به‌تازگی تحقیقی که در مجله‌ی علمی «Nature» در تاریخ ۱۴ دسامبر (۲۳ آذر) منتشر شده، بخش کوچکی از «ژنوم تاریک» یا ۹۸ درصد از ژنوم انسان که عملکرد بیولوژیکی‌اش تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است را آشکار می‌کند. در این تحقیق، یک تیم بین‌المللی بین‌رشته‌ای موفق به گزارش اولین تصاویر با وضوح بالا و جزئیات ساختاری یک عنصر ژنتیکی به نام LINE-1 شد که خود را وارد ژنوم انسان می‌کند و در بیماری‌هایی مانند سرطان، اختلالات خودایمنی، تخریب عصبی و حتی پیری نقش دارد. برای آشنایی بیشتر با انگل ژنتیکی باستانی LINE-1 که در تحقیقات جدید دانشگاه آلبرتا موردتوجه قرار گرفته است، با اِروتِک در ادامه همراه باشید.
پرده‌برداری از ساختار و تأثیر انگل ژنتیکی LINE-1
عنصر ژنتیکی LINE-1 در این مقاله به‌عنوان یک «انگل ژنتیکی باستانی» با نزدیک به ۱۰۰ نسخه‌ی فعال بالقوه در هر فرد توصیف شده است. به این نکته نیز باید توجه داشت که فعالیت LINE-1 اغلب با بیماری ارتباط دارد.
برخلاف DNA که اول اسید ریبونوکلئیک یا آراِن‌اِی (RNA) و بعد پروتئین‌ها را می‌سازد، ژن‌های انتقالی و رتروترانسپوزون‌هایی مثل LINE-1 این مسیر را برعکس طی می‌کنند و از آران‌ای، DNA می‌سازند و سپس آن را وارد ژنوم می‌کنند. آنزیمی که برای این فرآیند موردنیاز است نیز آنزیم رونوشت‌بردار معکوس LINE-1 یا «LINE-1 RT» نامیده می‌شود. ماتیاس گوت (Matthias Götte)، استاد و رئیس دپارتمان میکروبیولوژی پزشکی و ایمونولوژی در دانشگاه آلبرتا کانادا در این رابطه همراه با هشت نویسنده‌ی همکار خود توضیح داد:
«رتروترانسپوزون‌ها اغلب به‌عنوان «ژن‌های پرشی» مورداشاره قرار می‌گیرند که خود را با مکانیزم کپی و پیست کردن به کروموزوم‌های ما وارد می‌کنند. برای این مقاله، مراحل اساسی این فرآیند را کشف کردیم که می‌تواند ما را به راه‌هایی برای مهار آنزیم و در نهایت درمان آن بیماری‌ها هدایت کند.»
تلاش‌ها و یافته‌های مشارکتی
این تیم، محققانی از مؤسسات مختلفی در آمریکا و اروپا را شامل می‌شد و همچنین با شرکای بیوتکنولوژی همکاری به عمل آمده بود. آزمایشگاه گوت تنها همکار کانادایی این تحقیق به حساب می‌آمد که توسط محققین دانشکده پزشکی هاروارد و شرکت بیوتکنولوژی «ROME Therapeutics» مستقر در بوستون هدایت می‌شد. این محققان درباره‌ی دستاورد جدیدشان بیان کردند:
«تحلیل‌های یکپارچه‌ی ما، عملکرد درونی ماشینی مولکولی را به نمایش می‌گذارد که تقریباً نیمی از ژنوم انسان را نوشته است. درک ساختار و عملکرد LINE-1 هم در تکامل و هم به‌شکل فزاینده‌ای در بیماری‌های انسانی اهمیت دارد.»
آزمایشگاه گوت بسیاری از داده‌های بیوشیمیایی این مقاله را ارائه کرده است. ماتیاس گوت در این زمینه توضیح می‌دهد:
«ما آنزیم رونوشت‌بردار معکوس LINE-1 را در آزمایشگاه فشرده‌سازی و خالص کردیم و سپس آزمایش‌های بیوشیمیایی انجام دادیم تا دریابیم چگونه [این عنصر ژنتیکی]، DNA جدید را از RNA سنتز کرده و آن را دوباره به ژنوم وارد می‌کند.»
ماتیاس گوت، متخصص پلیمرازها و آنزیم‌های رونوشت‌بردار معکوس یا موتورهای تکثیر ویروس‌هایی مانند HIV و هپاتیت سی (HCV) است. این استاد دانشگاه آلبرتای کانادا، در ادامه تمرکز خود را صرف پتانسیل‌های اپیدمی بالا مانند ابولا، لاسا و کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ (SARS-CoV-2) می‌کند:
«ما شباهت‌هایی را بین آنزیم رونوشت‌بردار معکوس LINE-1 و HIV-1 شناسایی کردیم، اما تفاوت‌هایی نیز وجود داشت و این به ما امکان می‌دهد تا داروهایی را تولید کنیم که مختص این آنزیم خاص LINE-1 هستند. این یک تلاش تیمی بزرگ با زیست‌شناسان ساختاری در سطح جهانی بود و به همین دلیل، علم پشت آن بسیار استثنایی است. درمان‌های مؤثر برای بیماری‌های مهم انسانی تنها می‌تواند با یک پایه‌ی علمی بسیار قوی توسعه یابد.»
گوت پیش از این با یک تیم علمی مشابه برای انتشار تحقیقاتی درباره‌ی آنزیم رتروویروس (Retrovirus) درون‌زاد انسانی تیپ K که در بیماری نقش دارد، همکاری کرده بود. این محقق، از اگور چسنوکوف (Egor Tchesnokov) به‌خاطر انجام چهار سال آزمایش برای این مقاله‌ی جدید تشکر کرده و ابراز نموده که او، سپاس‌گزار تلاش‌های چسنوکوف در آزمایشگاه است. در پایان باید اشاره داشت که این پروژه و تحقیق گوت توسط کمپانی بیوتکنولوژی «ROME Therapeutics» حمایت شده و این شرکت، هزینه‌های مشاوره‌ی گوت را نیز پرداخت کرده است.
منبع: SciTechDaily
