إن الاعتناء بحديقة عمل شاق. تخيل الأمر من منظور النباتات. تعتمد كل نبتة على عمليات جينية دقيقة لضمان نقل نسخ دقيقة من الكروموسومات إلى الأجيال القادمة. تتضمن هذه العمليات أحيانًا مليارات الأجزاء المتحركة. حتى أصغر اضطراب يمكن أن يكون له تأثير متتالٍ. لذلك، من الجيد للنباتات مثل نبات الأرابيدوبسيس تاليانا أن يكون لديها خطة بديلة.
يوضح روب مارتينسن، الأستاذ في مختبر كولد سبرينغ هاربور (CSHL) والباحث في معهد هوارد هيوز الطبي (HHMI): "في كل انقسام خلوي، يجب تقسيم الكروموسومات بدقة". "لتحقيق ذلك، يحتوي كل كروموسوم على سنترومير. في النباتات، تتحكم السنتروميرات في تقسيم الكروموسومات بمساعدة جزيء يسمى DDM1."
اكتشف مارتينسن جزيء DDM1 في عام 1993 مع فريق ضم تيتسوجي كاكو تاني، الذي كان آنذاك باحثًا ما بعد الدكتوراه لدى إريك ريتشاردز، زميل CSHL. اجتمع كاكو تاني ومارتينسن مؤخرًا مرة أخرى للتحقيق في سؤال ظل قائمًا لمدة 30 عامًا. عندما يفقد البشر نسختهم من DDM1، لا يمكن تقسيم السنتروميرات بالتساوي. يؤدي هذا إلى مرض وراثي خطير يسمى متلازمة ICF. ولكن إذا كان الجزيء مهمًا جدًا، فلماذا لا يتأثر نبات الأرابيدوبسيس عند فقدان DDM1؟
"تساءلنا لماذا يجب أن يكون الأمر مختلفًا جدًا. بعد حوالي 10 سنوات، اكتشفنا أن وظيفة السنترومير في الخميرة يتم التحكم فيها بواسطة جزيئات RNA صغيرة. تسمى هذه العملية RNAi. النباتات لديها بالفعل كل من DDM1 و RNAi. لذلك فكرنا: 'دعونا نعزل هذين الجزيئين في نبات الأرابيدوبسيس لمعرفة ما سيحدث'. فعلنا ذلك، وبالفعل، بدت النباتات سيئة للغاية "، يوضح مارتينسن.
عند الفحص الدقيق، اكتشف الفريق أن عنصرًا متحركًا واحدًا في الكروموسوم 5 كان مسؤولاً عن العيوب. تتحرك العناصر المتحركة داخل الجينوم وتشغل الجينات وتطفئها. في نبات الأرابيدوبسيس، تقوم بتشغيل DDM1 أو RNAi لدعم تقسيم السنترومير. ولكن عندما يكون DDM1 و RNAi مفقودين، تتعطل العملية.
يقول مارتينسن: "وجدنا عددًا قليلاً جدًا من نسخ هذا العنصر المتحرك في أماكن أخرى من الجينوم". "لكن السنترومير في الكروموسوم 5 كان مصابًا بهذه الأشياء. فكرنا: 'رائع، حسنًا، قد يكون هذا هو الحال حقًا'. ثم بدأنا في العمل على كيفية استعادة الوظيفة الصحية."
طور مارتينسن والمؤلف الرئيسي للدراسة، أتسوشي شيمادا، جزيئات تسمى جزيئات RNA قصيرة على شكل دبوس الشعر، والتي تستهدف العناصر المتحركة.
„تعوض جزيئات الحمض النووي الريبوزي الصغيرة هذه فقدان DDM1. لقد تعرفت على كل نسخة من النسخ المتحركة في السنترومير، وبشكل مدهش، استعادت وظيفة السنترومير. وهكذا أصبحت النباتات خصبة مرة أخرى. لقد شكلت بذورًا. وبدت أفضل بكثير“، يوضح مارتينسن.
بالطبع، الأمر لا يتعلق بالنباتات فقط. عند البشر، يرتبط الانقسام غير المتكافئ للسنترومير بأمراض مثل متلازمة ICF وسرطان مبكر. يأمل مارتينسن أن يؤدي عمل فريقه يومًا ما إلى خيارات علاج أفضل لهذه الأمراض وغيرها.
https://www.nature.com/articles/s41477-024-01773-1
