يربط الحمض النووي الريبي نفسه في شكل عقدة ، ثم يوحد نفسه

بالعربي/ تُظهر مقاطع الفيديو الجديدة المذهلة كيف يتشابك الحمض النووي الريبي – الجزيء الجيني الذي يخبر الخلايا عن كيفية بناء البروتينات – في عقدة مجنونة أثناء تشكلها ، فقط لتفكيك نفسها في الثانية الأخيرة ، وبطريقة فاجأت العلماء. 

تصور مقاطع الفيديو عالية الدقة خطًا من النيوكليوتيدات ، وهي اللبنات الأساسية للحمض النووي الريبي (RNA) ؛ مع نمو الخيط الفردي للحمض النووي الريبي لفترة أطول ، ترقص هذه النيوكليوتيدات وتتحول إلى أشكال ثلاثية الأبعاد مختلفة ، وتتأرجح أولاً في شكل واحد ثم آخر. بمجرد أن يتم تجميعها بالكامل ، يفترض الحمض النووي الريبي شكله النهائي ، والذي يحدد كيفية تفاعله مع الجزيئات والبروتينات الأخرى في الخلية. 

ولكن في الطريق ، يمكن أن يعلق الحمض النووي الريبي في “عقدة” يجب التراجع عنها حتى يظهر الشكل النهائي. 

قال مؤلف الدراسة يوليوس لاكس Julius Lucks ، الأستاذ المشارك في الهندسة الكيميائية والبيولوجية وعضو مركز البيولوجيا التركيبية في جامعة نورث وسترن: “لذلك يجب أن يخرج الحمض النووي الريبي منه”. وقال إن الحمض النووي الريبي لن يعمل بشكل صحيح إذا ظل محاصرًا في العقدة الخاطئة ، مما يعني عقدة تعترض شكلها النهائي. “ما كان مفاجئًا هو كيفية خروجها من هذا الفخ … تم اكتشاف هذا فقط عندما كانت لدينا مقاطع فيديو عالية الدقة.”

في الدراسة الجديدة ، التي نُشرت في 15 يناير في مجلة Molecular Cell ، أنتج Lucks وزملاؤه مقاطع فيديو من RNA باستخدام بيانات تجريبية وخوارزمية كمبيوتر. كان الهدف هو تكبير كيفية تكوين الحمض النووي الريبي ، لفهم بيولوجيا الخلية الأساسية بشكل أفضل وتمهيد الطريق لعلاجات أفضل للأمراض المرتبطة بالحمض النووي الريبي.

في التجارب ، استخدم الفريق نوعًا معينًا من الحمض النووي الريبي يسمى جزيء التعرف على الإشارة (SNP) RNA ، وهو جزيء تطوري قديم موجود في جميع ممالك الحياة. لقد استخدموا هذا الحمض النووي الريبي كنموذج لأنه يؤدي وظيفة أساسية في العديد من أنواع الخلايا. 

لتكبير كيفية بناء الخلايا لهذا الحمض النووي الريبي ، استخدم الفريق المواد الكيميائية لإيقاف عملية البناء مؤقتًا. لذلك عندما تمت إضافة نيوكليوتيدات جديدة إلى الحمض النووي الريبي ، توقف الباحثون مؤقتًا ثم سجلوا كيفية تفاعل تلك النيوكليوتيدات مع الآخرين الموجودين بالفعل في التشكيلة ، والأشكال التي تشكلوا جميعًا معًا. من خلال التقاط البيانات من العديد من جزيئات الحمض النووي الريبي الفردية ، طور الفريق لقطات عن كيفية بناء الحمض النووي الريبي بشكل عام عبر الزمن. محتوى ذو صلة

كانت هذه اللقطات بمثابة إطارات فردية في ما سيصبح مقاطع الفيديو النهائية لتشكيل الحمض النووي الريبي. هذا هو المكان الذي جاء فيه نموذج الكمبيوتر. قامت الخوارزمية بشكل أساسي بربط الإطارات الفردية معًا في أفلام مصغرة وملء الفجوات بين الإطارات مع التفاعلات الأكثر احتمالية للنيوكليوتيدات. في مقاطع الفيديو هذه ، لاحظ الفريق كيف يتشابك الحمض النووي الريبي في عقد معقدة ، إذا تُركت مربوطة ، ستجعل الجزيء بأكمله عديم الفائدة. 

قال لاكس: “إنها تطوي في حالة الفخ هذه ، وتبقى نوعًا ما هناك”. من المفترض أن يتشكل SNP RNA في شكل “يشبه دبوس الشعر” ، ويبدو أن هذه المصائد تقف في طريقها. ولكن مع إضافة المزيد من النيوكليوتيدات إلى التسلسل ، تنقض النيوكليوتيدات الجديدة لحل العقدة عن طريق إزاحة النيوكليوتيدات المتشابكة في الداخل. 

قال لاكس: “هذا النوكليوتيد الصغير الأخير يشبه الزناد” الذي يسمح للحمض النووي الريبي (RNA) بأكمله بالظهور في التشكل الصحيح. فكر في الطية الأخيرة في مشروع اوريغامي ، والذي يحول فجأة قطعة ورق مجعدة إلى فراشة جميلة. وأشار لاكس إلى أنه في مقاطع الفيديو ، تتشابك النيوكليوتيدات المظللة باللون الأرجواني الداكن ، وتساعد النيوكليوتيدات ذات اللون الوردي الداكن في تحريرها.

تعلم كيفية تشابك الحمض النووي الريبي وفك تشابكه هو المفتاح لفهم كيفية عمل الخلايا وكيف تتشكل البروتينات ؛ يمكن أن يساعد البحث أيضًا في معالجة الأمراض التي لا يعمل فيها الحمض النووي الريبي بشكل صحيح أو لا يتشكل بروتين معين ، مثل ضمور العضلات الشوكي ، والأمراض المعدية مثل COVID-19 التي تسببها فيروسات الحمض النووي الريبي ، وفقًا لبيان . 

السؤال الكبير هو ما إذا كان بإمكان الحمض النووي الريبي في الغالب فك تشابك هذه العُقد ، أو ما إذا كان يحتاج أحيانًا إلى بروتينات مساعدة لتسهيل العملية. وقال لاكس إنه من المحتمل أن تعمل بعض البروتينات كما يسمى “مرافق الحمض النووي الريبي” وتساعد في نحت الجزيء إلى شكله النهائي. وأضاف أنه قد يكون مزيجًا من الاثنين ، على الرغم من أن هذا أمر تخميني في هذه المرحلة.  

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com