کشف ژن دخیل در بازسازی اندام سمندر بالغ

پژوهشگرانی از ژاپن و آمریکا، یک ژن جدید موثر و مربوط به گلبول‌های قرمز و مشارکت‌کننده در بازسازی اندام سمندر بالغ را شناسایی‌کرده اند.

در این پژوهش، محققان یک بانک اطلاعاتی از همه ژن های کد کننده پروتئین یک سمندر fire-bellied ژاپنی که در جامعه تحقیقات سمندر ژاپن گزارش شده بود، تشکیل دادند. این بانک اطلاعاتی شامل اطلاعات تعیین توالی DNA از ژن های ۱۹ بافت مختلف، شامل اندام های در حال بازسازی و بافت های جوانه‌ای اندام‌ها (blastema) بود.

آن‌ها بررسی‌های آماری را برای شناسایی ژن‌هایی که با بازسازی اندام ها مرتبط هستند، بکار گرفتند تا بتوانند آن‌هایی را جستجو کنند که با تشکیل جوانه اندام افزایش یافته بود و از ۶۹۴۱۳۸ توالی ژنی، آنها ۱۰۵۴۶۴ ژن که در جوانه اندام بیان شده بودند را پیدا کردند. به علاوه، غربالگری این توالی ها منجر به شناسایی یک ژن منفرد شد که Newtic1 نامیده می‌شود.

حضور این ژن در بافت‌های سمندر با هر دو روش مبتنی بر DNA و مبتنی بر پروتئین، تایید شد. ژن‌های مشابه در axolotl و سایر گونه های سمندر موجود بوده، اما در هیچ گونه دیگری وجود ندارند. همکار نویسنده، فوبیتو تویاما، از دانشگاه Utsunomiya گفته است: «Newtic1 یک ژن یتیم است. چرا که در گونه های دورتر هیچ معادلی برای آن یافت نشده است.»

برای فهمیدن عملکرد این ژن، محققان بررسی کردند که کجا و چه زمانی پروتئینNewtic1 در سمندر بیان می­شود. آنها همچنین از پادتن های اختصاصی برای Newtic1 استفاده کردند تا بیانNewtic1 را در بافت جوانه‌ای و خون جستجو کنند.

آنها متوجه شدند که Newtic1 بطور خاص در زیرمجموعه ای از گلبول‌های قرمز، یعنی گلبول های قرمز نارس (premature) که اصطلاحاً PcNob نامیده می‌شوند، بیان می­شود. این ژن در برخی از سلول های PcNob، ولی نه همه آن‌ها بیان می­شود. در سمندرهای بالغ عادی، توده‌هایی از PcNobهای بیان کننده Newtic1 در عروق و ورید های خونی یافت شدند. این توده ها erythrocyte clump یا اختصاراً EryC نام گذاری شدند.

سپس، محققان بیان Newtic1 را در طی بازسازی اندام سمندر بالغ بررسی نمودند. پیرو بسته شدن زخم، پنج روز بعد از قطع عضو اندام قدامی از میانه ساعد، EryCهای تازه در محل قطع شدن تشکیل شدند و تعداد آن‌ها با تشکیل بافت جوانه‌ای (blastema) افزایش یافت. در هنگام بازسازی عروق خونی و مویرگ ها که از محل قطع شدن به داخل بافت جوانه‌ای رشد می­کردند، EryCها از محل قطع شدن به داخل بافت جوانه ای مهاجرت کردند. زمانی که در اندام قدامی بازسازی شده، انگشتان پدیدار شدند، تعداد EryCها کاهش یافت.

محققان شک داشتند که PcNobها بطور فعال در بیان ژن‌ها نقشی داشته باشند، لذا بیان ژن‌ها در خون معمولی را آزمایش کردند. نتایج بیان بسیاری از ژن‌های کد کننده مولکول های ترشحی، شامل فاکتور های رشد و متالوپروتئازهای ماتریکس را نشان می­داد.

بیشتر مولکول‌های ترشحی شناخته شده، در رشد و تازه سازی عروق خونی، موثر دانسته شده‌اند و این همان اتفاقاتی است که در طی بازسازی اندام به وقوع می­پیوندد. بیان دو فاکتور از فاکتور های رشد شناخته شده، یعنی TGFß۱ و BMP2 که برای معرف ها در دسترس بودند، در PcNobها و EryCهای خالص شده، تایید شد.

شیکافومی چیبا می­گوید: «یافته‌های ما برای نخستین بار رفتار پیچیده گلبول‌های قرمز هسته دار را در خون عادی و در طول بازسازی اندام نشان می­دهد. نتایجی که به دست آوردیم نشان می­دهند که PcNobها، دامنه ای از گلبول های قرمز هسته دار در خون محیطی، مولکول های ترشحی متنوعی را در سراسر بدن حمل می­کنند.»

✳ ترجمه: آزاده داودی

☑ منبع: Nature