يضيء موضوع الحمض النووي البشري

طور باحثون في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو أطلس كروماتين أحادي الخلية للجينوم البشري. الكروماتين مركب من الحمض النووي والبروتين الموجود في الخلايا حقيقية النواة. تظهر أجزاء من الكروماتين في المكونات التنظيمية الجينية الرئيسية في هياكل مفتوحة داخل نوى خلية معينة. سيكون التحديد الدقيق لمناطق الكروماتين التي يمكن الوصول إليها في خلايا من أنواع مختلفة من الأنسجة البشرية خطوة مهمة في فهم دور المكونات التنظيمية الجينية (DNA غير المشفر) في صحة الإنسان أو المرض.

نُشرت النتائج على الإنترنت في عدد 12 نوفمبر 2021 يذهب.

بالنسبة للعلماء ، فإن ما يسمى بـ “كتاب الحياة” ، الجينوم البشري ، غير مكتوب إلى حد كبير. أو على الأقل غير مقروءة. قام العلم بترقيم (تقريبًا) جميع جينات تشفير البروتين اللازمة لتكوين إنسان ، ما يقرب من 20000+ ، ولم يبدأ هذا التقدير حقًا في شرح كيفية عمل عملية البناء بشكل صحيح أو في حالة حدوث المرض. ، يمكن أن تسوء.

قال بينج رين ، مدير مركز علم الوراثة ، أستاذ الطب الخلوي والجزيئي في جامعة كاليفورنيا في تشان: “تم ترتيب تسلسل الجينوم البشري منذ 20 عامًا ، لكن شرح معنى كتاب الحياة هذا لا يزال يمثل تحديًا”. زميل معهد لودفيج لأبحاث السرطان في مدرسة دييغو للطب وجامعة كاليفورنيا في سان دييغو.

“أحد الأسباب الرئيسية هو أن الغالبية العظمى من تسلسل الحمض النووي البشري ، أكثر من 98 في المائة ، غير مشفر بالبروتين ، وليس لدينا حتى الآن كتاب رموز جينية لإلغاء تأمين المعلومات المضمنة في هذه التسلسلات.”

بمعنى آخر ، يشبه الأمر معرفة عناوين الفصل ، لكن باقي الصفحات لا تزال فارغة.

تم توثيق محاولات ملء الفراغات على نطاق واسع في مبادرة دولية تسمى Encyclopedia of DNA Elements (Encode) ، والتي تتضمن أيضًا عمل Ren وزملائه. على وجه الخصوص ، لقد درسوا الدور والوظائف الكروماتينية، مركب من الحمض النووي والبروتينات التي تشكل الكروموسومات داخل الأجنة الخلايا حقيقية النواة.

يحتوي الحمض النووي على الآليات الجينية للخلية. تساعد البروتينات المهمة في الكروماتين ، والتي تسمى الهستونات ، على شد الحمض النووي في شكل صغير يلائم نواة الخلية. (تحتوي كل نواة خلية على ما يقرب من ستة أقدام من الحمض النووي وكل جسم بشري يحتوي على ما يقرب من 10 مليارات ميل). ترتبط التغييرات التي تشكل الحمض النووي إلى حزم كروماتين بتكاثر الحمض النووي والتعبير الجيني.

ثم العمل مع الفئرانووجه رين والمتعاونون انتباههم إلى أطلس الكروماتين أحادي الخلية في الجينوم البشري.

استخدموا تقديرات لأكثر من 600000 شخص الخلايا تم أخذ عينات من أنواع الأنسجة البشرية البالغة من العمر 30 عامًا من عدة متبرعين ، ثم تم دمجها مع بيانات مماثلة من 15 نوعًا من الأنسجة الجنينية ، مما يكشف عن ما يقرب من 1.2 مليون حالة مرشح cis-chromatin.العناصر التنظيمية 222 في أنواع مختلفة من الخلايا.

قال المؤلف المشارك سيباستيان بريسل “كان أحد التحديات الأولية هو تحديد أفضل ظروف الاختبار لهذه الأنواع المختلفة من العينات ، خاصة بالنظر إلى الحساسية للتركيب الفريد وتكامل كل نسيج”. علم الجينوم الخلوي في مركز جامعة كاليفورنيا في سان دييغو لعلم الوراثة ، وهو مركز أبحاث مشترك يجري البحوث.

المكونات التنظيمية لرابطة الدول المستقلة هي أجزاء من الحمض النووي غير المشفر تتحكم في نسخ الجينات المجاورة (نسخ جزء من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي). النسخ هو العملية الأساسية لتحويل المعلومات الجينية إلى أفعال.

قال المؤلف المشارك كايل جاي: “أثبتت الدراسات التي أجريت على مدى العقد الماضي أن الاختلافات في التسلسل غير المشفر في الحمض النووي هي المحرك الرئيسي للصفات الجينية المتعددة والأمراض مثل مرض السكري ومرض الزهايمر وأمراض المناعة الذاتية في البشر”. كولتون ، دكتوراه ، هو أستاذ مساعد في قسم طب الأطفال في كلية سان دييغو للطب في جامعة كاليفورنيا.

“النموذج الجديد الذي يمكن أن يساعد في تفسير كيفية مساهمة هذه الاختلافات غير المشفرة في المرض هو كيف تعطل هذه التغييرات التسلسلية وظيفة المكونات التنظيمية للنسخ وتؤدي إلى تنظيم التعبير الجيني في أنواع الخلايا المرتبطة بالأمراض ، مثل الخلايا العصبية والخلايا المناعية ، أو الخلايا الظهارية. ” شارك في تأليف كتاب الماجستير في الطب الجزيئي والطب الجزيئي المؤلف المشارك كاي زانغ ، دكتوراه. قالت. “ومع ذلك ، هناك عائق رئيسي أمام فتح وظيفة متغيرات المخاطر غير المحددة ، ومع ذلك ، عدم وجود خرائط خاصة بنوع الخلية للمكونات التنظيمية للنسخ. الجين البشري. ”

قال رن إن النتائج الجديدة تحدد 240 سمة متعددة الجينات وأنواع الخلايا المرتبطة بخصائص المرض للأمراض وتشير إلى مخاطر المتغيرات غير المشفرة.

“نأمل أن يساعدنا هذا المورد بشكل كبير في دراسة الآلية الأوسع للأمراض البشرية لسنوات عديدة قادمة.”

قال بريسيل إن أطلس الكروماتين سيسمح للمجتمع العلمي بالكشف عن الاختلافات البيئية المحددة للأنسجة لأنواع الخلايا التي تسكن العديد من الأنسجة ، مثل الخلايا الليفية أو الخلايا المناعية أو الخلايا البطانية.