مدل سازی چگونگی انتخاب سرنوشت سلول ها
شاید باورش سخت به نظر برسد، اما هر یک از ما به عنوان یک سلول منفرد شروع می کنیم که به تریلیون ها سلول که بدن ما را می سازند، تکثیر می شود. اگرچه هر یک از سلول‌های ما دقیقاً اطلاعات ژنتیکی یکسانی دارند، اما هر کدام یک عملکرد تخصصی را انجام می‌دهند: برای مثال، نورون‌ها افکار و رفتار ما را کنترل می‌کنند، در حالی که سلول‌های ایمنی یاد می‌گیرند بیماری را بشناسند و با آن مبارزه کنند، سلول‌های پوست از ما در برابر دنیای بیرون محافظت می‌کنند، سلول‌های ماهیچه‌ای اجازه می‌دهند. حرکت و غیره
همه این انواع سلول منشا مشترکی دارند، مانند سلول های بنیادی به اصطلاح پرتوان. سلول های بنیادی پر از امکانات مانند یک برگ خالی هستند که می توانند به هر نوع سلولی تبدیل شوند. به عنوان یک قیاس، در نظر بگیرید که چگونه یک کودک به بزرگسالی تبدیل می شود و مسیر شغلی و زندگی را انتخاب می کند. اینکه سلول های بنیادی چگونه شغل خود را انتخاب می کنند به زنجیره های پیچیده ای از واکنش ها در ژنوم سلول (DNA) بستگی دارد که زنجیره های ژنتیکی نامیده می شوند.
محققان آزمایشگاه مایکل الوویتز از کلتک، استاد زیست شناسی و مهندسی زیستی و محقق در موسسه پزشکی هاوارد هیوز، اکنون یک زنجیره ژنتیکی مصنوعی ایجاد کرده اند که نشان می دهد سلول ها چگونه می توانند سرنوشت خود را انتخاب کنند. این مطالعه در مقاله ای که در مجله آمده است شرح داده شده است علوم پایه در 20 ژانویه
با استفاده از این زنجیره که آنها آن را MultiFate نامیدند، محققان نشان دادند که چگونه مجموعه نسبتاً کوچکی از اجزای پروتئینی و فعل و انفعالات برای شناسایی و کنترل شرایط سلولی بیشتر از طریق خاصیتی به نام «چندپایداری» کافی است. MultiFate اکنون به محققان اجازه می دهد تا یک سلول زنده طراحی کنند که می تواند به حالت های مختلف تغییر کند، هر کدام به تنهایی پایدار است، اما قادر به انجام عملکرد جداگانه ای است - مشابه آنچه در بدن ما اتفاق می افتد.
محققان به رهبری دانشجوی رونگهویی زو، زنجیره مصنوعی از ژن ها را طراحی کردند که می تواند در سلول های رشد یافته در آزمایشگاه بدون تداخل با فرآیندهای سلولی طبیعی عمل کند. زنجیره MultiFate از سه ژن تشکیل شده است که هر کدام یک فاکتور رونویسی متناظر (پروتئینی که شامل بیان ژن می‌شود) را رمزگذاری می‌کند که با یک پروتئین رنگ متفاوت برچسب‌گذاری شده است: قرمز، سبز یا آبی. هر یک از این سه پروتئین به تنهایی درگیر هستند و به DNA خود متصل می شوند. این سه نوع پروتئین همچنین می توانند به یکدیگر بچسبند تا فعالیت دیگری را مسدود کنند.
همانطور که توسط مدل ریاضی تیم پیش‌بینی می‌شود، این نوع زنجیره می‌تواند به یک سلول اجازه دهد تا در هفت حالت مختلف وجود داشته باشد. مانند پیکسل‌های روی صفحه کامپیوتر، هر یک از این حالت‌ها ترکیب متفاوتی از پروتئین‌های قرمز، سبز و آبی را بیان می‌کنند و باعث می‌شوند سلول‌ها در هر یک از هفت رنگ مختلف بدرخشند: قرمز، سبز، آبی، فیروزه‌ای، سفید، سرخابی یا زرد. هنگامی که در یکی از این حالت ها قرار می گیرد، سلول در آن باقی می ماند مگر اینکه محققین عمداً آن را مختل کنند. از آنجایی که سلول ها در سرنوشت خود قفل شده اند، سلول با رشد و تقسیم، سرنوشت (رنگ) خود را به سلول های دختر خود منتقل می کند.
علاوه بر این، برخلاف زنجیره‌های سلولی طبیعی که کنترل آنها دشوار است، محققان MultiFate را طوری طراحی کرده‌اند که می‌تواند باعث شود سلول با استفاده از داروهای خاص بین هفت حالت جابجا شود.
«این کار نشان می‌دهد که چگونه طراحی و ساخت زنجیره‌های مصنوعی از ابتدا می‌تواند ایده‌ای از پدیده‌های بیولوژیکی بنیادی به دست دهد. MultiFate از خواص زنجیره های طبیعی برای کنترل سرنوشت سلول ها الهام گرفته شده است، اما از پایین به بالا طراحی شده است. نه تنها به توضیح چگونگی وجود سلول‌ها در بسیاری از سرنوشت‌ها کمک می‌کند، بلکه می‌تواند مبنایی برای گسترش سلول‌درمانی‌ها به منظور بهره‌گیری از انواع سلول‌های متعدد برای انجام عملکردهای درمانی پیچیده‌تر فراهم کند که هیچ سلولی نمی‌تواند ارائه کند. الویتز گفت.
این مقاله با عنوان "چندپایداری مصنوعی در سلول های پستانداران" است. جو اولین نویسنده روزنامه است. علاوه بر ژو و الوویتز، نویسندگان همکار عیسی ام. دل ریو-سالگادو، دانشجوی فارغ التحصیل کلتک و جوردی گارسیا-اوهالوو از دانشگاه پومپئو فابرا در بارسلون، اسپانیا هستند.
نقل قول: مدل سازی نحوه انتخاب سلول ها سرنوشت خود (2022، 21 ژانویه)، استخراج شده در 21 ژانویه 2022 از https://phys.org/news/2022-01-cells-fates.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]