ردیابی طول عمر و عملکردهای بی شمار mRNA —

در دو مقاله جدید منتشر شده در هفته 17 ژانویه، آزمایشگاه Wendy Gilbert در Yale به چگونگی تولد mRNA ها و نحوه تنظیم تولید پروتئین در داخل سلول های ما پس از رسیدن به بلوغ اشاره می کند. این یافته‌ها نه تنها برای دستیابی به دوزهای مؤثر برای واکسن‌های جدید، بلکه برای کمک به تعیین ریشه‌های بیولوژیکی بسیاری از سرطان‌ها و بیماری‌ها نیز پیامدهایی دارند.

گیلبرت، دانشیار بیوفیزیک مولکولی و بیوشیمی، گفت: “این که بتوانیم ابتدا و انتهای این فرآیند را مطالعه کنیم، هیجان انگیز است.”

در کتاب‌های درسی زیست‌شناسی کلاسیک، سلول‌ها دقیقاً ژن‌های کدگذاری‌شده در DNA را به mRNA‌ها کپی یا رونویسی می‌کنند، که سپس این دستورالعمل‌ها را به ریبوزوم می‌رسانند، ماشینی در داخل سلول که پروتئین‌هایی را می‌سازد که تقریباً تمام عملکردهای زندگی را انجام می‌دهند. این نقش کلیدی که توسط mRNA ایفا می‌شود، این مولکول را برای دهه‌ها به یک هدف تحقیقاتی اصلی تبدیل کرده است، از جمله تحقیقاتی که منجر به توسعه سریع واکسن‌های mRNA در مبارزه با COVID-19 شد. واکسن‌های تولید شده توسط فایزر و مدرنا حاوی دستورالعمل‌های مبتنی بر mRNA برای سلول‌ها برای تولید پروتئین‌هایی هستند که پروتئین‌های سنبله را روی سطح ویروس SARS-Cov-2 تشخیص می‌دهند و آنها را به اهدافی برای تخریب توسط سیستم ایمنی تبدیل می‌کنند.

در حالی که RNA تنها از چهار باز یا نوکلئوتید تشکیل می شود، ساختار و عملکرد آن می تواند توسط برهمکنش های پیچیده بیوشیمیایی با سایر ترکیبات تغییر یابد. یکی از این ترکیبات که mRNA را تغییر می‌دهد، پسودوریدین است، ایزومری که حضور آن کلیدی برای اثربخشی واکسن‌های mRNA است. حتی قبل از همه‌گیری، آزمایشگاه گیلبرت وجود پسودوریدین را در mRNA سلولی طبیعی کشف کرد. در آن زمان، او کنجکاو شد که دقیقاً چگونه این تغییرات mRNA ایجاد می شود و چگونه بر عملکرد mRNA تأثیر می گذارد.

در یکی از مطالعات جدید، تیمی به رهبری نیکول مارتینز، یکی از همکاران فوق دکترا در آزمایشگاه گیلبرت، دریافتند که پسودوریدین نقش کلیدی در پیدایش mRNA ها دارد. این تیم دریافتند که پسودوریدین در مراحل اولیه تشکیل mRNA ها وجود دارد. آنها در 19 ژانویه در مجله Molecular Cell گزارش دادند که محققان شواهدی را کشف کردند که نشان می دهد این ماده ژنتیکی را هدایت می کند که mRNA ها را ایجاد می کند، که به نوبه خود فعالیت ژن را تنظیم می کند.

این یافته ها منشأ بیماری های مرتبط با انواع سودوریدین مانند میوپاتی میتوکندری، اختلالات گوارشی، ناتوانی ذهنی و مقاومت در برابر عفونت های ویروسی را روشن می کند. به عنوان مثال، چندین سرطان با سطوح بالای پسودوریدین مرتبط شده‌اند، که نشان می‌دهد اتصال معیوب mRNA‌ها ممکن است باعث تشکیل تومور و متاستاز سرطان شود.

در مقاله دوم، در 17 ژانویه در مجله منتشر شد سیستم های سلولیمحققان دانشگاه ییل بررسی کردند که چگونه ریبوزوم ها می دانند که از دستورالعمل های ژنتیکی که از mRNA ها دریافت می کنند، چه تعداد پروتئین تولید می کنند. برای این مطالعه، تیمی به سرپرستی راشل نیدرر، دانشمند تحقیقاتی مرتبط در آزمایشگاه گیلبرت، فناوری جدیدی به نام تحلیل مستقیم هدف‌گیری ریبوزوم (DART) برای یافتن عناصر تنظیم‌کننده‌ای که می‌توانند تولید پروتئین‌ها توسط ریبوزوم‌ها را تحریک و خاموش کنند، توسعه دادند. آنها گزارش می دهند که دستکاری چنین عناصری در mRNA ها – در این مورد، در مخمرها – به دانشمندان این امکان را می دهد که تولید پروتئین ها را تا هزار برابر تغییر دهند.

به گفته محققان، توانایی دستکاری دقیق تولید پروتئین، کاربردهای فوری در تنظیم دوز در واکسن‌های mRNA مانند واکسن‌هایی که برای مبارزه با کووید استفاده می‌شوند، دارد. کار آنها منجر به کمک 1.7 میلیون دلاری فایزر به آزمایشگاه گیلبرت و کارسون تورین، استادیار فیزیولوژی سلولی و مولکولی در ییل شد.

گیلبرت تاکید کرد، با این حال، این فناوری می تواند برای توسعه هر گونه درمان مبتنی بر پروتئین برای بسیاری از بیماری ها نیز به کار رود.

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه ییل. نوشته اصلی توسط بیل هاتاوی. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.