واضح‌ترین تصاویر ثبت شده از مولکول دی‌ان‌ای تا به امروز

وضوح بالا و شبيه‌سازي به آن‌ها اجازه داد تا حرکت و موقعيت اتم‌ها را در يک رشته دي‌ان‌اي بررسي و مشاهده کنند. به گفته‌ي محققان انگليسي اين پروژه، مشاهده‌ي دي‌ان‌اي با اين جزئيات مي‌تواند توسعه‌ي روش‌هاي ژن‌درماني را سرعت ببخشد. اين تصاوير با وضوح بالا نشان مي‌دهد که چگونه فشارها و پيچيدگي‌هاي وارد بر دي‌ان‌اي باعث تغيير شکل آن درون سلول مي‌شود. پيش از اين دانشمندان تنها قادر بودند تا دي‌ان‌اي را به وسيله‌ي ميکروسکوپ‌هايي که تنها مي‌توانستند عکس‌هاي ثابت بگيرند ببينند اما اين فيلم مي‌تواند حرکت اتم‌هارا نشان دهد.

اين تصاوير به حدي با جزئيات هستند که مي‌توان ساختار دو رشته‌اي دي‌ان‌اي را مشاهده کرد اما هنگامي که دانشمندان اين مشاهدات را با شبيه‌سازي رايانه‌اي ترکيب کردند موفق شدند موقعيت هر اتم را در دي‌ان‌اي و نحوه‌ي پيچ‌تاب خوردن آن‌ها را نيز مشاهده کنند.

هر سلول انسان رشته‌ي دومتري دي‌ان‌اي دارد. اين رشته‌ها تکامل يافته‌اند تا براي قرار گرفتن درون سلول پيچ و تاب بخورند. اين بدان معناست که دي‌ان‌اي حلقه شده در سراسر ژنوم وجود دارد و آن دسته که پيچ خوردگي‌ ندارند تحرک کمتري نسبت به دسته‌ي ديگر دارند.

محققان حلقه‌هاي کوچک دي‌ان‌اي را مورد بررسي قرار دادند. اين حلقه‌ها خاص هستند زيرا مولکول‌ها از دو طرف بهم وصل شده اند. اين حلقه‌ها به محققان کمک مي‌کند تا بتوانند پيچيدگي ديگري در دي‌ان‌اي ايجاد کنند و حرکت آن را بيشتر کنند. هنگامي که آن‌ها دي‌ان‌اي بدون پيچ‌خوردگي را بررسي کردند تحرک کمي مشاهده کردند. درحالي‌که وقتي به دي‌ان‌اي يک تاب‌خوردگي ديگر اضافه کردند مشاهده کردند که سرعت تحرک آن بيشتر شد و اشکالي عجيب به خود گرفت. آن‌ها دريافتند اين حرکات و اشکال عجيب کليد جذب مولکول‌هاي ديگر توسط دي‌ان‌اي هاست و هنگامي که آن‌ها اشکالي گسترده‌تر به خود مي‌گيرند تعداد بيش‌تري از مولکول‌ها جذب آن‌ها مي‌شوند.

تحقيقات قبلي نشان مي‌داد که اين حلقه‌هاي کوچک دي‌ان‌اي مي‌توانند مشخص‌کننده‌ي سن و سلامت باشند و همچنين براي تشخيص زودهنگام بيماري ها مورد استفاده قرار گيرند.

از آن جايي که اين حلقه‌ها مي‌توانند پيچ خورده و خم شوند مي‌توانند بسيار فشرده شوند. مطالعه‌ي دي‌ان‌اي با اين جزئيات و فهميدن آن‌ که چگونه اين حلقه‌هاي فشرده در داخل سلول جا مي‌گيرند مي‌تواند به افزايش سرعت توسعه‌ي ژن‌درماني کمک کند.

دکتر آليس پاين (Alice Pyne) استاد پليمر و ماده چگال نرم در دانشگاه "شفيلد" که اين تصاوير را ثبت کرده مي گويد: ديدن، باور کردن است، اما وقتي پاي چيزي به کوچکي دي‌ان‌اي در ميان باشد مشاهده‌ي ساختار دورشته‌اي مولکول دي‌ان‌اي بسيار چالش برانگيز است. اين فيلم به ما اين امکان را داد تا پيچ‌ خوردن دي‌ان‌اي را در سطحي که هرگز نديده بوديم ببينيم.

پروفسور لين زچي‌ادريچ (Lynn Zechiedrich) از دانشگاه پزشکي بيلور(Baylor) در هيوستون تگزاس که حلقه‌هاي دي‌ان‌اي استفاده شده در اين تحقيقات را ساخته است مي‌گويد: اين تحقيقات قابل توجه بود. آن‌ها جزئيات دقيقي از جمله چروک خوردگي‌ها، حباب‌ها، اشکال عجيب دي‌ان‌اي را به تصوير کشيدند و ما اميدواريم روزي بتوانيم اين شکل‌گيري دي‌ان‌اي را کنترل کنيم.

دکتر سارا هريس(Sarah Harris) از دانشگاه ليدز که تحقيقات را نظارت مي‌کرد مي‌گويد: اين تحقيقات نشان مي‌دهد که قوانين فيزيک بر روي حلقه‌هاي کوچک دي‌ان‌اي نيز صادق است. همانطور که در ذرات زيراتمي و کهکشان‌ها وجود دارد. ما مي‌توانيم از ابررايانه‌ها براي درک فيزيک دي‌ان‌اي هاي تاب‌خورده استفاده کنيم تا براي درمان بيماري‌ها حلقه‌هاي دي‌ان‌اي اختصاصي طراحي کنيم.

اين مقاله در Nature Communications به چاپ رسيده است.