واضح ترین تصویر از DNA به ثبت رسید - دَبی بلاگ

از وبسایت ویکی پدیا دیدن نمایید.

خبرنگاران| هر سلول انسان رشته دومتری دی ان ای دارد. این رشته ها تکامل یافته اند تا برای قرار دریافت درون سلول پیچ و تاب بخورند. این بدان معناست که دی ان ای حلقه شده در سراسر ژنوم وجود دارد و آن دسته که پیچ خوردگی ندارند تحرک کمتری نسبت به دسته دیگر دارند.

به گزارش خبرنگاران؛ محققان دانشگاه های شفیلد (Sheffield)، لیدز (Leeds) و یورک (York) با ترکیب شبیه سازی ابررایانه ای و میکروسکوپ های پیشرفته اتمی تصاویری از مولکول ها ثبت کردند.

وضوح بالا و شبیه سازی به آن ها اجازه داد تا حرکت و موقعیت اتم ها را در یک رشته دی ان ای آنالیز و مشاهده نمایند. به گفته محققان انگلیسی این پروژه، مشاهده دی ان ای با این جزئیات می تواند توسعه روش های ژن درمانی را سرعت ببخشد. این تصاویر با وضوح بالا نشان می دهد که چگونه فشار ها و پیچیدگی های وارد بر دی ان ای باعث تغییر شکل آن درون سلول می گردد. پیش از این دانشمندان تنها قادر بودند تا دی ان ای را از طریق میکروسکوپ هایی که تنها می توانستند عکس های ثابت بگیرند ببینند، اما این فیلم می تواند حرکت اتم ها را نشان دهد.

تصویر باکیفیت جدیدی که از دی ان ای تهیه شده است، درک ما را از رفتار و ساختار آن بسیار بیشتر نموده است. این تصویر نشان می دهد که دی ان ای چگونه می لرزد و به جلو حرکت می نماید تا خودش را درون هسته سلول جا دهد. محققین جزئیات این تصاویر را در مجله Nature Communications منتشر نموده اند.

در این تصویر جدید می توان اتم های منفرد را درون یک مولکول دی ان ای مشاهده کرد و حرکت پایکوبی گونه آن ها را نیز رصد کرد.

بیشتر مردم می دانند ساختار دی ان ای به صورت مارپیچ دوگانه است، ولی تصاویر ثابت نمی توانند نشان دهنده شکل پیچیده مولکول ها در زندگی واقعی باشند. برای اینکه دی ان ای بتواند به درون هسته یک سلول وارد گردد، باید به خود پیچیده و حالت فنری پیدا کند. این فرآیند سوپرکویلینگ نامیده می گردد.

تصاویر جدید نشان می دهند که دی ان ای بیش از چیزی که تا کنون تصور می شد، حالت پویا دارد و در واقع به صورت ممتد در حال پایکوبییدن است و به این ترتیب، حالات آن گوناگون و هر لحظه در حال تغییر است. محققین می گویند که هر چقدر حالات مولکول غیرعادی تر باشد، امکان جفت شدن آن با دیگر مواد بیشتر می گردد و ظرفیت انجام عملکرد های آن افزایش پیدا می نماید.

دکتر آلیس پاین به عنوان همکار این تحقیق از دانشگاه شفیلد، می گوید: دیدن چیزی به کوچکی دی ان ای چالش برانگیز است. ویدئو هایی که اکنون ما تهیه نموده ایم، به دانشمندان اجازه می دهد تا برای اولین بار جزئیات زیادی از این مولکول را مشاهده نمایند.

محققین برای تهیه این تصاویر از ترکیب میکروسکوپ اتمی و شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده کردند. روش های قبلی برای استفاده از میکروسکوپ به نحوی بودند که فقط تصاویر ثابت تهیه می کردند، ولی رویکرد جدید دانشمندان حرکات دی ان ای را نیز ثبت می نماید.

محققین اذعان دارند که افزایش درک ما از روش های مورد استفاده توسط دی ان ای برای درآمدن به اشکال فشرده می تواند در توسعه درمان های ژنتیکی جدید جهت درمان بیماری های غیرقابل درمان یاری نماینده باشد.

این تصاویر به حدی با جزئیات هستند که می توان ساختار دو رشته ای دی ان ای را مشاهده کرد، اما هنگامی که دانشمندان این مشاهدات را با شبیه سازی رایانه ای ترکیب کردند پیروز شدند موقعیت هر اتم را در دی ان ای و نحوه پیچ تاب خوردن آن ها را نیز مشاهده نمایند.

محققان حلقه های کوچک دی ان ای را مورد آنالیز قرار دادند. این حلقه ها خاص هستند، زیرا مولکول ها از دو طرف بهم وصل شده اند. این حلقه ها به محققان یاری می نماید تا بتوانند پیچیدگی دیگری در دی ان ای ایجاد نمایند و حرکت آن را بیشتر نمایند. هنگامی که آن ها دی ان ای بدون پیچ خوردگی را آنالیز کردند تحرک کمی مشاهده کردند. درحالی که وقتی به دی ان ای یک تاب خوردگی دیگر اضافه کردند مشاهده کردند که سرعت تحرک آن بیشتر شد و اشکالی عجیب به خود گرفت. آن ها دریافتند این حرکات و اشکال عجیب کلید جذب مولکول های دیگر توسط دی ان ای هاست و هنگامی که آن ها اشکالی گسترده تر به خود می گیرند تعداد بیش تری از مولکول ها جذب آن ها می شوند.

تحقیقات قبلی نشان می داد که این حلقه های کوچک دی ان ای می توانند معین نماینده سن و سلامت باشند و همچنین برای تشخیص زودهنگام بیماری ها مورد استفاده قرار گیرند.

از آن جایی که این حلقه ها می توانند پیچ خورده و خم شوند می توانند بسیار فشرده شوند. مطالعه دی ان ای با این جزئیات و فهمیدن آن که چگونه این حلقه های فشرده در داخل سلول جا می گیرند می تواند به افزایش سرعت توسعه ژن درمانی یاری کند.

دکتر آلیس پاین (Alice Pyne) استاد پلیمر و ماده چگال نرم در دانشگاه شفیلد که این تصاویر را ثبت نموده می گوید: دیدن، باور کردن است، اما وقتی پای چیزی به کوچکی دی ان ای در میان باشد مشاهده ساختار دورشته ای مولکول دی ان ای بسیار چالش برانگیز است. این فیلم به ما این امکان را داد تا پیچ خوردن دی ان ای را در سطحی که هرگز ندیده بودیم ببینیم.

پروفسور لین زچی ادریچ (Lynn Zechiedrich) از دانشگاه پزشکی بیلور (Baylor) در هیوستون تگزاس که حلقه های دی ان ای استفاده شده در این تحقیقات را ساخته است می گوید: این تحقیقات قابل توجه بود. آن ها جزئیات دقیقی از جمله چروک خوردگی ها، حباب ها، اشکال عجیب دی ان ای را به تصویر کشیدند و ما امیدواریم روزی بتوانیم این شکل گیری دی ان ای را کنترل کنیم.

دکتر سارا هریس (Sarah Harris) از دانشگاه لیدز که تحقیقات را نظارت می کرد می گوید: این تحقیقات نشان می دهد که قوانین فیزیک بر روی حلقه های کوچک دی ان ای نیز صادق است. همانطور که در ذرات زیراتمی و کهکشان ها وجود دارد. ما می توانیم از ابررایانه ها برای درک فیزیک دی ان ای های تاب خورده استفاده کنیم تا برای درمان بیماری ها حلقه های دی ان ای اختصاصی طراحی کنیم.

منبع: Nature Communications