به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در تقسیم سلولی، برای ساختن سلول‌های جدید باید سلول‌های موجود تقسیم شوند. این یک فرایند پیوسته، مکرر و همیشگی است که از لقاح شروع می‌شود و با مرگ سلول‌ها به پایان می‌رسد. حدود ۳۷ تریلیون سلول در بافت‌ها و اندام‌های بدن انسان وجود دارد که هر کدام از آن‌ها از یک سلول که به دو قسمت تقسیم می‌شود، سرچشمه می‌گیرند. هنگامی‌که تقسیم سلولی اشتباه پیش می‌رود، می‌تواند منجر به ایجاد سلول‌های جدید با تعداد غیرطبیعی کروموزوم‌ها شود، پدیده‌ای که با نام آنپلوئیدی تعریف شده است. همچنین فرآیندی که خطاهای تفکیک کروموزومی در آن رخ می‌دهد به عنوان ناپایداری کروموزومی (CIN)  شناخته می‌شود. در برخی موارد، به عنوان مثال یک جنین در حال رشد، این خطا می‌تواند باعث سقط جنین خود به خودی شود و در موارد دیگر، می‌تواند به بیماری‌های انسانی مانند سرطان و سندرم‌های ناپایداری کروموزومی کمک کند. سندرم‌های ناپایداری کروموزومی گروهی از اختلالت ارثی هستند که به دلیل پروتئین‌های ناقص یا آنزیم‌هایی که منجر به شکستگی کروموزومی یا بی‌ثباتی کروموزومی به صورت خود به خود یا در پاسخ به عوامل آسیب رسان DNA است، ایجاد می‌شوند. در مجموع آنوپلوئیدی و CIN از نشانه‌های تومورها، به خصوص تومور‌های تهاجمی هستند. محققان تقسیم سلولی را مطالعه می‌کنند تا دریابند چگونه تفکیک کروموزومی بدون اشتباه هر بار که یک سلول تقسیم می‌شود، رخ می‌دهد. تفکیک کروموزومی پایدار وابسته به اتصال صحیح کروموزوم‌ها به دوک تقسیم میتوزی است، ماشین مولکولی که کروموزوم‌ها را به طرفین مخالف یک سلول می‌کشد.

میکروتوبول‌ها نقش اول در تقسیم سلولی

دوک تقسیم از میکروتوبول‌ها، لوله‌های توخالی بلند ساخته شده از پروتئین‌ها تشکیل شده است. میکروتوبول‌ها باید به اندازه کافی برای حرکت و تراز کردن کروموزوم‌ها پایدار بمانند، اما همچنین باید به اندازه کافی پویا باشند تا قبل از جدا شدن کروموزوم‌ها، امکان تصحیح اتصالات اشتباه را فراهم کنند. دینامیک میکروتوبول‌ها و چگونگی تنظیم دقیق آن‌ها برای درک چگونگی تقسیم سلول‌ها اساسی است. اهمیت آن‌ها با شناسایی ترکیبات آن‌‌ها در اوایل دهه ۱۹۷۰ ایجاد شد و تا به امروز هم در شیمی درمانی استفاده می‌شوند بدین صورت که با تثبیت مستقیم میکروتوبول‌ها، باعث خود تخریبی سلول‌های سرطانی می‌شوند. به گفته پروفسور ایزابل ورنوز، مدیر یک گروه تحقیقاتی در مرکز تنظیم ژنومی زیست شناسی سلولی، چگونگی تنظیم دینامیک میکروتوبول‌ها در طول تقسیم سلولی در سرطان هنوز به طور کامل درک نشده است و می‌تواند مکانیسم‌های جدیدی را در جهت درمان نشان دهد. آخرین مطالعه او که هفته گذشته در مجله نیچر منتشر شد، اهداف درمانی بالقوه جدید و پایداری را در سرطان نشان می‌دهد.

TTLL11

میکروتوبول‌ها، دست خوش تغییرات گوناگونی در انواع سلول‌ها و بافت‌های مختلف می‌شوند که عملکردهای خاص آن‌ها  را به خوبی مشخص می‌کند. در این مطالعه، تیم پروفسور ورنوز آنزیمی را با نام توبولین تیروزین لیگاز شبه 11 شناسایی کردند که با نام TTLL11 نیز شناخته می‌شود، آنزیمی که به طور خاص میکروتوبول‌های دوک تقسیم را با افزودن زنجیره‌های گلوتامات به سطح میکروتوبول اصلاح می‌کند. این فرآیند با نام پلی گلوتامیلاسیون شناخته می‌شود. آن‌ها دریافتند که پلی گلوتامیلاسیون میکروتوبولی، پویایی و پایداری میکروتوبول‌های دوکی را مشخص می‌کند، که به نوبه خود تفکیک پایدار کروموزوم‌ها را تضمین می‌کند. تصویربرداری تایم لپس نشان داد که بدون TTLL11، سلول‌ها و جنین‌های موشی با احتمال بیشتری دچار خطاهای تفکیک کروموزومی می‌شوند. هنگامی‌که محققان سطح TTLL11 در سرطان را در مقایسه با بافت سالم با استفاده از داده های اطلس ژنوم سرطان، (یک پایگاه داده عمومی که شامل ویژگی‌های مولکولی بیش از ۲۰ هزار سرطان اولیه منطبق با نمونه‌های طبیعی ۳۳ نوع سرطان است) مورد بررسی قرار دادند، دریافتند که TTLL11 به طور قابل توجهی در هر یک از این تومورها در مقایسه با بافت طبیعی مربوطه کاهش یافته است.  دکتر ورنوز می‌گوید:" ما دریافتیم که سطوح پایین TTLL11 به شدت مختص سرطان است. این هیجان انگیز است زیرا لایه دیگری از چگونگی تنظیم میکروتوبول‌ها در طول تقسیم سلولی در سرطان را نشان می‌دهد. داروهایی که با دینامیک میکروتوبول‌ها تداخل دارند، یکی از موفق ترین درمان‌های خط اول سرطان هستند. اگر مشخص شود که این یک هدف درمانی مناسب است، یافته‌های ما راه را برای ایجاد نسل جدیدی از داروها که دقیق تر و موثرتر از درمان‌های مرسوم هستند، هموار می‌کند." نویسندگان این مطالعه همچنین توضیح دادند که چرا سطوح پایین TTLL11 بر تقسیم سلولی تاثیر می‌گذارد.

ورنوز در این باره توضیح می‌دهد: "میکروتوبول‌ها نیاز به ایجاد اتصالات پایدار با کروموزوم‌ها برای هم تراز کردن و جدا کردن آن‌ها دارند، اما این اتصالات نیز باید به اندازه کافی انعطاف پذیر باشند تا به موقع اصلاح شوند تا از هر گونه خطا در طول جداسازی جلوگیری شود. میکروتوبول‌ها در سلول‌های سرطانی سطح پایینی از TTLL11 دارند که آن‌ها را بیش از حد پایدار می‌کند در نتیجه از تفکیک کروموزوم‌ها در حضور خطاهای اتصال که منجر به سلول‌های آنوپلوئید خواهد شد حمایت می‌کند. باید نشان داده شود که آیا این مکانیزمی است که توسط سلول‌های سرطانی برای رشد و تولید تنوع از طریق خطاهای تفکیک کروموزوم تصادفی مورد بهره برداری قرار می‌گیرد یا خیر. این کار به منزله کشف راه‌های هیجان انگیز جدیدی برای تحقیق است. "

نتیجه گیری

تنظیم دینامیک میکروتوبول‌ها برای تشکیل دوک میتوزی و جداسازی پایدار کروموزوم‌ها بسیار کلیدی است. در این مطالعه نشان داده شد که پلی‌گلوتامیلاسیون، یک اصلاح پس از ترجمه میکروتوبول‌ها دوکی، برای تعریف دینامیک آن‌ها در محدوده مورد نیاز برای جداسازی کروموزوم بدون خطا ضروری است. TTLL11 به‌عنوان یک آنزیم محرک پلی‌گلوتامیلاسیون میکروتوبول‌ها در میتوز شناسایی شد و نشان داده شد که کاهش سطح TTLL11 در سلول‌های انسانی یا جنین‌های موشی، پایداری جداسازی کروموزومی را به خطر می‌اندازد و رشد اولیه جنینی را مختل می‌کند. در سیتوپلاسم بیان بیش از حد TTLL11 در میکروتوبول‌های اینترفاز بسیار فعال است که نشان می‌دهد TTLL11 یک آنزیم مستقل است که نیازی به عوامل اضافی برای فعال سازی ندارد. داده‌های این مطالعه مکانیسمی را برای اطمینان از پایداری ژنوم در سلول‌های طبیعی نشان می‌دهد که در سلول‌های سرطانی که به طور سیستماتیک TTLL11 را کاهش می‌دهند، در معرض خطر است. این داده‌ها نشان‌دهنده یک ارتباط مستقیم بین تنظیم پویایی میکروتوبول‌ها، پلی‌گلوتامیلاسیون میکروتوبول‌ها و دو ویژگی برجسته سلول‌های تومور، آنپلوئیدی و بی‌ثباتی کروموزومی (CIN) است.

پایان مطلب./