کشف مکانیسم تنظیم وراثت کروموزوم

"سوزان هلموث" و "اولاف استمان" از متخصصان ژنتیک در دانشگاه بایروث آلمان، اکنون مکانیسمی را که قبلاً ناشناخته بود، کشف کرده‌اند که فعالیت جداسازی را تنظیم می‌کند. این یافته‌های بنیادی، جنبه جدیدی را به درک فعلی ما از وراثت کروموزوم اضافه می‌کند.

تقسیم سلولی برای رشد و تولید مثل انسان ضروری است. قبل از شروع به تقسیم یک سلول، اطلاعات ژنتیکی ذخیره شده روی کروموزوم‌ها تکثیر می‌شود. وقتی این فرآیند کامل شود، هر کروموزوم از دو رشته DNA یکسان تشکیل می‌شود که کروماتیدهای خواهر نامیده می‌شوند.

حلقه‌ای موسوم به "کوئسین"(Cohesin) متشکل از چندین پروتئین، هر کروموزوم را محصور کرده و یک جفت کروماتید را در کنار هم نگه می‌دارد.

کوئسین در حین آماده‌سازی برای تقسیم سلولی، از بازوهای کروموزوم‌ها جدا می‌شود. با این حال، جداسازی کامل کروماتیدهای خواهر تنها زمانی ممکن است انجام شود که کوئسین باقی مانده در میان کروموزوم ها توسط جداسازی آنزیم قطع شود. سپس کروماتیدها به دو انتهای دستگاه دو رشته‌ای منتقل می‌شوند، جایی که پایه ژنتیکی سلول‌های تشکیل دهنده دختر را شکل می‌دهند.

رشد سالم سلول‌های دختر تنها در صورتی که دارای نقایص ژنتیکی نباشد، تضمین می‌شود. برای اینکه این شرط برآورده شود، جدایی باید دقیقاً در زمان مناسب فعال شود و رخ دهد.

اگر کروماتیدهای خواهر خیلی زود از هم جدا شوند، فقط می‌توانند به طور تصادفی توزیع شوند و سلول‌های دختر حاصل، تعداد کروموزوم‌های اشتباهی دارند و می‌میرند یا می‌توانند به سلول‌های تومور تبدیل شوند.

تنها تنظیم دقیق جداسازی از بروز این نقص‌های ژنتیکی جلوگیری می‌کند.

"سوزان هلموث" و "اولاف استمان" با همکاری متخصصان ژنتیک از دانشگاه سالامانکا در اسپانیا، اکنون دریافته‌اند که پروتئینی موسوم به "شوگوشین"(shugoshin)(در زبان ژاپنی به معنای "روح نگهبان") دقیقاً این عملکرد تنظیم کننده را دارد. "شوگوشین" باعث می‌شود تا زمان مناسب رسیدن به تقسیم کوئسین، جداسازی فعال نشود.

دانشمندان با این کشف موفق شده‌اند یک معمای مهم در علم ژنتیک را حل کنند. تاکنون فقط پروتئین "سکورین"(securin) به عنوان سرکوب کننده فعالیت‌های پیش از موعد جداسازی شناخته شده بود. بنابراین اعتقاد بر این بود که جداسازی منحصراً توسط "سکورین" تنظیم می‌شود. با این حال، این دیدگاه با مشاهده اینکه جداسازی حتی در صورت عدم حضور "سکورین" هم به درستی تنظیم می‌شود، دچار ابهام شد.

محققان می‌گویند: "شوگوشین" و "سکورین" هر دو از آغاز زودهنگام فرآیند جداسازی کروموزوم در زمان اشتباه جلوگیری می‌کنند و اگر "سکورین" شکست بخورد، "شوگوشین" به تنهایی قادر به تنظیم فعالیت جداسازی در سلول‌های انسانی است.

محققان افزودند: ما با نوعی افزونگی سروکار داریم که در چرخه سلولی غیرمعمول نیست؛ برای اینکه یک روند حیاتی به شیوه‌ای مرتب انجام شود، طبیعت با کنترل همزمان آن به دو یا چند روش مختلف از آن محافظت می‌کند. این باعث می‌شود این فرآیند محکم باشد، اما همچنین مطالعه آن دشوار است، زیرا توزیع فردی اثر قابل ملاحظه‌ای ندارد.

در حقیقت "هلموث" و "استمان" کشف دیگری کردند: چیزی موسوم به "SAC" وجود دارد که کنترل کننده تأثیر تنظیم "شوگوشین" و همچنین "سکورین" است. این یافته این فرضیه را تأیید می‌کند که "SAC" بر تمام فرآیندهای دخیل در وراثت کروموزوم حاکمیت دارد. تاکنون دانشمندان تصور می‌کردند "SAC" تنها "سکورین" را تثبیت می‌کند و تا زمانی که زمان تقسیم و جداسازی نرسیده، اجازه رخ دادن آن را نمی‌دهد، اما اکنون مشخص شده است که "شوگوشین" را نیز سرکوب می‌کند.

"اولاف استمان" می‌گوید: من به طور ویژه از این موضوع خوشحال شدم که شنیدم کتاب‌های درسی در پی کشف ما، مجدداً بازنویسی می‌شوند. تحقیقات بیشتر ما نشان خواهد داد که چگونه یافته‌های بنیادی ما می‌توانند راههایی را برای درمان سرطان بیابند.

این مطالعه به زودی در مجله Nature منتشر خواهد شد.