نقش کلیدی متیلاسیون DNA در تمایز سلول‌های بنیادی

اخیرا محققان Northwestern Medicine موفق به کشف چگونگی تنظیم توسعه نورون‌های حرکتی نخاعی توسط فرایند متیلاسیون DNA شده‌اند. یافته‌های این مطالعه در مجله Cell Stem Cell به چاپ رسیده‌است. متیلاسیون DNA که یک مکانیسم اپی‌ژنتیک تعیین‌کننده در بیان و یا عدم بیان ژن است، سلول‌های بنیادی را هدایت می‌کند تا از سلول‌های اولیه به سلول‌های تخصص‌یافته تبدیل شوند.  آنزیم DNMT3A باعث متیلاسیون DNA می‌شود، که به نوبه خود عوامل رونویسی کلیدی را که در کنترل تمایز سلول‎های بنیادی به نورون‌های حرکتی نقش دارند را سرکوب و یا به‌صورت غیر منطقی فعال می‌کند.


نورون‌های حرکتی، سلول‌های عصبی به‌شدت تخصص‌یافته‌ای هستند که سیستم عصبی مرکزی را به عضله متصل می‌کنند و در روند آمیوتروفیک لترال اسکلروزیس (ALS) یا بیمار Disease دچار تحلیل و مرگ می‌شوند.

 Kiskinis ادامه داد: «اگر به الگوهای متیلاسیون DNA در بیماران مبتلا به ALS توجه کنید، این الگوها در همه‌جا یافت می‌شوند. آیا این یک محرک بیماری است و یا فقط یک محصول جانبی به‌شمار می‌رود؟ این مطالعه یک پلت‌فرم مناسب برای پاسخگویی به این نوع سوالات جالب را در اختیار ما قرار می‌دهد.»

محققان از انواع مختلف فناوری‌های پیشرفته، از جمله توالی‌یابی RNA سلول (Single-cell RNA-sequencing) و CRISPR-Cas9 که به‌عنوان ویرایش اپی‌ژنتیک شناخته شده‌است، برای ایجاد یک رده از سلول‌های بنیادی که هر کدام از آن‌ها فاقد آنزیم‌های مختلف دخیل در متیلاسیون DNA بودند، استفاده کردند.

Alberto Ortega، همکار ارشد Kiskini و نویسنده اصلی این مطالعه، پس از تجزیه و تحلیل سلول‌های بنیادی، تمایز پیش‌سازهای عصبی در حال تمایز و جمعیت‌ نورون‌های حرکتی به این نتیجه رسید که آنزیم DNMT3A باعث متیلاسیون DNA می‌شود، که به نوبه خود عوامل رونویسی کلیدی را که در کنترل تمایز سلول‎های بنیادی به نورون‌های حرکتی نقش دارند را سرکوب و یا به‌صورت غیر منطقی فعال می‌کند.

 Kiskinis افزود: «متیلاسیون DNA پتانسیل بیان ژن و در نتیجه هویت سلولی را کنترل می‌کند. همان‌طور که سلول‌های بنیادی از پیش‌سازهای اولیه به پیش‌سازهای متعهد و سپس به نورون‌های توسعه‌یافته تبدیل می‌شوند، متیلاسیون DNA اجازه القاء و یا سرکوب عوامل اصلی رونویسی را صادر می‌کند. این عوامل رونویسی به نوبه خود بر عملکرد و خاصیت cell type اثر می‌گذارند.» Ortega گفت: «مطالعه ما به‌سادگی اهمیت اپی‌ژنتیک را در کنترل مراحل مختلف توسعه سیستم عصبی مرکزی انسان از طریق تنظیم سطوح بیان عوامل رونویسی نشان می‌دهد.»

 Kiskinis ادامه داد: «علاوه بر این، دانشمندان الگوهای متیلاسیون DNA نامنظمی را کشف کرده‌اند که می‌توانند سایر توابع و قسمت‌های بدن را که بر عملکرد نورون‌ها متکی هستند، تحت تأثیر قرار دهند. به‌نظر می‌رسد که اگر الگوهای متیلاسیون DNA به‌درستی تنظیم نشوند، آبشاری از بیان ژن‌های نامنظم به راه می‌افتد که منجر به ایجاد سلول‌های معیوب می‌شود. این امر قابل توجه است، زیرا معمولا تصورات مردم در زمینه متیلاسیون حول تمایز سلولی متمرکز گشته و نقش آن در تمایز نورون‌های توسعه‌یافته تا حد بسیاری زیادی نادیده گرفته شده‌است.»

از آن‌جایی‌که بیماران مبتلا به ALS دارای الگوهای متیلاسیون نامنظم هستند، مطالعات بیشتر می‌تواند به درک بهتر بیماری‌های نخاعی کمک کند، به‌علاوه، میزان بالایی از تنوع ژنتیکی مرتبط با آنزیم DMNT3A در این بیماران مشاهده شده‌است که یک ارتباط پیچیده دیگر را بر سر راه ما قرار می‌دهد. این‌که آیا این امر در ایجاد این نوع اختلال نقش دارد یا نه، همچنان ناشناخته باقی‌ مانده‌است. ما قصد داریم در آینده‌های نزدیک به این مجهولات پاسخ دهیم.

لینک خبر
☑ لینک مقاله
☑ عضویت در زیست فن پزشکی
☑ عضویت در کانال زیست فن

بارگذاری مطالب مرتبط بیشتر
بارگذاری توسط فائضه ابوطالبی
بارگذاری در بیوتکنولوژی پزشکی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بررسی کنید

روش جدید برای بازسازی مینای دندان

محققان دانشگاه Queen Mary لندن از یک روش جدید برای رشد مواد معدنی استفاده کرده‌اند. این مو…