DNA یاRNA ؟

● بازیگر همه كاره زیست شناسی مولكولی
دی ان ای برای دهه های متمادی ستاره آسمان زیست شناسی مولكولی بوده است. اما با درك اهمیت و توانایی آر ان ای كه برای مدتی مدید فقط به عنوان نسخه بردار ژن های موجود در مارپیچ دوگانه معروف شناخته می شد، می بایست صحنه را روز به روز بیشتر با آر ان ای به اشتراك گذارد.
از نقطه نظر آر ان ای، دی ان ای تنها یك بایگانی غیرفعال اطلاعات است، یك دفترچه تلفن كندذهن. حال آنكه این آر ان ای است كه شماره ها را بازیابی می كند، ارتباطات را برقرار می سازد و تعیین می كند كه هر ارتباط چه مدت به طول انجامد. زیست شناسی به نام سوزان گتزمن از موسسه ملی سرطان در شعاری در یكی از اسلایدهای خود كه در سمپوزیومی در آزمایشگاه «كلد اسپرینگ هاربر» در لانگ ایلند ارائه كرده، گفته است: «هركاری كه دی ان ای انجام دهد، آر ان ای آن را بهتر انجام می دهد.»
در گذشته آر ان ای تا این اندازه مورد احترام و توجه نبود. در زیست شناسی با قطعیت چنین گفته می شد كه دی ان ای، آر ان ای پیامبر و آر ان ای پیامبر پروتئین ها را می سازد و پروتئین ها نیز هر آنچه را كه لازم است در سلول انجام شود، انجام می دهند.
اگرچه هنوز در این باره چالشی جدی صورت نگرفته است، اما پس از انفجار اطلاعات مربوط به آر ان ای تنظیم كننده كه نوع متفاوتی از آر ان ای بوده و توسط سلول های حیوانات، گیاهان و ویروس ها تولید می شود، به نظر می رسد این عقیده از جامعیت كمتری برخوردار باشد.
آر ان ای تنظیم كننده در حال تبدیل شدن به بازیگر اصلی در برخی از حیاتی ترین فعالیت های سلول است. این آر ان ای یكپارچگی دی ان ای را در تخمك و اسپرم - كه اطلاعات مربوط به توارث را به نسل بعدی انتقال می دهند- تحقق می بخشد. این آر ان ای می تواند در تعیین اینكه چه ژن هایی برای هر نوع سلول قابل دسترسی هستند، كمك كننده باشد. این یك انتخاب اساسی برای حیواناتی است كه بدن آنها از سلول های متعدد تشكیل شده است و برای ایجاد سلول های كبدی و مغزی نیاز به بازخوانی مجموعه های جداگانه ای از ژن ها دارند. این امر موجب هماهنگی ژن هایی می شود كه تحت كنترل سیستم های متفاوت عمل می كنند اما نیاز دارند كه در پاسخ به استرس ناگهانی هماهنگ با یكدیگر كار كنند.
در ده سال اخیر با كشف گروهی از مولكول های آران ای كوتاه كه آر ان ای های خاموش كننده نام گذاری شده اند و نیز گروهی دیگر كه از آنها به میكروآر ان ای یاد می شود، نقش تازه آر ان ای تنظیم كننده پدیدار شد. این دو گروه ویژگی های مشترك زیادی دارند. هر دو آنها از ژن های كوتاه و یا قطعاتی از دی ان ای تشكیل شده اند. كار هر دو آنها همانگونه كه پژوهشگران دریافته اند، با آر ان ای پیامبر متفاوت است.
به وسیله ژن های كدكننده پروتئین، ژن های دی ان ای به شكل آر ان ای نسخه برداری می شوند. این آر ان ای پیامبر پس از پردازش، به واحدهای سازنده پروتئین در سلول وارد می شود. در اینجا اطلاعات آن برای ساختن نوع خاصی از مولكول پروتئین مورد استفاده قرار می گیرند.
در مورد آر ان ای تنظیم كننده نسخه آر ان ای تهیه شده از روی ژن ها به وسیله آنزیم های سه گانه ای پردازش می شود. نتیجه این امر انبوهی از قطعات آر ان ای است كه برخی از آنها در حدود بیست واحد یا بیشتر طول دارند.
به رغم كوتاهی، این بریده های آر ان ای به اندازه كافی طویل هستند كه با توالی های خاص واحدهای آر ان ای در بسیاری از آر ان ای های پیامبر درون سلول جور دربیایند.
زمانی كه بریده های آر ان ای با آر ان ای پیامبر جفت می شوند، میكروآر ان ای ها فعالیت آر ان ای پیامبر را مهار كرده و آر ان ای های خاموش كننده اهداف آر ان ای پیامبر را تخریب می كنند. این بدان معنی است كه تعداد پروتئین های تولید شده در درون سلول به شكل قابل ملاحظه ای كاهش یافته و یا به صفر می رسد.
پژوهشگران در حین تحقیق در مورد چگونگی كار كردن آر ان ای تنظیم كننده، با مشكلات جدیدی مواجه می شوند. یكی از كارهایی كه می بایست انجام شود، فهرست كردن آر ان ای های تنظیم كننده موجود در انواع متفاوت سلول ها است. به گفته دكتر دیوید بارتل از ام آی تی انسان ها بیش از ۴۰۰ ژن میكروآر ان ای دارند. این عدد در كرم های گرد ۱۱۱ و در نوعی گیاه خردل ۱۳۳ است. اگرچه تعداد ۴۰۰ ژن میكروآر ان ای در قیاس با ۲۵هزار ژن كد كننده پروتئین كه در سلول های انسانی وجود دارند، كوچك به نظر می رسد، اما هر میكروآر ان ای می تواند با بسیاری از انواع آر ان ای پیامبر تداخل نماید. این امر یك قید و بند تكاملی را به تمامی آر ان ای های پیامبر درون سلول تحمیل كرده است، چرا كه ژن هایی كه نیازی ندارند پروتئین هایشان به وسیله میكروآر ان ای كنترل شود، می بایست از ایجاد توالی هایی كه به وسیله آن شناسایی می شود، پرهیز كنند.
دكتر بارتل می گوید كه وی و همكارانش تخمین می زنند بیش از یك سوم ژن های انسانی برای حفظ توالی آر ان ای های پیامبر خود كه می تواند توسط آر ان ای تنظیم كننده كنترل شود، تحت فشار تكامل هستند و می بایست از ایجاد چنین توالی هایی خودداری كنند.
از آنجایی كه آر ان ای های تنظیم كننده می توانند این همه آر ان ای پیامبر را در آن واحد تحت تاثیر قرار دهند، به نظر می رسد كه نقش مهمی داشته باشند. آر ان ای تنظیم كننده به ویژه یكی از آنها كه به آر ان ای برش دهنده نامیده می شود، در تخمك و اسپرم فعال است. این امر احتمالاً بدین دلیل است كه می بایست دی ان ای اصلی را از تعرض ویروس ها و سایر عناصر مخرب مصون نگاه داشت.
آر ان ای های تنظیم كننده در تنظیم وضعیت كروماتین سلول نیز نقش دارند. كروماتین مجموعه ای از پروتئین های خاص حلقه ای است كه هر مولكول دی ان ای در اطراف آن پیچیده شده است. كروماتین می تواند در وضعیت باز بوده و ژن های آن برای سلول قابل دسترسی باشند و یا بسته بوده و ژن های آن غیرفعال باشند. رابرت مارتینسن از آزمایشگاه «كلداسپرینگ هاربور» اخیراً دریافته است كه برخلاف تمامی انتظارات، در كروماتین بسته برخی ژن ها به صورت فعال در حال ساختن نسخه های آر ان ای هستند. اینها همان ژن های آر ان ای خاموش كننده هستند. به گفته وی این امر چنین نشان می دهد كه برای خاموش كردن دی ان ای می بایست ابتدا از آن نسخه برداری شود.
مارتینسن و دیگران شواهدی را گزارش كرده اند حاكی از این كه نسخه های آر ان ای كه از ژن های خاموش كننده تهیه می شوند در محل اولیه در دی ان ای باقی می مانند و آنزیم هایی را به كار می گیرند كه كروماتین را فعال ساخته و سپس آن را خاموش می كنند. بنابراین به نظر می رسد محل ژن های آران ای موجود در رشته های دی ان ای در تعیین محلی كه می بایست خاموش شود، نقش داشته باشند.
پرسش های بیشماری در مورد آر ان ای تنظیم كننده به وسیله گاری راوكان از بیمارستان عمومی ماساچوست مطرح شده است. دكتر راوكان كه یكی از اولین ژن های آر ان ای را كشف كرده، فهرستی از ۲۳ مسئله را اعلام كرد كه یادآور ۲۳ مسئله بسیار مهم ریاضی طرح شده توسط دیوید هیلبرت در سال ۱۹۰۰ است. دكتر راوكان معماهای ایجاد شده به وسیله آر ان ای تنظیم كننده را به سمپوزیوم ارائه كرد. یكی از دانشمندان حاضر در كنفرانس، جیمز دی واتسون، یكی از دو كاشف ساختار دی ان ای، یافته های جدید را یك انقلاب خواند.

New York Times,۲۰ June,۲۰۰۶
نیكلاس وید
ترجمه: زهرا عباسپور تمیجانی

منبع : روزنامه شرق