به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در طول فرایند تکوین، ارگانیسم در حال رشد از یک سری مراحل مورفولوژیکی تنظیم شده زمانی عبور می‌کند تا شکل بالغ خود را ایجاد کند. به عنوان مثال، در انسان، رشد از کودکی تا بلوغ و سپس به بزرگسالی ( زمانی که بلوغ جنسی حاصل می‌شود) پیشرفت می‌کند. به طور مشابه، در حشرات هولومتابولوس، بچه‌های نابالغ از طریق یک مرحله شفیرگی میانی، زمانی که بافت‌های لارو حذف می‌شوند و سلول‌های پیش‌ساز اصلی ساختارهای بالغ را تشکیل می‌دهند، به شکل بالغ منتقل می‌شوند. در همین راستا این مطالعه که در ژورنال eLife و توسط موسسه زیست شناسی تکاملی (IBE, CSIC-UPF) و IRB Barcelona منتشر شد، نشان داد که ژن Chinmo مسئول ایجاد مرحله جوانی در حشرات است. همچنین تایید می‌کند که ژن های Br-C و E93 نقش تنظیمی در بلوغ حشرات دارند. این ژن‌ها که در انسان نیز وجود دارند، به ترتیب به عنوان محرک و سرکوب کننده فرآیندهای سرطانی عمل می کنند. نتایج این تحقیق که با مگس میوه Drosophila melanogaster و سوسک Blatella germanica انجام شد، نشان می‌دهد که این ژن‌ها در طول تکامل حشرات حفظ شده‌اند. بنابراین، اعتقاد بر این است که آنها می توانند نقش کلیدی در تکامل دگردیسی داشته باشند.

مراحل رشد حشرات

تخم، لارو، شفیره، بالغ: زندگی بسیاری از حشرات حول این چهار مرحله کاملاً تعریف شده از رشد تشکیل شده است. پس از تفریخ، لارو رشد می‌کند تا به اندازه معینی برسد. هنگامی که شرایط مناسب فراهم شود، تبدیل به شفیره  شده و در نهایت به یک فرد بالغ تبدیل می‌شود. اکثر سلول‌های لارو در طول دگردیسی می‌میرند. تنها گروهی به نام سلول‌های خیالی زنده می‌مانند، که ابتدا تقسیم شده و سپس بالغ می‌شوند تا درنهایت بافت‌های شفیرگی و بالغ را ایجاد کنند. هر یک از این مراحل رشد به یک برنامه ژنتیکی خاص مرتبط است که در پاسخ به یک ژن مشخص کننده یک مرحله خاص به کار گرفته شده است. به عنوان مثال، فعال شدن ژن Br-C باعث انتقال از لارو به شفیره می‌شود، در حالی که E93 تبدیل شفیره به یک بالغ را آغاز می‌کند. با این حال، اینکه کدام ژن تعیین کننده، مرحله هویت لارو را کنترل می‌کند نامشخص است.

ژن‌هایChinmo، Br-C و E93

ژن‌های Chinmo، Br-C  و E93 عقربه‌های ساعت بیولوژیکی در حشرات هستند. حشراتی که دچار دگردیسی کامل می‌شوند، مانند مگس‌ها، سه مرحله زیر را طی می‌کنند: جنین که در داخل تخمک تشکیل می‌شود. لارو (مرحله جوانی) که در چندین مرحله رشد می‌کند و شفیره که مرحله ای است که دگردیسی و تشکیل ارگانیسم بالغ را در بر می‌گیرد. مطالعات قبلی نشان داده بود که ژن Br-C تشکیل شفیره را در حشرات تعیین می‌کند. در سال 2019، همان تیم IBE که این مطالعه را رهبری کرده است، عملکرد اساسی E93 را برای کامل کردن دگردیسی در حشرات و شروع بلوغ بافت‌هایی که به شکل‌گیری بزرگسالان ادامه می‌دهند، توصیف کردند. با این حال، ژن مسئول تعیین مرحله جوانی تا کنون ناشناخته بود. این مطالعه اکنون ژن Chimno را به عنوان پیش ساز اصلی این مرحله در حشرات شناسایی کرده است.

آزمایش بررسی حذف عملکرد ژن

با حذف ژن Chinmo در نمونه‌های مگس سرکه، دانشمندان مشاهده کردند که این حشرات بدون تکمیل مرحله جوانی به مرحله شفیرگی پیش رفتند و زود به مرحله بزرگسالی رفتند. بنابراین، این یافته‌ها تأیید می‌کنند که چینمو برای رشد و طی کردن مراحل جوانی ضروری است. همچنین ما کشف کرده‌ایم که Chinmo با تمایز نیافته نگه داشتن سلول‌ها، رشد بافت را در مرحله جوانی مگس سرکه افزایش می‌دهد. دکتر خاویر فرانچ، محقق در IBE (CSIC-UPF) که این مطالعه را رهبری می‌کرد، می‌گوید، زمانی که چینمو بیان می‌شود، سلول‌ها نمی‌توانند تمایز پیدا کنند زیرا با بیان و عملکرد آن، بیان ژن‌هایی که مسئول تشکیل بافت‌های بالغ هستند سرکوب می‌شود.

نتیجه حاصل از این آزمایش

بنابراین، مطالعه به این نتیجه رسید که ژن Chinmo برای پیشرفت از مرحله جوانی به شفیرگی و انجام دگردیسی با موفقیت باید در مگس سرکه غیرفعال شود. به همین ترتیب، تأیید می‌کند که عملکرد متوالی سه ژن، یعنی Chinmo، Br-C، و E93، به ترتیب در مراحل لاروی، شفیرگی و بالغ، تشکیل اندام‌های مختلف تشکیل دهنده ارگانیسم بالغ را هماهنگ می‌کند.

نقش کلیدی ژن‌های تنظیم کننده رشد در فرآیندهای سرطانی

Chinmo و Br-C متعلق به خانواده بزرگ فاکتورهای رونویسی BTB-ZF هستند، پروتئین‌هایی که در سرطان نقش دارند و در انسان نیز یافت می‌شوند. اگرچه مطالعات قبلی نشان داده بود که چینمو پیش ساز سرطان است، اما نقش Br-C و E93 در این بیماری تاکنون ناشناخته بود. اما باید دانست که درک عملکرد مکانیسم سلولی مولکولی  کنترل کننده رشد ، می‌تواند به درک بهتر فرآیندهای سرطان کمک کند. زیرا در طی این فرایند سلول‌های سالم رشد می‌کنند، تمایز پیدا می‌کنند و بالغ می‌شوند. در مقابل، سلول‌های سرطانی بدون کنترل رشد می‌کنند، تمایز نمی‌یابند و بالغ هم نمی‌شوند. بنابراین تعیین نقش Chinmo، Br-C و E93 ممکن است کلید تحقیقات بالینی آینده باشد.» بنابراین این مطالعه نشان داد که Chinmo یک پیش ساز انکوژنیک است زیرا باعث رشد بافت می‌شود و از تمایز جلوگیری می‌کند، در همین راستا دو ژن C-Br و E93 با فعال کردن بلوغ بافت به عنوان سرکوبگرهای تومور عمل می‌کنند.

نقش Chinmo در فرایند دگردیسی

دگردیسی کامل حشراتی مانند پروانه‌ها و مگس‌ها یک نوآوری تکاملی است که به تدریج در طول تکامل از حشراتی که دچار دگردیسی بسیار ساده تری می‌شوند مانند سوسک‌ها پدید آمده است. برای درک چگونگی انجام این فرآیند تدریجی، محققان عملکرد Chinmo، Br-C و E93 را در سوسک‌ها تجزیه و تحلیل کردند. تجزیه و تحلیل عملکرد این ژن‌ها در گونه‌های مختلف حشرات به ما این امکان را می‌دهد تا نحوه عملکرد تکامل را مشاهده کنیم. دکتر دیوید مارتین، محققی در IBE (CSIC-UPF) که این مطالعه را رهبری می‌کرد، توضیح می‌دهد که مشاهده عملکرد Chinmo در حشرات حفظ شده است که به طور تکاملی مانند مگس‌ها و سوسک‌ها از هم جدا شده‌اند.

نتایج مطالعه

نتایج مطالعه نشان می‌دهد که عملکرد تنظیم‌کننده چینمو و E93 در حشرات پایه‌تری مانند سوسک برای تعیین انتقال از شکل جوانی به بالغ کافی است. با این حال، معرفی ژن Br-C در رشد شفیره‌ها و ظهور دگردیسی کامل از طریق مرحله شفیرگی جدید در حشراتی مانند مگس‌ها بسیار مهم است.

پایان مطلب/.