پژوهشگران مؤسسه‌ی علم و فناوری اوکیناوا ۸۵ ژن جدید را شناسایی کرده‌اند که همگی برای پیش‌برد تقسیم سلولی در نوعی مخمر به نام Schizosaccharomyces pombe ضروری است. این پژوهش، اساس ژنتیکی فعال‌سازی مجدد سلول‌های در حال استراحت را آشکار ساخته و می‌تواند در توسعه‌ی درمان‌های جدید برای سرطان یاری‌گر باشد.
پژوهشگران ژاپنی موفق به شناسایی ۸۵ ژن با عملکردهای مهم شده‌اند. این ژن‌ها در شرایط نامساعد محیطی و محدودیت منابع غذایی، روشن شده و تکمیل چرخه‌ی سلولی را برای مخمر در حال استراحت امکان‌پذیر می‌سازند. شیزوساکارومایسس پومبه یا مخمر شکافدار (fission yeast) از جمله قارچ‌هایی است که هنگام کمبود منابع غذایی، تقسیم سلولی را متوقف می‌سازد. این مجموعه‌ی ژنی تازه کشف شده، از حفظ توانایی مخمر برای ادامه‌ی چرخه‌ی سلولی اطمینان حاصل می‌کند.
سلول‌های پیکر تمام جانداران در شرایط محیطی و تغذیه‌ای مطلوب، چرخه‌ی سلولی خود را تکمیل کرده و تقسیم می‌شوند. در دسترس بودن منابع غذایی تأمین‌کننده‌ی نیتروژن، یکی از عواملی است که امکان پیش‌روی چرخه‌ی سلولی را تعیین می‌کند. وجود مقادیر کافی از نیتروژن به منظور ساخت مولکول‌های حیاتی نظیر DNA، RNA و پروتئین‌ها کاملاً ضروری است. اگر این منبع خارجی نیتروژن از محیط حذف گردد، سلول ناچار خواهد بود منابع نیتروژن موجود در سیتوپلاسم خود را بازیابی کرده و وارد حالت خاموشی یا فاز G۰ از چرخه‌ی سلولی شود.
دکتر کنیچی ساجیکی (Kenichi Sajiki) در این باره میگوید: «درک این که سلول وارد شده به فاز G۰ چگونه می‌تواند با مساعد شدن شرایط محیطی چرخه‌ی سلولی خود را از سر بگیرد، بسیار حائز اهمیت است.»
او و همکارانش ۳۲۸۰ سویه‌ی مختلف از مخمر شکافدار را مورد مطالعه قرار دادند. همه‌ی این سویه‌ها دارای جهش‌های حذفی در بخشی از ژن‌های خود و یا تمام آن بودند.
پژوهشگران در ابتدا با فراهم‌سازی منابع غذایی کافی در محیط کشت، سلول‌های مخمر شکافدار را وادار به رشد و تقسیم کردند. پس از این مرحله، منابع نیتروژن جهت تحریک سلول برای ورود به فاز G۰ از محیط کشت حذف شدند. سلول‌های مخمر به مدت چهار هفته در این حالت باقی ماندند. پس از گذشت این زمان، منابع نیتروژن دوباره به محیط بازگردانده شد و مخمرها توانستند با موفقیت چرخه‌ی سلولی خود را از سر بگیرند.
سلول‌های شیزوساکارومایسس پومبه‌ی طبیعی و یا گونه‌ی وحشی آن پس از وارد شدن به فاز G۰، تا چهار هفته قادر به حفظ توانایی تقسیم سلولی هستند. این مخمر حتی در صورت حذف نیتروژن نیز هم‌چنان قادر به انجام تقسیم سلولی در شرایط مساعد محیطی خواهد بود. با این حال، ۸۵ مورد از ۳۲۸۰ سویه‌ای که در این مطالعه بررسی شدند، تا این حد قادر به حفظ توانایی تقسیم نبودند؛ بدین معنی که دوره‌ی حفظ تقسیمپذیری برای این سویه‌ها کوتاه‌تر از بقیه بود. محققان پس از مشاهده‌ی این مورد، نتیجه‌گیری کردند که این ۸۵ ژن حذف شده نقشی حیاتی در آغاز مجدد چرخه‌ی سلولی مخمر ایفا می‌کنند.
نتایج حاصل از این مطالعه پژوهشگران را غافلگیر کرد، چرا که ارتباط حدود نیمی از این ژن‌ها با پیشرفت سرطان، در مطالعات قبلی گزارش شده بود. تعدادی از مطالعات قبلی نشان داده بودند که توانایی سلول‌های سرطانی در حفظ قدرت تقسیم، و آغاز مجدد چرخه‌ی سلولی در سلول‌های سرطانی در حال استراحت، با عملکرد نیمی از همین ژن‌های تازه کشف شده ارتباط دارد. بنابراین، مطالعات آتی بر روی این ۸۵ ژن می‌تواند به توسعه‌ی درمان‌های جدید برای هدف قرار دادن سلول‌های بنیادی سرطان کمک کند.
سویه‌های جهش یافته با کوتاه‌ترین دوره‌ی حفظ تقسیمپذیری دارای نوعی حذف شدگی در ژن nem1 بودند. این ژن با دفسفریلاسیون پروتئین‌ها ارتباط دارد. دفسفریلاسیون فرآیندی ضروری برای انتقال سیگنال‌ها در داخل سلول است، که از طریق تغییر فعالیت پروتئین‌های متنوعی صورت می‌پذیرد. از سوی دیگر، سلول‌های دارای جهش‌های حذفی در ژن‌های مسئول بازسازی ساختار DNA و تجزیه‌ی مواد غیرضروری موجود در داخل سلول، تا مدت طولانی‌تری قابلیت تقسیم خود را حفظ کردند. این خود حاکی از آن است که چنین عملکردهایی برای طولانی‌تر شدن فاز G۰ ضروری است.
محققان هم‌چنین مشاهده نمودند که هسته‌ی سلول‌های دارای جهش حذفی در ژن nem1، در پی از دست رفتن توانایی آغاز مجدد چرخه‌ی سلولی، شکل ناهنجاری به خود می‌گیرد. این احتمالاً ناشی از برداشته شدن کنترل از روی مسیرهای علامت‌دهی است که مسئولیت تجزیه‌ی بخش‌های مختلف سلول را بر عهده دارند.
ترجمه: آزاده داودی
منبع: Science Advances
