استخدم باحثو الحمض النووي من الجامعات الرائدة في المملكة المتحدة صورا عالية الدقة لجزيء واحد من الحمض النووي، تم التقاطه للكشف عن كيفية "رقص" الشيفرة الوراثية البشرية داخل الخلية.
والحمض النووي أو حمض الديوكسي ريبونوكلييك هو مخطط لجميع أشكال الحياة على الأرض. من لون شعرك إلى حجم أنفك، يوجه الحمض النووي جسمك حول كيفية نمو وتطوير وإنتاج البروتينات التي تسمح لك بالعمل. ومع ذلك، فقط في عام 1953 أظهر عالما الأحياء جيمس واتسون وفرانسيس كريك لأول مرة البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي، وكشفا في هذه العملية كيفية تشفير الحمض النووي من أزواج من أربع مواد كيميائية أصغر، الأدينين والغوانين والسيتوزين والثايمين.
Alice Payne et al/University of Sheffield/University of Leeds/University of York
والآن، بعد ما يقرب من 70 عاما، حقق باحثون من جامعات شيفيلد ولييدز ويورك اختراقا آخر في الحمض النووي.
ونشر العلماء اليوم (16 فبراير) أول فيديوهات تكشف كيف "تتراقص" حلقات من الحمض النووي داخل الخلية. ونُشرت النتائج التي توصلوا إليها في مجلة Nature Communications.
Alice Payne et al/University of Sheffield/University of Leeds/University of York
وتم إنشاء اللقطات المذهلة بناء على الصور عالية الدقة على الإطلاق التي التقطها العلماء لجزيء الحمض النووي.
وتظهر الصور، بتفاصيل غير مسبوقة، كيف يمكن للحمض النووي أن ينحرف عن الشكل عندما يكون مزدحما داخل الخلية.
وحتى وقت قريب، قيدت التكنولوجيا العلماء على التقاط صور ثابتة لشيفرتنا الجينية. لكن الباحثين في يوركشاير جمعوا بين عمليات محاكاة الحواسيب الفائقة القوية مع مجهر القوة الذرية المتقدمة لإنشاء مقاطع فيديو للحمض النووي "الراقص".
Alice Payne et al/University of Sheffield/University of Leeds/University of York
ووقع بالفعل تفصيل الصور بما يكفي لرؤية هيكل الحلزون المزدوج. لكن مقاطع الفيديو سمحت للباحثين برؤية موقع كل ذرة فردية في الحمض النووي أثناء رقصها.
وقالت الدكتورة أليس باين، محاضرة في البوليمرات والمواد اللينة في جامعة شيفيلد، والتي التقطت الصور: "الرؤية هي التصديق، ولكن بشيء صغير مثل الحمض النووي، كانت رؤية التركيب الحلزوني لجزيء الحمض النووي بأكمله أمرا صعبا للغاية. تمكننا مقاطع الفيديو التي طورناها من مراقبة التواء الحمض النووي بمستوى من التفاصيل لم نشهده من قبل".
Alice Payne et al/University of Sheffield/University of Leeds/University of York
ويوجد داخل كل خلية بشرية حوالي مترين أو ستة أقدام ونصف من الحمض النووي.
ومن أجل احتواء الحمض النووي داخل الهياكل الصغيرة، فإنه يحتاج إلى الالتواء واللف. وبالتالي، فإن الحمض النووي الحلقي موجود في جميع أنحاء الجينوم ويعمل بشكل ديناميكي أكثر من الخيوط المسترخية.
ونظر الباحثون، على وجه الخصوص، في حلقات الحمض النووي الصغيرة التي تتشكل عندما تنضم جزيئات الحمض النووي في كلا الطرفين.
وسمحت الحلقات للباحثين بإضفاء مزيد من الالتواء على الدائرة المصغرة، ما جعل الحمض النووي يرقص بقوة أكبر.
وللمقارنة، عندما أخذوا لقطات من الحمض النووي المرتخي، دون أي تقلبات، لم تفعل الجزيئات سوى القليل جدا.
ولكن عندما أدخلوا تطورًا إضافيًا في المزيج، اتخذت حلقات الحمض النووي أشكالا أكثر غرابة.
وأشارت الأبحاث السابقة إلى أن الدوائر الصغيرة للحمض النووي يمكن أن تكون مؤشرا للصحة والشيخوخة، بالإضافة إلى علامات محتملة للمرض.
ويمكن أن تفتح القدرة على دراسة الحمض النووي بمثل هذه التفاصيل غير المسبوقة، الأبواب أمام الطب الجديد والعلاج الجيني.
وأوضحت البروفيسورة لين زيكيدريش، من كلية بايلور للطب في هيوستن تكساس، والتي صنعت دوائر الحمض النووي المصغرة المستخدمة في الدراسة: "تعتبر الدكتورة باين وزملاؤها هياكل مجهر القوة الذرية الجديدة لدوائرنا فائقة الالتفاف، مثيرة للغاية، لأنها تظهر بتفاصيل رائعة، كيف هي التجاعيد، والفقاعات، والتشابك، والتشويه، والتشكيل الغريب، والتي نأمل أن نتمكن من السيطرة عليها يوما ما".
وقالت الدكتورة سارة هاريس، الأستاذة المشاركة في كلية الفيزياء والفلك بجامعة ليدز، والتي أشرفت على البحث: 'إن قوانين الفيزياء تنطبق أيضا على الحمض النووي ذي الحلقات الصغيرة مثل الجسيمات دون الذرية والمجرات. يمكننا استخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة لفهم فيزياء الحمض النووي الملتوي. وهذا من شأنه أن يساعد الباحثين مثل البروفيسورة زيكيدريش على تصميم دوائر صغيرة مخصصة للعلاجات المستقبلية".
المصدر: إكسبريس
