به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، فاکتورهای رونویسی خاص به عنوان هماهنگ کننده‌های اصلی فرآیندهای تکوینی عمل می‌کنند، به‌طوری که فعال‌سازی برخی از تنظیم‌کننده‌های تشدید کننده و پروموترهای مجاور را انجام می‌دهند. در مغز جنینی و بالغ، سلول‌های بنیادی عصبی تکثیر می‌یابند و از طریق فرآیندهای بسیار تنظیم‌شده‌ای به نورون‌ها و گلیا تبدیل می‌شوند. مکانیسم‌های اپی‌ژنتیکی — شامل تغییرات DNA و هیستون‌ها، و همچنین تنظیم توسط RNAهای غیرکدکننده — نقش‌های اساسی در مراحل مختلف نوروجنسیس دارند. تنظیم غیرطبیعی اپی‌ژنتیکی نیز به پاتوژنز اختلالات مختلف مغزی کمک می‌کند .آلساندرو گاردینی، استاد دکترای موسسه ویستار و تیم تحقیقاتی وی، نور جدیدی بر چگونگی تعیین فرآیندهای زیستی در تکوین سلول‌های عصبی تاباندند. یافته‌های آن‌ها در مورد یک کمپلکس مولکولی به نام "پل"، جزئیات جدیدی در درک تکوین عصبی اولیه ارائه می‌دهد که برای فهم بهتر اختلالات تکوین سیستم عصبی بسیار ضروری است. مقاله جدید آن‌ها تحت عنوان "ماژول تقویتی اینتگریتور هویت سلولی و تعهد به سرنوشت عصبی اولیه را کنترل می‌کند" یافته های آنها در در مجله Nature Cell Biology منتشر شد.

درباره مطالعه

اتصال مستقیم فاکتورهای رونویسی به DNA در نهایت منجر به جذب عوامل رونویسی پایه‌ای می‌شود که شامل RNA پلیمراز II (RNAPII) و مجموعه‌ای از کمپلکس‌های چندپروتئینی همراه با پلیمراز، از جمله کمپلکس اینتگریتور مختص متازوآ است. اینتگریتور عمدتاً برای تعدیل پایداری فرآیند RNA پلیمراز II شناخته شده است و به نظارت بر صحت RNA در سراسر ژن‌های کدکننده می‌پردازد. گاردینی می‌گوید: "با درک بهتر چگونگی تکوین سیستم عصبی در سطح اولیه، موقعیت بهتری برای ارزیابی علل و راه‌حل‌های ممکن برای اختلالات تکوین سیستم عصبی داریم. اختلالات تکوین سیستم عصبی شامل انواع بیماری‌ها و مشکلاتی هستند که در مراحل اولیه توسعه سیستم عصبی رخ می‌دهند و می‌توانند منجر به نقایص و اختلالات مختلف در ساختار و عملکرد مغز و نخاع شوند. این اختلالات می‌توانند در هر مرحله از تکوین عصبی (از دوران جنینی تا بعد از تولد) بروز کنند و معمولاً به علت عوامل ژنتیکی، محیطی، یا ترکیبی از هر دو به وجود می‌آین تحقیقات ما شواهد مهمی فراهم می‌آورد که تکوین سلول‌های عصبی تنها به واسطه عوامل رونویسی هدایت نمی‌شود."

نحوه تکوین و تمایز انواع سلول‌های بدن

تکوین و تمایز انواع سلول‌های بدن از سلول‌های بنیادی پرتوان فرآیند پیچیده‌ای است که تحت تأثیر عوامل مختلف ژنتیکی و محیطی قرار دارد. این فرآیند به طور کلی به سه مرحله اصلی تقسیم می‌شود. با وجود اینکه هر سلول در بدن ما اطلاعات ژنتیکی یکسانی دارد، هیچ سلولی مشابه دیگری نیست. سلول‌ها برای تعیین تمایز نهایی خود، مانند سلول‌های عضلانی، سلول‌های خونی یا نورون‌ها، سیگنال‌ها و ورودی‌های زیستی خاصی دریافت می‌کنند. در مراحل اولیه تکوین بیولوژیکی، سلول‌های بنیادی از حالت "پرتوانی" (توانایی تبدیل شدن به انواع مختلف سلول‌های تخصصی) عبور کرده و به سمت تکوین انواع خاصی از سلول‌ها می‌روند. در این مرحله، سلول‌های بنیادی شروع به دریافت سیگنال‌های داخلی و خارجی می‌کنند که موجب تغییر در رفتار ژنتیکی آن‌ها و تمایز به سمت یک سرنوشت خاص می‌شود. این سیگنال‌ها شامل فاکتورهای رونویسی، مواد شیمیایی، و سیگنال‌های محیطی هستند که به سلول‌ها اطلاع می‌دهند که باید به نوع خاصی از سلول تبدیل شوند. به عبارت دیگر، سلول‌های بنیادی به تدریج به سمت یک مسیر تمایز خاص هدایت می‌شوند. در این مرحله، برخی از ژن‌ها که مسئول تمایز به یک نوع خاص از سلول هستند، فعال می‌شوند و سلول‌های بنیادی به "سلول‌های پیش‌ساز" (Progenitor Cells) تبدیل می‌شوند. این سلول‌ها هنوز توانایی تمایز به تمامی انواع سلول‌ها را ندارند، بلکه تنها به یک یا چند نوع سلول خاص تبدیل می‌شوند. در مرحله تمایز کامل سلول‌های پیش‌ساز به انواع خاص سلول‌های تخصصی تبدیل می‌شوند. این سلول‌ها از نظر ساختاری و عملکردی کاملاً با سلول‌های اولیه تفاوت دارند و هرکدام وظایف خاص خود را در بافت‌ها و اندام‌های مختلف بدن ایفا می‌کنند. در تمام این مراحل، سیگنال‌های متعددی از محیط خارج و داخل سلول نقش دارند. این سیگنال‌ها عمدتاً از طریق فاکتورهای رونویسی عمل می‌کنند که به DNA متصل می‌شوند و آغازگر رونویسی ژن‌های خاص هستند. برخی از این فاکتورها به طور خاص برای هر نوع سلول فعال می‌شوند و مسیرهای تمایز مختلف را تنظیم می‌کنند.

بررسی ارتباط میان پروتئین اینتگریتور و اختلالات تکوین سیستم عصبی

دکتر گاردینی به‌ویژه به سیگنال‌ها و ورودی‌هایی که باعث می‌شوند سلول‌های بنیادی پرتوان به سلول‌های عصبی تبدیل شوند، در فرآیند "عصب زایی" (شکل‌گیری سیستم عصبی انسان، شامل مغز) توجه داشت. عصب زایی انسانی به‌طور کامل درک نشده است، اما متوجه شده اند که جهش‌های خاص در زیرواحدهای یک کمپلکس پروتئینی به نام "اینتگریتور" که براین فرایند تأثیر می‌گذارد، با اختلالات تکوین سیستم عصبی مرتبط بوده است. گاردینی و تیم او به ارزیابی زیرواحد اینتگریتور به نام INST10 پرداختند. در سلول‌ها از هر دو سیستم عصبی مرکزی و محیطی، INST10 نسبت به سایر زیرواحدهای کمپلکس اینتگریتور بیشتر وجود داشت که نشان می‌دهد سلول‌های عصبی به این پروتئین نیاز اساسی دارند. با استفاده از یک مدل سلولی که تکوین عصبی اولیه را شبیه‌سازی می‌کند، محققان تایید کردند که سلول‌های با مقدار کاهش‌یافته INST10 نه تنها الگوهای رونویسی ژنی بسیار متفاوتی داشتند، بلکه به نظر می‌رسید که در حال انحراف از مسیر تبدیل به سلول‌های عصبی و به سمت سلول‌های مزانشیمی هستند. این تایید کرد که وجود INST10 هویت سلولی نورون‌ها را حفظ می‌کند.

اهمیت یافته‌های کسب شده

در سطح تک‌سلولی، رده‌های سلولی که کاهش INST10 داشتند، بیان ژن‌های "اصلی عصبی" را از دست دادند و در عین حال الگوهای بیان ژنی را از خود نشان دادند که با برنامه‌ریزی برای تبدیل شدن به سلول‌های روده‌ای یا بافت نرم مطابقت داشت. این یافته‌ها تأیید کرد که INST10 برای حفظ هویت سلولی نورون‌ها، هم در طول تکوین اولیه و هم در طول زندگی سلول، حیاتی است.

پایان مطلب/.