به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، بیان DNA پلاسمید ترانسفکت شده به طور کلی گذرا است، اما مشخص نیست که چه فرآیندی آن را خاتمه می‌‌دهد. در همین راستا محققان در ETH زوریخ اخیراً یک بخش ناشناخته را در سلول‌های پستانداران شناسایی کردند که نام آن را exclusome گذاشته‌اند. این اندامک از حلقه‌های DNA به نام پلاسمید تشکیل شده است. محققان جزئیات کشف خود را در مجله Molecular Biology of the Cell منتشر کرده‌اند. این محفظه جدید  که در پلاسمای سلولی است، قبلاً در سلول مشخص نشده بود. این استثنایی است زیرا سلول‌های یوکاریوتی (سلول‌های دارای هسته) معمولاً بیشتر DNA خود را در هسته سلول نگه می‌دارند، جایی که در کروموزوم‌ها سازماندهی می‌شود.

ساختار و عملکرد هسته سلول

در تمام یوکاریوت‌ها، ژنوم در هسته محصور است، جایی که کروموزوم‌ها را از سیتوپلاسم جدا می‌کند. جدایی بین نوکلئوپلاسم و سیتوپلاسم توسط یک غشای مسطح مضاعف و پیوسته با شبکه آندوپلاسمی (ER) تضمین می‌شود. تبادل بین نوکلئوپلاسم و سیتوپلاسم عمدتاً از طریق کمپلکس‌های منافذ هسته‌ای (NPCs) که در این غشای دوگانه تعبیه شده‌اند، انجام می‌شود. این غشای دوگانه حاوی NPC با حضور پروتئین‌های غشای درونی هسته‌ای برای تشکیل پوشش هسته‌ای تخصصی‌تر می‌شود. در بسیاری از گونه‌ها، پوشش هسته‌ای در طول میتوز شکسته می‌شود و پس از خروج میتوزی، دوباره در اطراف کروموزوم‌ها جمع می‌شود و هسته‌هایی را ایجاد می‌کند، جایی که DNA موجود در آن تکثیر و رونویسی می‌شود. با این حال، مشخص نیست که آیا مونتاژ پوشش هسته‌ای به سطح کروموزوم‌ها در انتهای میتوز محدود می‌شود یا اینکه می‌تواند به دور هر DNA بپیچد. ولی تاکنون اینکه چگونه سلول‌های پستانداران پوشش هسته ای را در پایان میتوز جمع می‌کنند به شدت مورد مطالعه قرار گرفته است. هنگامی که کروموزوم‌های جدا شده به سمت قطب‌های دوکی مخالف به سمت انتهای آنافاز کشیده می‌شوند، غشاهای ER لوله ای به هر توده کروموزومی جداکننده نزدیک می‌شوند و دو پوشش هسته ای جدید را ایجاد می‌کنند.

مکانیسم سلول برای محافظت از کروموزوم‌ها

برخی از پلاسمیدهایی که به ایجاد  exclusome ختم می‌شوند از خارج سلول منشأ می‌گیرند، در حالی که برخی دیگر - که به حلقه‌های تلومریک معروف هستند - از انتهای درپوش کروموزوم‌ها، تلومرها می‌آیند. به ویژه در برخی از سلول‌های سرطانی، آنهایی که از تلومرها به دست می‌آیند به طور مرتب از بین می‌روند و به هم متصل می‌شوند تا حلقه‌هایی را تشکیل دهند. با این حال، این‌ها شامل طرح‌های اولیه پروتئین نیستند. محققان ETH اولین کسانی هستند که نشان می‌دهند هسته سلول، حلقه‌های DNA را از بین می‌برد و آنها را همراه با پلاسمیدهایی که از خارج سلول می‌آیند، در پلاسمای سلول رسوب می‌کند. این ثابت می‌کند که سلول‌ها می‌توانند بین DNA که متعلق به خودشان است و هنوز مورد نیاز است و DNA خارجی که دیگر مورد نیاز نیستند، تمایز قائل شوند و سپس آنها را از هسته خارج کنند. این یکی از عملکردهای بهداشتی کلیدی است که سلول‌ها برای محافظت از کروموزوم‌ها انجام می‌دهند. اما پلاسمیدهایی که نمی‌توانند از سلول جدا شوند می‌توانند از نظر تئوری خود را در کروموزوم‌ها جاسازی کنند. زیرا بعد از این جاسازی، احتمال بیشتری وجود دارد که ژن‌های پلاسمید هسته‌ای ویروس‌ها یا باکتری‌ها به پروتئین تبدیل شوند که این باعث اختلال می‌شود.

آیا exclusome  باعث ایجاد پاسخ‌های خودایمنی می شود؟

هنوز مشخص نیست که این exclusome چه عملکردهای دیگری را انجام می‌دهد. کروشفسکی، که این مطالعه را هماهنگ کرده است، معتقد است که این ماده استثنایی می‌تواند در حافظه ایمونولوژیک سلولی نقش داشته باشد. سال‌هاست که زیست‌شناسان در سرتاسر جهان پروتئین خاصی را مطالعه می‌کنند که به DNA، به‌ویژه پروتئینی که در پلاسمای سلولی یافت می‌شود، می‌چسبد. قبلاً ثابت شده است که این پروتئین به حلقه‌های DNA نیز متصل می شود. با انجام این کار، احتمالاً یک آبشار سیگنال را ایجاد می‌کند که سلول‌ها را وادار می‌کند تا مواد پیام رسان التهابی تولید و آزاد کنند. اینها به بدن می‌گویند که ممکن است در یک پاتوژن، مانند ویروس، مشکلی وجود داشته باشد که پاسخ ایمنی را تضمین می‌کند. کروشفسکی و تیمش فکر می‌کنند این امکان وجود دارد که پروتئین مورد نظر به حلقه‌های DNA موجود در اکسلوسوم بچسبد و در نتیجه زمینه ایجاد عفونت طولانی‌مدت ایجاد شود. این محقق می گوید: «بدن مدام این سیگنال را دریافت می‌کند که مشکل هنوز وجود دارد. او می‌گوید که این بدان معناست که سیستم ایمنی چاره ای جز پاسخ دادن به پیام رسان التهابی ندارد. کروشفسکی توضیح می‌دهد: «و از آنجایی که آبشار سیگنالینگ پیش‌التهابی فروکش نمی‌کند، بلکه ادامه می‌یابد، این ممکن است ایجاد پاسخ‌های خودایمنی مانند لوپوس اریتماتوز سیستمیک را تسهیل کند.

کشف فرایند ایجاد اکسلوسوم

DNAدر طی فرایندی،  وارد شده به سلول‌های پستانداران  و در برخی موارد DNA خارج شده از هسته به سرعت توسط یک غشای دوگانه در سیتوپلاسم احاطه می‌شود، به این محفظه سیتوپلاسمی، که اکسلوسوم می‌گویند که اغلب حاوی DNA تلومریک خارج کروموزومی است و توسط سلول در چندین چرخه تقسیم نگهداری می‌شود. پوشش اکسلوسوم حاوی پروتئین‌های شبکه آندوپلاسمی و پروتئین‌های غشای درونی هسته‌ای Lap2β و Emerin است، اما با پوشش هسته‌ای به‌دلیل عدم وجود گیرنده لامین B و مجتمع‌های منفذ هسته‌ای متفاوت است. کاهش فرکانس اکسلوسوم پس از بیان بیش از حد دامنه LEM Emerin نقشی را برای Emerin در بخش‌سازی DNA پلاسمید نشان می‌دهد. بنابراین، سلول‌ها DNA و کروموزوم‌های خارج کروموزومی را تشخیص می‌دهند و آنها را در پوشش‌های مشابه و در عین حال متمایز می‌پیچند و اولی را در اطراف و دومی را در هسته، جایی که رونویسی رخ می‌دهد، نگه می‌دارند.

بررسی بقایای تکاملی ایجاد اکسلوسوم

کروشفسکی فرض می‌کند که این اکسلوسوم به تکامل اولیه و زمانی که یوکاریوت‌ها ظهور کردند، برمی‌گردد. معمولاً درک می‌شود که اولین سلول‌های یوکاریوتی از ادغام شکل اولیه باکتری با آرکئون، یک موجود تک سلولی شبیه به یک باکتری، به وجود آمدند. DNA حلقه‌ای شکل آنها که از دو موجود مختلف می‌آمد، باید سازماندهی می‌شد و در برابر تخریب محافظت می‌شد. با پیشرفت تکامل، مکانیسمی توسعه یافت تا اطمینان حاصل شود که مولکول‌های DNA به طور خودکار در یک پوشش غشایی محصور می‌شوند – که این فرایند در اکسلوسوم تازه کشف‌شده نیز اتفاق می‌افتد. اگرچه پوشش اکسلوسوم شبیه هسته سلول است، اما بسیار ساده‌تر است، همانطور که کروشفسکی توضیح می‌دهد، «پوشش استثنایی  این اندامک دارای شکاف‌هایی است که تنها در مراحل اولیه شکل‌گیری آن در پوشش هسته‌ای دیده می‌شود». در مورد پوشش هسته‌ای، این شکاف‌ها به مرور زمان بسته می‌شوند یا با پروتئین‌های منافذ خاصی پر می‌شوند. ولی در مقابل، پوشش اکسلوسوم توسعه نمی‌یابد. کروشفسکی می‌گوید: «شاید اکسلوسوم اولین تلاش برای تولید یک هسته سلولی باشد.

بررسی تغییرات سلولی در DNA پلاسمید وساختار اکسلوسوم

اینکه چرا پلاسمیدها در یک پوشش غشایی ناقص پیچیده می‌شوند، هنوز مشخص نیست. کروشفسکی می‌گوید: «به نظر می‌رسد که فقط DNA کروموزومی «به اندازه کافی خوب» در نظر گرفته می‌شود که در یک پوشش هسته‌ای کاملاً تشکیل شده قرار گیرد، و DNA خارج کروموزومی اینطور نیست. به نظر می‌رسد DNA حلقه‌ای شکل از خارج و پلاسمیدهای خودساخته با توالی انتهای کروموزوم فاقد ویژگی پیشرفته DNAهسته هستند. کروشفسکی میگوید: «ما هنوز نمی دانیم این ویژگی چیست. همین امر در مورد بسیاری از جنبه‌های این اندامک اخیراً کشف شده صادق است. زیست شناس سلولی ETH و تیم او اکنون قصد دارند با بررسی تغییرات سلولی در DNA پلاسمید و همچنین "مجوز" برای سپرده گذاری پلاسمیدها در اکسلوسوم ، اسرار اکسلوسوم را کشف کنند.

پایان مطلب/.