واضح‌ترین تصاویر ثبت شده از مولکول دی‌ان‌ای تا به امروز

واضح‌ترین تصویر ممکن از یک مولوکول دی‌ان‌ای (DNA) توسط دانشمندان ثبت شد. این تصویر پیچ‌و تاب خوردن اتم‌ها را نشان می‌دهد.

به گزارش ایسنا و به نقل از دیلی‌میل، محققان دانشگاه‌های شفیلد (Sheffield)، لیدز (Leeds) و یورک (York) با ترکیب شبیه‌سازی ابررایانه‌ای و میکروسکوپ‌های پیشرفته اتمی تصاویری از مولکول‌ها ثبت کردند.

وضوح بالا و شبیه‌سازی به آن‌ها اجازه داد تا حرکت و موقعیت اتم‌ها را در یک رشته دی‌ان‌ای بررسی و مشاهده کنند. به گفته‌ی محققان انگلیسی این پروژه، مشاهده‌ی دی‌ان‌ای با این جزئیات می‌تواند توسعه‌ی روش‌های ژن‌درمانی را سرعت ببخشد. این تصاویر با وضوح بالا نشان می‌دهد که چگونه فشارها و پیچیدگی‌های وارد بر دی‌ان‌ای باعث تغییر شکل آن درون سلول می‌شود. پیش از این دانشمندان تنها قادر بودند تا دی‌ان‌ای را به وسیله‌ی میکروسکوپ‌هایی که تنها می‌توانستند عکس‌های ثابت بگیرند ببینند اما این فیلم می‌تواند حرکت اتم‌هارا نشان دهد.

این تصاویر به حدی با جزئیات هستند که می‌توان ساختار دو رشته‌ای دی‌ان‌ای را مشاهده کرد اما هنگامی که دانشمندان این مشاهدات را با شبیه‌سازی رایانه‌ای ترکیب کردند موفق شدند موقعیت هر اتم را در دی‌ان‌ای و نحوه‌ی پیچ‌تاب خوردن آن‌ها را نیز مشاهده کنند.

هر سلول انسان رشته‌ی دومتری دی‌ان‌ای دارد. این رشته‌ها تکامل یافته‌اند تا برای قرار گرفتن درون سلول پیچ و تاب بخورند. این بدان معناست که دی‌ان‌ای حلقه شده در سراسر ژنوم وجود دارد و آن دسته که پیچ خوردگی ندارند تحرک کمتری نسبت به دسته‌ی دیگر دارند.

محققان حلقه‌های کوچک دی‌ان‌ای را مورد بررسی قرار دادند. این حلقه‌ها خاص هستند زیرا مولکول‌ها از دو طرف بهم وصل شده اند. این حلقه‌ها به محققان کمک می‌کند تا بتوانند پیچیدگی دیگری در دی‌ان‌ای ایجاد کنند و حرکت آن را بیشتر کنند. هنگامی که آن‌ها دی‌ان‌ای بدون پیچ‌خوردگی را بررسی کردند تحرک کمی مشاهده کردند. درحالی‌که وقتی به دی‌ان‌ای یک تاب‌خوردگی دیگر اضافه کردند مشاهده کردند که سرعت تحرک آن بیشتر شد و اشکالی عجیب به خود گرفت. آن‌ها دریافتند این حرکات و اشکال عجیب کلید جذب مولکول‌های دیگر توسط دی‌ان‌ای هاست و هنگامی که آن‌ها اشکالی گسترده‌تر به خود می‌گیرند تعداد بیش‌تری از مولکول‌ها جذب آن‌ها می‌شوند.

تحقیقات قبلی نشان می‌داد که این حلقه‌های کوچک دی‌ان‌ای می‌توانند مشخص‌کننده‌ی سن و سلامت باشند و همچنین برای تشخیص زودهنگام بیماری ها مورد استفاده قرار گیرند.

از آن جایی که این حلقه‌ها می‌توانند پیچ خورده و خم شوند می‌توانند بسیار فشرده شوند.

مطالعه‌ی دی‌ان‌ای با این جزئیات و فهمیدن آن که چگونه این حلقه‌های فشرده در داخل سلول جا می‌گیرند می‌تواند به افزایش سرعت توسعه‌ی ژن‌درمانی کمک کند.

دکتر آلیس پاین (Alice Pyne) استاد پلیمر و ماده چگال نرم در دانشگاه "شفیلد" که این تصاویر را ثبت کرده می گوید: دیدن، باور کردن است، اما وقتی پای چیزی به کوچکی دی‌ان‌ای در میان باشد مشاهده‌ی ساختار دورشته‌ای مولکول دی‌ان‌ای بسیار چالش برانگیز است. این فیلم به ما این امکان را داد تا پیچ خوردن دی‌ان‌ای را در سطحی که هرگز ندیده بودیم ببینیم.

پروفسور لین زچی‌ادریچ (Lynn Zechiedrich) از دانشگاه پزشکی بیلور (Baylor) در هیوستون تگزاس که حلقه‌های دی‌ان‌ای استفاده شده در این تحقیقات را ساخته است می‌گوید: این تحقیقات قابل توجه بود. آن‌ها جزئیات دقیقی از جمله چروک خوردگی‌ها، حباب‌ها، اشکال عجیب دی‌ان‌ای را به تصویر کشیدند و ما امیدواریم روزی بتوانیم این شکل‌گیری دی‌ان‌ای را کنترل کنیم.

دکتر سارا هریس (Sarah Harris) از دانشگاه لیدز که تحقیقات را نظارت می‌کرد می‌گوید: این تحقیقات نشان می‌دهد که قوانین فیزیک بر روی حلقه‌های کوچک دی‌ان‌ای نیز صادق است. همانطور که در ذرات زیراتمی و کهکشان‌ها وجود دارد. ما می‌توانیم از ابررایانه‌ها برای درک فیزیک دی‌ان‌ای های تاب‌خورده استفاده کنیم تا برای درمان بیماری‌ها حلقه‌های دی‌ان‌ای اختصاصی طراحی کنیم.

این مقاله در Nature Communications به چاپ رسیده است.