به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در یک اکتشاف پیشگامانه در زیست شناسی سلولی، رایان فلین نقش شگفت انگیزی را برای RNA در خارج از محدوده سلول کشف کرده است. تحقیقات فلین، که بر روی بیولوژی RNA سطح سلول متمرکز است، منجر به کشف این شد که RNA‌های خاصی از نظر شیمیایی با گلیکان‌ها، پلیمرهای کربوهیدرات پیچیده موجود در سطح سلول، مرتبط هستند. در سال 2021، گروه فلین اولین گروهی بود که گزارش داد که RNA را می‌توان در خارج از سلول یافت.  فلین، استادیار سلول‌های بنیادی و زیست‌شناسی احیاکننده و محقق اصلی در بیمارستان کودکان بوستون می‌گوید: " آنچه در مورد آن کشف بسیار هیجان‌انگیز بود این بود که اسیدهای نوکلئیک مانند RNA به طور سنتی در داخل سلول محدود می‌شوند و از نظر فیزیکی جدا از گلیکوبیولوژی هستند. این کشف این تصور دیرینه را که اسیدهای نوکلئیک محدود به محیط درون سلولی هستند، به چالش کشید و لایه‌ای از پیچیدگی که قبلاً شناسایی نشده بود را در زیست شناسی سطح سلول آشکار کرد."

پیش زمینه

گلیکوRNA‌ها،  RNA‌های کوچک غیر کد کننده با گلیکان‌های سیالیله هستند. گلیکان‌ها با افزودن زنجیره‌های پلی ساکارید به لیپیدها و پروتئین‌ها، برهمکنش‌های بین مولکولی و درون مولکولی را واسطه می‌کنند. مشابه این ماکرومولکول‌های دیگر، RNA‌ها می‌توانند تحت سیالیلاسیون قرار گیرند و ساختار گلیکان را تحمل کنند.  این گلیکوRNA‌ها که عمدتاً در سطح سلول یافت می‌شوند، می‌توانند در سیستم ایمنی و ارتباط سلول به سلول شرکت کنند. مکانیسم دقیق گلیکوزیلاسیون گلیکوRNA هنوز نامشخص است و مشخص نبود که آیا فرآیند مشابهی توسط گلیکولیپیدها و گلیکوپروتئین‌ها در مجتمع دستگاه گلژی-شبکه آندوپلاسمی انجام می‌شود یا از طریق ماشین آلات مختلف انجام خواهد گرفت. آزمایش‌های قبلی به مکان و نحوه برچسب‌گذاری RNA با قندها در سلول‌ها اشاره نکرده‌اند. پروتئین‌ها و لیپیدها برچسب‌های کربوهیدرات را عمدتاً در شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی به دست می آورند. اصول زیست شناسی سلولی می‌گوید انتقال اولیه قندها به ماکرومولکول‌ها در شبکه آندوپلاسمی رخ می‌دهد. سپس، افزودن بعدی قندها به گلژی منجر به تشکیل ساختارهای گلیکان بالغ می‌شود. در دستگاه گلژی، این گلیکآن‌های تازه ساخته شده برای انتقال به اندامک‌ها در وزیکول‌ها بسته‌بندی می‌شوند یا در غشای پلاسمایی ترشح می‌شوند. در تحقیقات جدیدی که در نشریه Cell منتشر شده است، فلین و همکارانش مکانیسم ارتباط شیمیایی RNA را با N-گلیکان‌ها کشف کرده‌اند. قبل از این تحقیق، فقط پروتئین‌ها و لیپیدها به گلیکان‌ها کونژوگه شده بودند. اکنون تیم فلین RNA را به این فهرست اضافه کرده است، یافته ای که پیامدهای مهمی برای درک زیست شناسی سلولی دارد. او می‌گوید: " کار ما ثابت می‌کند که در واقع سه دسته از گلیکوکونژوگه‌ها وجود دارد: پروتئین‌ها، لیپیدها و RNA، این کشف نه تنها دامنه گلیکوکونژوگیت‌های شناخته شده را گسترش می‌دهد، بلکه راه‌های جدیدی را برای تحقیق در مورد عملکرد این گلیکوRNA‌ها باز می‌کند."

چالش اثبات وجود گلیکوRNA‌ها

علیرغم هیجان اولیه پیرامون کشف فلین در سال 2021، یک چالش مهم وجود داشت، اثبات اینکه این گلیکوRNA‌ها واقعاً به عنوان مولکول‌های مجزا وجود دارند. اگرچه این تیم داده‌های منطبق بر وجود گلیکو RNA را ارائه کرد، اما هیچ مدرک مستقیمی مبنی بر ارتباط شیمیایی بین RNA و گلیکان وجود نداشت. این امر فضایی را برای شک و تردید معقول در جامعه علمی ایجاد کرد، زیرا برخی این سوال را مطرح کردند که آیا این یافته‌ها را می‌توان به آلاینده‌ها یا سایر مصنوعات نسبت داد. پرداختن به این سوال برجسته در ذهن بود. تیم فلین نزدیک به چهار سال روی این مشکل کار کرده است تا تکنیک‌های جدیدی را برای اثبات قطعی ایجاد کند. او توضیح می‌دهد: " کاری که در چهار سال گذشته در این زمینه انجام داده‌ایم روی توسعه دو چیز متمرکز بود. از جنبه فنی، ما یک رویکرد شیمیایی را برای برچسب‌گذاری گلیکو RNAهای بومی از هر منبع RNA گرد هم آوردیم و سپس آن را با یک سبک جدید و بسیار حساس از طیف‌سنجی جرمی همراه کردیم که تجزیه و تحلیل اصلاح RNA را ممکن می‌سازد. این پیشرفت‌ها به تیم اجازه داد تا چندین پیوند دهنده را شناسایی کنند، اتصالات مستقیم بین یک پایه RNA و یک قند، بنابراین، همانطور که در مقاله جدید سلولی گزارش شده است، اولین شواهد قطعی از گلیکوRNA‌ها ارائه می‌شود."

مفاهیمی برای زیست شناسی سلولی و ایمونولوژی

پیامدهای این تحقیق بسیار فراتر از شناسایی ساده یک مولکول جدید است. کاربرد گلیکوRNA‌ها در تحقیقات زیست شناسی RNA بسیار زیاد است، به ویژه هنگامی که به پیشرفت بیماری و درمان دارویی مربوط می شود. گلیکوزیلاسیون نابجا یکی از مشخصه‌های شناخته شده بیماری‌های مختلف انسانی است. این یک باور عمومی است که بیماری‌های ناشی از گلیکوزیلاسیون غیرطبیعی پروتئین‌ها و لیپیدها به آسیب‌شناسی این بیماری‌ها کمک می‌کنند. کشف گلیکوRNA‌ها محققان را به سمت مولکول جایگزینی سوق می‌دهد که ممکن است مسئول شبکه گلیکوزیلاسیون مختل در بیماری‌های انسانی باشد. همانطور که تیم فلین نیز کشف کرد، گلیکور RNA‌ها می‌توانند در تعاملات سیستم ایمنی نقش داشته باشند. او می‌گوید: " در مقاله سال 2021، شواهدی پیدا کردیم که نشان می‌دهد گلیکو RNA‌ها می‌توانند با گیرنده‌های ایمنی تعامل داشته باشند. این نشان می‌دهد که گلیکوRNA‌ها می‌توانند یک جزء حیاتی در نحوه شناسایی و واکنش سیستم ایمنی به سلول‌ها باشند و به طور بالقوه بر همه چیز از تشخیص پاتوژن گرفته تا پاسخ‌های خودایمنی تأثیر بگذارند. وجود گلیکوRNA‌ها در سطح سلول همچنین می‌تواند پیامدهای گسترده تری برای ارتباط و سیگنال دهی سلول-سلول داشته باشد." همانطور که فلین توضیح داد، اگر می خواهید مکانیزمی را ایجاد کنید که چرا فردی خودایمنی دارد، اگر به RNA روی سطح سلول فکر نکنید، لزوماً چیزی را از دست خواهید داد. تحقیقات فلین زمینه گلیکوبیولوژی را تغییر داده است.

در نهایت

قبل از این کار، ایده گلیکوRNA‌ها با شک و تردید مواجه شد. اکنون، همانطور که فلین تاکید کرد، آخرین ویرایش کتاب مرجع ضرورت‌های گلیکوبیولوژی به گلیکوRNA‌ها به عنوان یکی از سوالات بزرگ در گلیکوبیولوژی اشاره می‌کند. این تغییر در تمرکز نشان دهنده شناخت رو به رشد گلیکوRNA‌ها به عنوان یک منطقه مطالعاتی مهم است. فلین تاکید می‌کند: "هدف از این کار تحریک علاقه بیشتر به زیست شناسی گلیکوRNA‌ها و زیست شناسی RNA سطح سلولی است. این مقاله نه تنها درک زیست شناسی RNA را گسترش می‌دهد، بلکه فرصت‌های جدیدی را برای تحقیق در مورد تعاملات سطح سلولی و عملکرد سیستم ایمنی ایجاد کرده است. " همانطور که جامعه علمی‌شروع به کشف این قلمرو ناشناخته می‌کند، تأثیر تحقیقات فلین احتمالاً باعث اکتشافات جدید می‌شود و به طور بالقوه به استراتژی‌های درمانی جدید منجر می‌شود. فلین می‌گوید: " ما فکر می‌کنیم که این دیدگاه اعتبار گلیکوRNA‌ها را تغییر می‌دهد، زیرا این شواهد مستقیمی خواهد بود که بسیاری از شیمی‌دانان و گلیکوبیولوژیست‌ها منتظر آن بودند."

پایان مطلب./