DNA چطور پیچ می‌خوره؟ 🌀 کشف جدید درباره موتورهای مولکولی و کروموزوم‌ها!

یه کشف باحال از رفتار موتورهای مولکولی توی کروموزوم‌ها

دانشمندا تو مؤسسه‌ی کاولی دانشگاه فناوری دلفت و مرکز زیست‌شناسی وین، یه چیز جدید از موتورهای مولکولی که کروموزوم‌های مارو می‌سازن، فهمیدن. شش سال پیش، اینا فهمیده بودن این پروتئین‌های موتوری، که اسمشون SMC هست، حلقه‌های بلند و درازی تو DNA ما درست می‌کنن. حالا، فهمیدن این موتورها، یه پیچ و تاب خفن هم به این حلقه‌ها اضافه می‌کنن. این کشفیات بهمون کمک می‌کنه که ساختار و کارکرد کروموزوم‌هامون رو بهتر بشناسیم. بعلاوه، نکته‌های مهمی در مورد این که چطور مشکل پیدا کردن تو حلقه‌سازی DNA پیچیده، رو سلامتیمون اثر می‌ذاره، دستگیرمون می‌کنه؛ مخصوصاً تو بیماری‌های رشدی مثل کوهزینوپاتی‌ها این قضیه مهمه. دانشمندا نتایجشون رو تو مجله‌ی Science Advances چاپ کردن.

دردسرهای سلول‌های ما

فکر کن بخوای دو متر طناب رو تو یه فضای خیلی کوچیک‌تر از نوک سوزن جا بدی — این یه مشکل جدیه که هر سلول بدن تو موقع بسته‌بندی DNA تو هسته‌ی کوچولوش باهاش روبرو می‌شه. طبیعت برای این کار راه‌های باهوشی رو به کار می‌بره، مثل پیچوندن DNA به شکل حلقه‌های درهم و پیچیده که بهشون می‌گن سوپرکویل (برای دیدن، به عکس‌ها نگاه کنین) و پیچوندنش دور پروتئین‌های مخصوص تا فشرده بشه.

حلقه‌های ریز DNA و تنظیم کارکرد کروموزوم‌ها

البته، فقط فشرده کردن کافی نیست. سلول‌ها باید ساختار کروموزوم‌ها رو طوری تنظیم کنن که بشه ازشون استفاده کرد. مثلاً، وقتی لازمه به اطلاعات ژنتیکی دسترسی داشته باشیم، DNA باید باز بشه. به خصوص وقتی موقع تقسیم سلول می‌رسه، DNA اول باید باز بشه، بعد کپی بشه و بعد درست و حسابی به دو تا سلول جدید بره. ماشین‌های پروتئینی ویژه‌ای، به اسم کمپلکس SMC (نگهدارنده‌ی ساختار کروموزوم‌ها) تو این فرایندها نقش خیلی مهمی دارن.

کشف‌های جدید درباره پروتئین‌های SMC و نقششون تو DNA

چند سال پیش، دانشمندا تو دانشگاه دلفت و جاهای دیگه فهمیدن که پروتئین‌های SMC مثل موتورهای مولکولی عمل می‌کنن؛ یعنی حلقه‌های بلندی تو DNA می‌سازن و این حلقه‌ها، کلید تنظیم کارکرد کروموزوم‌ها هستن.

یه پیچ و تاب نو تو تحقیقات

تو آزمایشگاه سیس دکر تو دانشگاه TU Delft، پژوهشگرهای پسا دکترا به اسم‌های ریچارد یانیسن و رومن باث، یه سری سرنخ پیدا کردن که به حل این معما کمک می‌کنه. اینا یه روش جدید برای استفاده از “انبرک‌های مغناطیسی” درست کردن که بهشون این امکان رو می‌ده که مراحل حلقه‌زنی پروتئین‌های SMC رو تو DNA ببینن.

نکته‌ی مهمش اینه که تونستن بفهمن پروتئین SMC باعث تغییر تو چرخش DNA می‌شه یا نه. خیلی جالب بود، این تیم فهمید که این پروتئین این کار رو می‌کنه: پروتئین SMC انسانی به اسم کاهسین نه تنها DNA رو به شکل حلقه درمی‌آره، بلکه DNA رو به طور چپ‌گرد به اندازه‌ی ۰.۶ دور تو هر مرحله از درست کردن حلقه می‌چرخونه.

نگاهی به تکامل پروتئین‌های SMC

علاوه بر این، تیم فهمید این کار چرخوندن فقط مخصوص آدما نیست. پروتئین‌های SMC مشابه تو مخمر هم همین‌طوری رفتار می‌کنن. جالب اینه که انواع مختلف پروتئین‌های SMC از انسان و مخمر، یه اندازه می‌چرخونن—تو هر مرحله از درآوردن DNA حلقه، اونو ۰.۶ بار می‌چرخونن. این نشون می‌ده که ساز و کار درآوردن حلقه و چرخوندن DNA تو طول زمان‌های خیلی زیاد تو تکامل ثابت مونده.

فرقی نداره DNA تو آدما، مخمر یا هر سلول دیگه‌ای حلقه بشه — طبیعت از همون استراتژی استفاده می‌کنه.

سرنخ‌های کلیدی

این یافته‌های جدید، سرنخ‌های اساسی برای فهمیدن ساز و کار مولکولی این نوع جدید از موتورها به ما می‌دن. بعلاوه، نشون می‌دن که حلقه‌زنی DNA، رو وضعیت فوق‌چرخش کروموزوم‌هامون هم اثر داره، که مستقیماً روی چیزایی مثل بیان ژن تأثیر می‌ذاره. در نهایت، این پروتئین‌های SMC با بیماری‌های مختلفی مثل سندرم کُرنیلیا د لنگ در ارتباط هستن و درک بهتر این فرایندها برای پیدا کردن ریشه‌های مولکولی این بیماری‌های جدی خیلی مهمه.