به گزارش ایده زیست نوترکیب به نقل از ساینس دیلی، در اوایل دهه 1960 مارشال نیرنبرگ فارغ التحصیل دانشگاه میشیگان به همراه تعداد دیگری از دانشمندان کد ژنتیکی حیات را رمزگشایی کردند. آنها قوانینی را شناسایی کردند که به وسیله آن اطلاعات از مولکول دی ان ای به پروتئین ها ترجمه می شوند.
آنها واحد های سه حرفی را در توالی های DNA شناسایی کردند، واحد هایی که کدون نام دارند و تمامی 20 آمینو اسید را که پروتئین ها را ایجاد میکنند تعیین می کنند. این کشف برای نیرنبرگ و به همراه دو پژوهشگر دیگر جایزه نوبل را به همراه داشت.
در برخی مواقع، یک غلط املایی یک حرفی در کد های ژنتیکی، که به نام جهش نقطه ای شناسایی می شود رخ می دهد. جهش های نقطه ای که توالی پروتئینی را تغییر می دهد جهش های نا مترادف (nonsynonymous) نام دارند، در حالی که آنهایی که توالی های پروتئینی را تغییر نمی دهند جهش های مترادف یا خاموش نام دارند.
بین یک سوم تا یک چهارم جهش های نقطه ای در توالی کد کننده پروتئین DNA جهش های مترادف نام دارد. در تمام مدتی که کد های ژنتیکی آسیب می دیدند، گمان می شد که این جهش ها خنثی یا تقریبا خنثی هستند.
اما در مطالعه ای که اخیرا توسط محققان دانشگاه میشیگان انجام شده و شامل دستکاری ژنتیکی سلول های مخمر در آزمایشگاه است، محققان نشان داده اند که بیشتر جهش های مترادف (synonymous) شدیدا مضر هستند.
غیرخنثی بودن شدید بیشتر جهش های مترادف – اگر که در مورد سایر ژن ها و موجودات هم صدق کند- کاربرد های وسیعی برای مکانیسم های بیماری های انسان، زیست شناسی جمعیت و زیست شناسی تکاملی خواهد داشت.
دکتر ژانگ از محققان این پژوهش در مورد این مطالعه گفت: از زمانی که کد های ژنتیکی در دهه 1960 شناسایی شدند، جهش های مترادف اغلب بی خطر در نظر گرفته می شدند. اکنون ما نشان داده ایم که این باور غلط است.
به خاطر اینکه تعدادی از نتیجه گیری های زیستی وابسته به این پیش فرض است که جهش های مترادف خنثی هستند، بی اعتبار بودن این پیش فرض پیامدهای گسترده ای خواهد داشت. برای مثال، جهش های مترادف عموما در مطالعه ی جهش های عامل بیماری نادیده گرفته می شوند، اما آنها ممکن است یک سازوکار رایج و نادیده گرفته شده باشند.
در دهه گذشته، شواهد روایی پیشنهاد میکردند که برخی از جهش های مترادف غیر خنثی هستند. ژانگ و همکارانش میخواستند بدانند آیا چنین مواردی استثنا هستند یا قاعده اند.
آنها برای پاسخ به این سوال از جوانه مخمر ( ساکارومایسس سرویزیه) استفاده کردند زیرا زمان تولید مثل کوتاه آنها ( تقریبا 80 دقیقه) و اندازه کوچک شان به محققان اجازه ارزیابی اثرات تعداد زیادی جهش مترادف را نسبتا سریع، دقیق و راحت میدهد.
آنها از روش ویرایش ژنوم CRISPR-Cas9 برای ایجاد بیش از 8000 گونه مخمر جهش یافته که هر یک حاوی یک جهش مترادف، نا مترادف، و یا بی معنی در یکی از هر 21 ژن هدف محققان بودند استفاده کردند.
سپس آنها میزان “تناسب” هر یک از سویه های جهش یافته را به وسیله سنجش اینکه به چه سرعتی نسبت به سویه غیر جهش یافته تکثیر می شود ارزیابی کردند. تناسب داروینی، به بیان ساده، اشاره دارد به تعداد فرزند هایی که یک فرد دارد. در این مورد سنجش نرخ تولید مثلی سویه های مخمر نشان داد که آیا این جهش های ایجاد شده، مفید، مضر، یا خنثی بودند.
در کمال تعجب، محققان دریافتند که 75.9 درصد از جهش های مترادف به طور چشمگیری مضر بودند، در حالی که 1.3 درصد به طور چشمگیری مفید بودند.
به گفته دکتر ژوکانگ شن روایت های سابق در مورد جهش های مترادف غیر خنثی به نظر میرسد که تنها نوک کوه یخ بوده است.
دکتر شن افزود: ما همچنین مکانیسم هایی را مطالعه کردیم که از طریق آنها جهش های مترادف بر تناسب اثر می گذارند و دریافتیم که حداقل یک دلیل این است که هم جهش های مترادف و هم جهش های نا مترادف سطح بیان ژن را تغییر می دهند و مقدار این اثر بیانی پیشبینی کننده مقدار “اثر تناسب” است.
دکتر ژنگ گفت: محققان بر اساس گزارش های روایی، می دانستند که برخی از جهش های مترادف احتمالا غیر خنثی هستند اما ما از تعداد زیاد چنین جهش هایی حیرت زده شدیم. نتایج ما نشان می دهد که جهش های مترادف تقریبا به اندازه جهش های نا مترادف درباره علت بیماری اهمیت دارند و نیاز به تلاش های بیشتر برای پیشبینی و شناسایی جهش های مترادف بیماری زا را نشان می دهد.
سرپرست این تیم گفت در حالی که دلیل خاصی وجود ندارد که نتایج انها به مخمر محدود شود، تایید برای موجودات مختلف به منظور تایید عمومیت این یافته ها مورد نیاز است.
منبع خبر
