دی‌ان‌ای بیمصرف| زباله‌ای که زباله نیست!
خبرگزاری علم و فناوری آنا، هدا عربشاهی؛ سوسومو اوهنو، ژنتیک‌دان ژاپنی‌آمریکایی و زیست‌شناس تکاملی که منشأ واژه دی‌ان‌ای زباله را به او نسبت می‌دهند، در سال ۱۹۷۲ سخنانش را پیرامون ابعاد ژنوم و فقدان ارتباط آشکارش با پیچیدگی زیست‌شناختی جانداری که به آن تعلق دارد، با این جمله معروف آغاز کرد: «در ژنوم ما، مقدار زیادی دی‌ان‌ای زباله هست.» درحقیقت در انسان ۴۶ کروموزوم وجود دارد که روی آن، حدود ۲ متر دی‌ان‌ای پیچیده شده است که حاوی بیش‌از ۲۰هزار ژن تاکنون شناخته‌شده است. این‌درحالی‌است که فقط حدود ۲درصد از مواد ژنتیکی ما پروتئین‌ها را رمزگذاری می‌کنند و به بخش وسیعی از این ژنوم به‌اصطلاح دی‌ان‌ای بی‌رمز گفته میشود که در گذشته دانشمندان ژنتیک اهمیت چندانی به آن نمی‌دادند تاجایی‌که حتی آن را دی‌ان‌ای زباله نامیدند. اما به لطف جدیدترین شیوه‌های توالی‌یابی، همه‌چیز در حال تغییر است و اگرچه هنوز چیزهای زیادی برای کشف باقی مانده، و حتی اگر فرانسیس کریک، یکی از کاشفان ساختار مارپیچ دوگانه، که پیشتر در دهه ۱۹۶۰ این دی‌ان‌ای را با صفت «کمی بیشتر از زباله» توصیف کرده بود امروز زنده بود لازم بود که در نگاهش بازنگری کند.
***
وجود ساختار مارپیچ دوگانه دی‌ان‌ای اکنون برای همه شناخته شده است و کشف آن دقیقا به ۷۰ سال پیش بازمی‌گردد. کشفی که نشان داد دو رشته دور یکدیگر پیچیده می‌شوند و مولکول دی‌ان‌ای را تشکیل می‌دهند. DNA سرواژه DeoxyriboNucleic Acid (دئوکسی‌ریبونوکلئیک اسید) است و رشته‌هایش از چهار آجر متوالی نوکلئوتیدی مختلف به نا‌م‌های آدنین، تیمین، گوانین و سیتوزین تشکیل شده‌اند که با جفت‌شدن منظم و دقیق با‌هم، یکی از جذاب‌ترین ساختارهای مولکولی در زیست‌شناسی را به‌وجود می‌آورند.
دی‌ان‌ای در تمام سلول‌های انسان- به استثنای گلبول‌های قرمز خون- وجود دارد و قادر است خودش را سازمان‌دهی کند و روی خودش متراکم شود تا فضای کمتری در هسته سلول اشغال کند و دقیقا در همان فضای کوچک است که تمام اطلاعات لازم برای بقا جمع میشود. اما این به‌چه معنی است؟ پیش‌از هرچیز باید گفت دی‌ان‌ای حاوی تمام دستورالعمل‌های لازم برای سلول‌های ما است و به ما اجازه زندگی می‌دهد. درواقع، اگر سلول‌ها، بافت‌ها و اندام‌ها درست کار کنند، جاندار زنده می‌ماند و اگر مشکلی پیش بیاید، علائم و بیماری‌های کم‌و‌بیش جدی ظاهر می‌شوند که گاهی زندگی را درمعرض خطر می‌گذارند. به‌علاوه، دی‌ان‌ای اجازه می‌دهد تا اطلاعات از نسلی به نسل دیگر منتقل شوند و از حفظ گونه (در اینجا، گونه بشر) اطمینان حاصل می‌کند.
این‌میان چیزی عجیب وجود دارد: فقط درصدی حداقلی از این مولکول از توالی‌های رمزداری که برای تولید پروتئین به‌کار می‌روند تشکیل شده است و در نتیجه، سازوکار جذابی که دی‌ان‌ای را به آر.ان.ای پیام‌رسان (mRNA) رونویسی می‌کند در آنها وجود ندارد. آر.ان.ای پیام‌رسان به نوبه خود به پروتئین ترجمه میشود، هربار که پروتئینی ساخته میشود، این دی‌ان‌ای بی‌رمز باید از وسط دی‌ان‌ای رمزدار بریده شود و دستورالعمل‌های رمزدار مجددا کنار هم قرار گیرند و انتهای‌شان پیش‌از ترجمه به هم چسبیده شود. کمی مانند جدول کلمات متقاطع که در آن باید حروف زیادی را از شبکه بازی حذف کرد تا بتوان به جواب جدول رسید.
کمی تاریخ و یک جایزه نوبل
تا پیش‌از سال ۱۹۷۷، مولکول‌های mRNA رونویسی‌های دقیق و وفاداری از دی‌ان‌ای تصور می‌شدند و البته این چیزی بود که در باکتری‌ها وجود داشت. اما در این‌سال دو دانشمند به‌نام‌های ریچارد جی. رابرتز و فیلیپ اِی. شارپ به‌طور مستقل دریافتند که ژن‌های سلول‌های یوکاریوتی (مانند ژن‌های حیوانات و گیاهان) شکاف دارند و بخش‌های آنها پیوسته و یکپارچه نیست و این شکاف‌ها را اینترون‌ها یا میانه‌ها نامیدند. این‌بدان‌معنی است که ژن می‌تواند در ماده ژنتیکی (دی‌ان‌ای) به‌صورت چند‌بخش تقسیم شود. رابرتز و شارپ هر دو از یک آدنوویروس عامل سرماخوردگی معمولی به‌عنوان سامانه مدل آزمایشی استفاده کردند که ژن‌هایش شباهت‌های مهمی با ژن‌های جانداران بالاتر دارند. مدت کوتاهی پس‌از این کشف، پژوهشگران دیگری نشان دادند که در موجودات بالاتر، ازجمله انسان، ژن‌های ناپیوسته فراوانی وجود دارد. ازاین‌رو، می‌توان گفت که کشف رابرتز و شارپ دیدگاه ما را درباره چگونگی رشد و تکامل ژن‌ها در موجودات بالاتر تغییر داد. این کشف همچنین به پیش‌بینی فرآیند ژنتیکی جدیدی، به نام پیرایش دگرسان منجر شد که برای بیان اطلاعات ژنتیکی ضروری است. در تعریف این دو دانشمند، میانه‌ها بخش‌هایی از ژنوم هستند که رونویسی از روی آنها انجام میشود ولی در فرایند پیرایش به کمک آنزیم پیرایشگر بریده می‌شوند و این‌گونه، در فرایند ترجمه، پروتئینی از روی آنها ساخته نمی‌شود. ازآنجاکه کشف ژن‌های تقسیم‌شده برای تحقیقات پایه امروزی در زیست‌شناسی و همچنین برای تحقیقات پزشکی به‌خصوص برای درک بهتر توسعه سرطان و سایر بیماری‌ها اهمیت اساسی دارد جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی سال ۱۹۹۳ به این دانشمندان اعطا شد.
زباله‌بودن یا زباله‌نبودن، مسئله این است!
هرچند واژه «دی‌ان‌ای زباله» عبارت جذابی است اما همین اصطلاح، سال‌ها کانون توجه مطالعات را از مواد ژنتیکی بی‌رمز دور کرد. اما درنهایت، بعضی دانشمندان تصمیم گرفتند تا درباره این بخش‌های مرموز مطالعه کنند و چیزهای بیشتری از آنچه انتظار داشتند را فاش و چند نظریه ارائه کنند تا برپایه آنها توضیحی برای توجیه وجود این توالی‌ها بیابند. درنتیجه، باوجوداینکه برخی، این نوع دی‌ان‌ای بی‌رمز را با اصطلاح زباله تعریف کرده‌اند، برخی دیگر غیرقابل تصور می‌دانند که بخش بزرگی از ژنوم، بی‌هدف باشد.
یکی از مواردی که دی‌ان‌ای زباله را به سرتیتر خبرها تبدیل کرد انتشار نتایج پروژه ENCODE بود. ENCODE هم به‌معنی رمزدارکردن و هم سرواژه عبارت Encyclopaedia of DNA Elements به‌معنی دایره‌المعارف عناصر دی‌ان‌ای، عنوان مطالعه عظیمی بود که در سال ۲۰۱۲ ادعا می‌کرد تا ۸۰درصد از دی‌ان‌ای انسان کاربرد دارد. نتایج این مطالعه چنان بحث‌برانگیز بود که بسیاری از دانشمندان استدلال کردند که تعریف ENCODE از «کاربرد» بسیار گسترده است. برخی دیگر استدلال کردند که اگرچه رونویسی ممکن است رخ دهد، اما دسترسی این بخش‌ها به فاکتورهای رونویسی لزوما به این معنا نیست که آنها کاربرد دارند یا رونویسی از این بخش‌ها سودمند است. همچنین نتایج مطالعه‌ای که سال ۲۰۱۴ در نشریه Plos Genetics منتشر شد شواهد متعددی ارائه کرد که از این فکر حمایت می‌کنند که درصد قابل توجهی از دی‌ان‌ای در بسیاری از ژنوم‌های یوکاریوتی عملکرد آشکاری ندارد و بنابراین، مفهوم دی‌ان‌ای زباله حتی پس‌از نتایج ENCODE هم باید معتبر باقی بماند.
اما در سال‌های اخیر به‌لطف کشف‌های دیگری که بعضی تاییدشده و بعضی دیگر همچنان درحد فرضیه‌اند، علم دیگر، کل میانه‌ها را در تعریف دی‌ان‌ای زباله جای نمی‌دهد. یکی از این کشف‌ها مربوط به رونویسی میانه‌هااه رشته‌های آر.ان.ای است که به‌طرق مختلفی از تولید پروتئین و همکاری با پروتئین‌های سلولی حمایت می‌کنند. اما باوجود یافته‌های سال‌های اخیر درباره دی‌ان‌ای بیمصرف، هنوز معماهای متعددی پیرامون این سوال وجود دارد که دی‌ان‌ای بی‌رمز چیست و آیا واقعا زباله‌ای بی‌فایده است یا چیزی بیشتر. اما به‌هررو، اکنون می‌دانیم که بخش‌هایی از آن، از نظر زیست‌شناختی بسیار مهم‌اند و محققان شروع به درک این موضوع کرده‌اند که دی‌ان‌ای بی‌رمز چگونه می‌تواند منبعی برای پژوهش‌های حوزه زیست‌پزشکی باشد.
انتهای پیام/