2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
Մայիսի 5, 2000 - Ինչպես հայտնաբերելով մի մեքենա, որն ունի մեկից ավելի շարժիչներ գլխարկի տակ, բջջային կենսաբաններն իրենց զարմանքով սովորում են, որ այլընտրանքային մոլեկուլային մեքենաները կարող են առաջնորդել տրանսկրիպցիայի հիմնական գործընթացը, որը կազմակերպում է գեների արտահայտումը:
ՌՆԹ պոլիմերազի հիմնական տրանսկրիպցիոն մեքենան պատճենում է ԴՆԹ գեներում հայտնաբերված տեղեկատվությունը ՌՆԹ-ի սուրհանդակային մոլեկուլների վրա, որոնք այնուհետև կարգավորում են սպիտակուցների արտադրությունը:
Չնայած բազմաթիվ տրանսկրիպցիոն հսկողության պատճառները մնում են առեղծվածային, հետազոտողները ենթադրում են, որ մեխանիզմը կարող է թույլ տալ նույն գենն օգտագործել տարբեր նպատակներով տարբեր բջիջներում:
Այժմ Հովարդ Հյուզի բժշկական ինստիտուտի (HHMI) հետազոտողները կարևոր քայլ են կատարել այս երևույթը հասկանալու համար՝ մատնանշելով Drosophil melanogaster մրգային ճանճի առաջին գենը, որը հանդիսանում է այլընտրանքային վերահսկող մոլեկուլի թիրախ, որը կոչվում է TRF1: Նրանք կարծում են, որ հայտնագործությունը ճանապարհ է բացում ավելի հարուստ ըմբռնման համար, թե ինչպես է կարգավորվում գեների արտահայտությունը:
2000 թվականի մայիսի 5-ի Science ամսագրի հոդվածում HHMI-ի հետաքննիչ Ռոբերտ Տջյանը և ասպիրանտ Մայքլ Ք. Հոլմսը հայտնում են, որ Drosophila գենի տուդորը պարունակում է տանդեմ խթանող հատվածներ, որոնցից մեկը արձագանքում է TRF1-ին:
«TRF-ի հայտնաբերումը ինտրիգային էր, քանի որ, թերևս, վերջին տասնհինգ տարիների ընթացքում մենք կարծում էինք, որ բջջի բազային տառադարձման մեխանիզմը ըստ էության անփոփոխ է», - ասում է Տջյանը, ով Կալիֆորնիայի համալսարանում է, Բերկլիում: «Մենք կարծում էինք, որ ներգրավված է «ընդհանուր» սպիտակուցների միայն մեկ խումբ, և որ ամբողջ կարգավորումն ուղղված է ուժեղացուցիչներին կապող սպիտակուցների միջոցով, որոնք հատուկ են որոշակի գենային հաջորդականությանը:
«Կարծես միևնույն շարժիչը նորից ու նորից օգտագործեիր, բայց պարզապես դրա մեջ տեղադրեցինք փոխանցման տարբեր համակարգեր: Բայց հետո մենք հայտնաբերեցինք, որ կան մի քանի շարժիչներ»:
Գիտնականները ապացույցներ էին գտել, որ TRF1-ը, ըստ երևույթին, տրանսկրիպցիոն հսկողության մի քանի այլընտրանքային մոլեկուլներից մեկն է, որը կոչվում է ճանաչման գործոն, որը կարող է փոխարինել առավել տարածված վերահսկիչ տարրին, որը կոչվում է TATA-կապող սպիտակուց կամ TBP::
«Չնայած անցյալ ուսումնասիրություններն ապացուցել էին, որ TRF1-ը ներգրավված է տառադարձման մեջ, մեծ հարցն այն էր, թե ինչու էր հատկապես հետաքրքիր TBP-ի նման մեկ այլ մոլեկուլ գտնելը», - ասաց Տջյանը: «Բայց հետո հետազոտությունը զարմանալիորեն պարզեց, որ այս մոլեկուլը հավասարաչափ բաշխված չէ բոլոր բջիջներում: Բջիջների որոշ տեսակներ, հատկապես կենտրոնական նյարդային համակարգում, արտահայտում են այս սպիտակուցի բարձր մակարդակ, իսկ մյուսները՝ կամ շատ ցածր մակարդակներ, կամ ընդհանրապես բացակայում են»:
Փորձելու համար պարզել TRF1-ին արձագանքող որոշակի գենը 12000 հայտնի Drosophila գեներից, հետազոտողները նախ սկսեցին Drosophila-ի քրոմոսոմների «օդային հետախուզում»:Օգտագործելով պոլիտենային քրոմոսոմի ներկում կոչվող տեխնիկան՝ նրանք ստեղծել են հակամարմին, որը հատուկ թիրախավորում և կցվում է TRF1-ին: Այնուհետև նրանք հակամարմիններով լողացրին Drosophila-ից ստացված թքային հսկա քրոմոսոմները: Քանի որ հակամարմինը ներառում էր նաև ներկող մոլեկուլ, նրանք կարող էին ներթափանցել պոտենցիալ TRF1 թիրախավորված գեների վրա՝ սկանավորելով ճանճի գենոմը այն շրջանների համար, որոնք նախընտրելիորեն ներկված էին:
«Մենք գտանք, որ միայն մոտ քառասուն կամ հիսուն ժապավեններ են վառվել ճանճի քրոմոսոմների վրա», - ասաց Տջյանը: «Սա մեզ ասաց, որ մեր վարկածը, որ TRF1-ը մասնագիտացված է որոշակի գեների համար, ճիշտ ուղու վրա էր»:
TRF1-ին արձագանքող գեները գտնելու համար գիտնականները ճանճերի քրոմոսոմների պատրաստուկները մշակեցին քիմիական նյութերով, որոնք կապեր էին ստեղծում TRF-ի և ԴՆԹ-ի միջև: Այնուհետև նրանք մանր կտրատեցին քրոմոսոմները և հայտնաբերեցին այն կտորները, որոնք կցված էին TRF1-ին հատուկ հակամարմիններին:
Օգտագործելով քրոմոսոմների կտորները որպես հուշումներ՝ նրանք կարողացան հասնել ամբողջ գեների նույնականացման:Այդ գեների սքրինինգը ցույց տվեց, որ Drosophila գենի tudor-ը պոտենցիալ թիրախային գեն է, որը կարող է ակտիվացվել TRF1-ով: TRF1-ին tudor-ի արձագանքողությունը հաստատելու համար գիտնականները կլոնավորեցին tudor-ի խթանող շրջանը և ստուգեցին, թե արդյոք այն արձագանքում է TRF1-ին in vitro:
«Այս թեստի արդյունքն ավելի հետաքրքիր էր, քան ես սպասում էի», - ասաց Տջյանը: «Մենք կարծում էինք, որ այս գեները կամ կունենան TBP-ին արձագանքող խթանող կամ TRF-ին արձագանքող պրոմոութեր: Բայց tudor-ն ուներ երկու տանդեմ խթանողներ: Կարծում եմ, սա թերևս ամենաանսպասելի տվյալն է թղթի մեջ»:
Ըստ Tjian-ի, տանդեմ պրոմոութերների հայտնաբերումը ներկայացնում է նոր տեղանքի բացում տառադարձման վերահսկողության հետազոտման համար:
«Հենց հիմա, այս տանդեմ խթանողներին բացատրելու փորձը լրիվ շահարկում է», - ընդգծեց նա: «Սակայն, եթե նայեք ճանճի գենոմին, ապա դա մոտ 12 000 գեն է, իսկ կլոր որդը՝ C. elegans-ը, ունի մոտ 18 000 գեն:Այժմ ճանճը առնվազն նույնքան բարդ է, եթե ոչ ավելի բարդ, քան որդը, և ավելի քիչ գեներով այդ ավելի բարդության հասնելու ուղիներից մեկը նույն գեների կոդավորման կարողությունն ավելի բազմակողմանի դարձնելն է: Այս բազմակողմանիությունը զարգանալու ձևերից մեկն այն է, որ պարզապես ավելի մշակված վերահսկման մեխանիզմներ ունենալը ավելի փոքր թվով գեների նկատմամբ»: Այսպիսով, ըստ Տջյանի, նույն գենը կարող է կառավարվել տարբեր բջիջներում վերահսկման այլընտրանքային սխեմաներով:
Tjian-ը և նրա գործընկերները նախատեսում են փնտրել այլ գեներ, որոնք ունեն բազմաթիվ վերահսկողություն և հետագայում ուսումնասիրել գեների վերահսկման նորահայտ բազմազանությունը:
«Այս ուսումնասիրություններից ստացված դասն այն է, որ մենք այժմ ավելի քան երբևէ գնահատում ենք, որ հիմնական աշխատանքային ձիու տառադարձման ապարատը շատ ավելի մշակված է և, հավանաբար, ավելի հատուկ օրգանիզմների և հյուսվածքների համար, քան մենք պատկերացնում էինք», - ասաց նա:.
