إكتشاف دقيق عن دقة الأنظمة البيولوجية في الخلية

البيولوجيا الجزيئية مليئةٌ بالتعقيدات، اكتشاف جديد عن دقّة الأنظمة البيولجية في الخلية يساعدنا على فهم هذه الأنظمة بشكل أكبر.

يعتبر الانتساخ أحد اهم العمليات الاساسية في البيولوجيا (العملية التي يتم فيها نسخ سلسلة DNA "الحَمْضُ الرِّيْبِيُّ النَّوَوِي المَنْزُوع الأوكسِجين" الى سلسلة RNA الحَمْضُ النَّوَوِيِّ الرِّيبِي ) وهي خطوة ٌمن مجموعة خطواتٍ ضروريةٍ لتصنيع البروتينات وبدونها لن يكون هناك وجودٌ للحياة.

مع ذلك فان الكثير من المعلومات عن الانتساخ لازالت مجهولة . قام مجموعة من العلماء من معهد Gladstone في جامعة كاليفورنيا بأبحاث للتعرف أكثر على هذه العملية.

حيث قاموا بدراسة بروتين يدعى RNA polymerase II هذا البروتين عبارة عن انزيم يقوم بنسخ سلسلة الDNA الى سلسلة RNA التي تترجم فيما بعد الى بروتين .

وقد كان معروفاً من قبل ان هذا الانزيم يقوم بالتوقف عند جينات محددة اثناء بداية الانتساخ وهو مايدعى بوقفة البوليميراز polymerase pausing التي تحدث عندما يتوقف RNAPII عند بداية النسخ لفترة قصيرة ثم يعود للنسخ،

ولكن العلماء لم يكونو متاكدين من السبب؟

والذي كان معروفاً عن هذه الظاهرة انها ضرورية من اجل عملية نسخ مضبوطة للDNA الى RNA . وقد تم اجراء هذا البحث للإجابة عن الاسئلة "كيف ومتى ولماذا" المتعلقة بهذه العملية.

قام الفريق بتركيز الجهود على جزء من RNAPII يدعى C-terminal domain او CTD (وهو نطاق من بروتين البوليميراز)

هذا القسم هو المسؤول الاساسي عن تنظيم الانتساخ و وجد خلال ابحاثٍ سابقةٍ أن البنية الكيميائية لوحدة ا ل CTD يطرأ عليها تعديلات قبل وخلال الانتساخ ومع ذلك بقي تأثير هذه التعديلات و تحكمها بعملية الانتساخ غير معروف بشكل دقيق .

أجريت التجارب المخبرية على خلايا ماخوذة من الثديات وتمكّن من خلالها العلماء من التعرف على نوع جديد من التعديلات الكيميائية التي تطرأ على انزيم البوليميراز RNAPII يعرف بالأستلة

(عملية كيميائية ينتج عنها اضافة لزمرة الاستيل CH3 CO ) والتي تنظم الانتساخ. كما اكتشفوا مكان حدوث الاستلة على CTD الموجود ضمن " انزيم ال RNAPII " وادركوا انها مميزة لحقيقيات النوى.

وأراد العلماء معرفة كيف تأثر هذه الاستلة عند الثديات على عملية توقف البوليميراز .بعد معرفة المكان الذي تحدث فيه الاستلة بقي معرفة وقت حدوثها والذي تم التوصل اليه في التجارب اللاحقة حيث قاموا بعمل طفرة في ال RNAPII بحيث يفقد ال CTD القدرة على ان يصبح مؤستلاً.

في هذه الحالة فان فترة توقف البوليميراز تقل و لاتحدث الخطوات الضرورية لاكمال عملية الانتساخ ( يتم استلة ال CTD قبل توقف البوليميراز ثم تنزع استلته بعدها ).

وقفة البوليميراز ليست محصورة في الثديات فأول ما تم اكتشافها في فيروس عوز المناعة المكتسب HIV الذي يسبب الايدز منذ عدة سنوات لكن حدوث تغيرات بالاستلة قبل وبعد الوقفة هو الذي يميز الثديات. وقد اتفق العلماء المشاركين بالبحث على ان استلة ال CTD تعتبر ضرورية لتحضير ال RNAPII من اجل اتمام عملية الانتساخ بشكل فعال اذ يؤدي الى تبطيء عملية الانتساخ للتأكد من ان العملية تتم بشكل صحيح تماما كما يتاكد الطيار

من سلامة الاجهزة قبل الاقلاع .

هذه الابحاث تساعدنا على فهم العلاقة بين الاستلة والانتساخ. كما تعتبر هذه الابحاث مهمةً جداً من اجل فهم الاليات المسؤولة عن تمايز الخلايا الجذعية وماذا يحدث عندما تنمو احدى الخلايا زيادةً عن المعدل الطبيعي كما في حالة السرطان.

مع ذلك هناك الكثير من الاشياء التي لانعلمها عن الاستلة وعلاقتها بالانتساخ على سبيل المثال اذا كانت استلة CTD مهمةً جداً في عملية وقفة البوليميراز لماذا نرى ال CTD مأستل في مواقع مختلفة في الجينات التي لايحدث فيها وقفة؟

يعتقد ان هناك خطوات اخرى في الانتساخ تعتمد على الاستلة وسيكون الهدف هو ايجادها كي نتعمق في فهم احد اكثر العمليات البيولوجية المتطورة والمعقدة.

المصدر: هنا

مصدر الصورة: هنا