مفهوم إسكات الجينات:
يصف إسكات الجينات التنظيم اللاجيني للجين على مستوى النسخ أو الترجمة لمنع التعبير الجيني، حيث تشمل الآليات مثيلة الحمض النووي وتعديل هيستون و(RNAi) ويتم استغلال طرق إسكات الجينات من قبل الباحثين لدراسة وظيفة الجينات ولتطوير علاجات للأمراض، بما في ذلك السرطان والأمراض المعدية والاضطرابات التنكسية العصبية.
يقول الباحثون إن صورة مركب بروتين بكتيري يختار جزيئات الحمض النووي الريبي ويقطعها، وبالتالي إسكات الجينات، يوفر نظرة ثاقبة لعملية تداخل الحمض النووي الريبي (RNAi)، إذ أن الهيكل هو أول من يلتقط ما يسمى بروتين الأرجونوت عندما يكون مرتبطًا بكل من القالب الجيني الذي يوجهه إلى هدف (RNA) الخاص به والشريط المستهدف من (RNA) نفسه.
يستخدم الباحثون (RNAi) لمنع التعبير عن جينات مختارة ويأمل البعض في إمكانية استخدامها لمحاربة الأمراض، حيث يحدث (RNAi) أيضًا بشكل طبيعي لتنظيم التعبير الجيني والتحكم في العدوى الفيروسية، لكن الباحثين ما زالوا يكافحون للكشف عن كيفية عمل العملية بالضبط، فهم يقولون إن فهم هذه التفاصيل يمكن أن يساعدهم في تحسين الاستخدام العلاجي للإجراء.
ما هو واضح هو أن بروتينات الأرجونوت هي المكونات الرئيسية من آلات (RNAi) في الثدييات، إذ يرتبط (Argonaute 2) بجزيء نموذجي من (RNA) يسمى الدليل، والدليل بدوره يرتبط بجزيء (RNA) مستهدف بتسلسل تكميلي، مما يمكّن (Argonaute 2) من شق(RNA) الهدف وبالتالي منع استخدام (RNA) كقالب لصنع بروتين.
لسوء الحظ يصعب إنتاج بروتينات الأرجونوت للثدييات في مزارع الخلايا ولا تذوب بسهولة في المحلول إذ أنهما شرطان أساسيان شائعان للدراسات الهيكلية.
بروتين الأرجونوت:
عند النظر في بروتين الأرجونوت في (Thermus thermophilus) وهي بكتيريا توجد في الفتحات الحرارية، يتشابه بروتين (T (thermophilus argonaute من الناحية الهيكلية مع الأرجونيت في الثدييات، ولكنه يرتبط بشكل أكثر كفاءة بأدلة الدنا من أدلة الحمض النووي الريبي.
لذلك قرر الباحثون العمل على الهيكل بينما البروتين مرتبط بكل من دليل الحمض النووي وهدف الحمض النووي الريبي، وتم نشر عملهم، حيث وجد الفريق أن المركب المكون من ثلاثة جزيئات تبنى شكلاً أوسع وأكثر انفتاحًا، مما لوحظ في هياكل الأرجونوت المرتبطة بالحمض النووي وحده 2.
يعتقد الباحثون أن البروتين ودليل الحمض النووي الخاص به يرتبطان بسهولة أكبر عندما تتباعد منطقتان من البروتين، مما يفتح قناة ربط الحمض النووي الريبي، وتفاجأ الباحثون عندما اكتشفوا أنه في كثير من الحالات يرتبط الحمض النووي التوجيهي وبروتين الأرجونوت بالـ (RNA) المستهدف ويشقهما حتى عندما تكون هناك طفرات في حبلا (RNA).
إن الباحثين الذين يدرسون جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) التي تحدث بشكل طبيعي، والتي تنظم التعبير الجيني قد لاحظوا أيضًا أن التسلسل المستهدف وتسلسل الدليل لا يجب دائمًا الارتباط بشكل مثالي حتى يحدث الإسكات. على الرغم من أن بعض البكتيريا مثل (T. thermophilus) تنتج بروتينات الأرجونوت فإنها تفتقر إلى البروتينات الأخرى المميزة لمسار (RNAi) وقد دفع هذا البعض إلى التساؤل عما تفعله البكتريا في الواقع.
التداخل بوساطة (RNA) مزدوج الشريطة (RNAi) هو طريقة بسيطة وسريعة لإسكات التعبير الجيني في مجموعة من الكائنات الحية، حيث أن إسكات الجين هو نتيجة تدهور الحمض النووي الريبي إلى رنا قصير الذي ينشط الريبونوكلياز لاستهداف الرنا المرسال المتماثل.
تكون الأنماط الظاهرية الناتجة إما متطابقة مع تلك الخاصة بالطفرات الصفرية الجينية أو تشبه سلسلة أليلية من الطفرات، ولقد ثبت أن إسكات الجينات المحددة مرتبط بعمليتين قديمتين كبت الجماهير في النباتات وإخماد الفطريات، وقد ارتبط أيضًا بالعمليات التنظيمية مثل إسكات الينقولات وآليات الدفاع المضادة للفيروسات وتنظيم الجينات وتعديل الكروموسومات.
خطوات إسكات الجينات:
كشف التحليل الجيني والكيميائي الحيوي المكثف عن آلية من خطوتين لإسكات الجينات التي يسببها (RNAi) تتضمن الخطوة الأولى تحلل الرنا المزدوج الجديلة إلى رنا صغيرة متداخلة (siRNAs) بطول 21 إلى 25 نيوكليوتيد بواسطة نشاط يشبه (RNase III).
في الخطوة الثانية تنضم (siRNAs) إلى مجمع (RISC)، مجمع الإسكات الناجم عن (RNA) والذي يعمل على (mRNA) المشابه ويحلله، إذ تم التعرف على العديد من المكونات الرئيسية مثل (Dicer)، بوليميريز (RNA) المعتمد على (RNA)، الهليكازات و(dsRNA endonucleases) في الكائنات الحية المختلفة لدورها في (RNAi).
تتحكم بعض هذه المكونات أيضًا في تطور العديد من الكائنات الحية عن طريق معالجة العديد من (RNAs) غير المشفرة، والتي تسمى (micro-RNAs)، حيث يشبه التكوين الحيوي ووظيفة الرنا الميكروي أنشطة الحمض النووي الريبي إلى حد كبير.
تشير الدراسات الحديثة إلى أنه في سياق (RNAi) يخضع الجينوم أيضًا لتغييرات في شكل مثيلة الحمض النووي وتكوين الكروماتين المغاير وإزالة الحمض النووي المبرمج، ونتيجة لهذه التغييرات يتم ممارسة تأثير إسكات وظائف الجينات بأكبر قدر ممكن.
نظرًا لخصوصياته وكفاءته الرائعة يُنظر إلى (RNAi) كأداة مهمة ليس فقط لعلم الجينوم الوظيفي ولكن أيضًا للأنشطة العلاجية الخاصة بالجينات التي تستهدف (mRNAs) للجينات المرتبطة بالأمراض.
