوح تراکم استفاده می شود. نواحی پوشش داده شده با مایع امکان چسبندگی توالی های ژنی مرتبط و مولکول های اضافی را فراهم می کند که در نهایت ژن های چسبنده را فعال می کنند. این یافته ها با همکاری بین رشته ای به دست آمد. جنین های گورخرماهی با جدیدترین میکروسکوپ های نوری ساخته شده توسط رئیس پروفسور گرد اولریش نینهاوس در APH مورد مطالعه قرار گرفتند. سپس این مشاهدات به شبیه‌سازی‌های کامپیوتری در کرسی ریاضیات FAU به ریاست پروفسور واسیلی زابوردایف مرتبط شد. ترکیب مشاهدات و شبیه‌سازی‌ها، فرآیند تراکم را قابل تکرار می‌کند و توضیح می‌دهد که چگونه سلول‌های زنده می‌توانند کارخانه‌های رونویسی را به سرعت و با اطمینان راه‌اندازی کنند.

درک جدید از مایعات متراکم در سلول های زنده اخیراً منجر به رویکردهای کاملاً جدیدی برای درمان سرطان و بیماری های سیستم عصبی شده است. این رویکردها اکنون توسط استارت آپ هایی که داروهای جدید تولید می کنند دنبال می شوند. سایر فعالیت های تحقیقاتی بر استفاده از توالی های DNA به عنوان سیستم های ذخیره سازی داده های دیجیتال متمرکز است. در همین حال، امکان سنجی اصولی سیستم های ذخیره سازی داده مبتنی بر DNA توسط چندین گروه کاری نشان داده شده است. ذخیره سازی قابل اعتماد و خواندن اطلاعات در چنین رسانه های ذخیره سازی DNA هنوز چالش های بزرگی را نشان می دهد. لنارت هیلبرت می‌گوید: “کار ما نشان می‌دهد که سلول بیولوژیکی چگونه چنین فرآیندهایی را سریع و قابل اطمینان سازمان‌دهی می‌کند. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری و مفاهیم عملکردی توسعه‌یافته توسط ما می‌توانند مستقیماً به سیستم‌های DNA مصنوعی منتقل شوند و می‌توانند از طراحی آنها پشتیبانی کنند.”

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط موسسه فناوری کارلسروهه. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.