16 مايو 2020 الساعة 10:10 ص

علماء يتمكنون من ابتكار أول صورة ثلاثية الأبعاد للحمض النووي الريبي

...
14 يناير 2020

تمكن العلماء في لوس ألاموس وشركاءٌ دوليين من ابتكار أول صورةٍ ثلاثية الأبعاد لنوعٍ خاص من جزيء الحمض النووي الريبي المهم لبرامج الخلايا الجذعية والمعروفة باسم "المادة المظلمة" للجينوم البشري.

وقالت المؤلفة الرئيسية القائمة على الأمر الدكتورة كاريسا سانبونماتسو، وهي عالمة الأحياء الهيكلية في مختبر لوس ألاموس الوطني: "على حد علمنا، فإن هذه هي أول دراسةٍ هيكلية ثلاثية الأبعاد لأي حمض نووي ريبي بشري طويلٍ وغير مشفر، حيث يمكن أن يؤدي هذا الإنجاز المهم إلى فهٍم أفضل وإلى استراتيجياتٍ جديدة في الطب التجديدي للأشخاص الذين يعانون من مشاكل في القلب بسبب أمراض القلب والأوعية الدموية أو الشيخوخة".

ووفقاً لما قاله تروشار باتيل، الأستاذ الكندي في الفريق، فقد استخدم الفريق تقنيةً تسمى تشتت الأشعة السينية الصغيرة الزاوية (SAXS)، والتي تكشف عن الغلاف ثلاثي الأبعاد لجزيء الحمض النووي الريبي. 

وقال الدكتور نام كيم، المؤلف المساعد في ورقة البحث في مقابلةٍ مع مجلة Nature Communications العلمية، أنه بمساعدة الذكاء الإصطناعي والحوسبة عالية الأداء، صنع الباحثين نماذجاً ذرية لتناسب داخل الحاويات المخبرية، وشمل ذلك إنشاء نموذجٍ ذريٍ يعد أيضاً أطول حمض نووي ريبي معزول يتكون من 636 نيوكليوتيدات حتى الآن. 

وقالت سانبونماتسو: "يمثل عملنا الخطوة الأولى في إظهار أن هذه الأحماض النووية الريبية التي يصعب تصويرها تمتلك هياكلاً ثلاثية الأبعاد، وأن هذه الهياكل الجزيئية قد تحدد بشكلٍ جيد كيفية عملها. وأن الحمض النووي الريبي المدروس يسمى بـ" القلب الشجاع "، وهو ما يؤدي إلى تحول الخلايا الجذعية إلى خلايا قلبية لعلاج مرضى القلب".

قبل معرفة تسلسل الجينوم البشري في عام 2000 ، كان يعتقد أنه يحتوي في الغالب على تعليماتٍ للبروتينات و هو يحتوي على جزيئات العمود الفقري للخلايا البشرية . حيث صُدم العلماء لاكتشاف أن أقل من 10% من البروتينات كانت مشفرة فقط. ومنذ ذلك الحين، تم اعتبار الـ 90 % هي من الحمض النووي غير المرغوب فيه أو يتكون من "المادة المظلمة". 

وافترض العلماء أن الغرض الرئيسي من الحمض النووي الريبي في الأصل هو ببساطةٍ التنسيق كرسولٍ للحمض النووي في تركيب البروتينات. ومع ذلك، فقد ظهر مؤخراً أن أكثر من 90 % من الجينوم المشفر فئةٌ جديدة وغامضة من الحمض النووي الريبي، والتي أصبح تسمى بجزيئات الحمض النووي الريبي الطويلة غير المشفرة (lncRNA).

كما وتساعد جزيئات ألحمض النووي الريبي هذه على التحكم في تشغيل وإيقاف الجينات الحيوية في الجسم، وتعطلها يسبب العيوب الخلقية والتوحد وحتى السرطان في بعض الحالات. حيث أنها أساسيةٌ لإعادة برمجة الخلايا الجذعية البالغة. 

وعلى الرغم من أن هذه الجزيئات تشكل 90 % من الجينوم البشري، فإن العلماء ليس لديهم أي فكرةٍ تقريباً عن كيفية عملها، أو حتى عن الشكل الذي تبدو عليه. 

وفي هذه الدراسة، التي تعتبر إحدى أكبر الدراسات ثلاثية الأبعاد للحمض النووي الريبي فقط، تمهد الصور ثلاثية الأبعاد الجديدة الطريق أمام الدراسات المستقبلية التي ستلقي مزيداً من الضوء على كيفية التحكم في الجينات البشرية.