محققان “ژن جوانی” را کشف کردند

توسط موسسه تحقیقات زیست پزشکی (IRB Barcelona)

عدم وجود Chinmo در سلول های خیالی رشد بال (سمت چپ) را در مقایسه با بافت پیش ساز بال کنترل (وسط) سرکوب می کند، در حالی که رشد بیش از حد ژن Chinmo باعث رشد بیش از حد بافت می شود، همانطور که در فرآیندهای تومور رخ می دهد (راست). اعتبار: IBE

مطالعه جدیدی که در eLife منتشر شد و توسط موسسه زیست شناسی تکاملی (IBE, CSIC-UPF) و IRB Barcelona منتشر شد، نشان داد که ژن Chinmo مسئول ایجاد مرحله جوانی در حشرات است. همچنین تایید می کند که ژن های Br-C و E93 نقش تنظیمی در بلوغ حشرات دارند. این ژن ها که در انسان نیز وجود دارند، به ترتیب به عنوان محرک و سرکوب کننده فرآیندهای سرطانی عمل می کنند.

نتایج این تحقیق که با مگس میوه Drosophila melanogaster و سوسک Blatella germanica انجام شد، نشان می‌دهد که این ژن‌ها در طول تکامل حشرات حفظ شده‌اند. بنابراین، اعتقاد بر این است که آنها می توانند نقش کلیدی در تکامل دگردیسی داشته باشند.

ژن های Chinmo، Br-C و E93 عقربه های ساعت بیولوژیکی در حشرات هستند.

حشراتی که دچار دگردیسی کامل می‌شوند، مانند مگس‌ها، سه مرحله زیر را طی می‌کنند: جنین که در داخل تخمک تشکیل می‌شود. لارو (مرحله جوانی) که در چندین مرحله رشد می کند. و شفیره که مرحله ای است که دگردیسی و تشکیل ارگانیسم بالغ را در بر می گیرد.

مطالعات قبلی نشان داده بود که ژن Br-C تشکیل شفیره را در حشرات تعیین می کند. در سال 2019، همان تیم IBE که این مطالعه را رهبری کرده است، عملکرد اساسی E93 را برای کامل کردن دگردیسی در حشرات و شروع بلوغ بافت‌هایی که به شکل‌گیری بزرگسالان ادامه می‌دهند، توصیف کردند. با این حال، ژن مسئول تعیین مرحله جوانی تا کنون ناشناخته بود. این مطالعه اکنون ژن Chimno را به عنوان پیش ساز اصلی این مرحله در حشرات شناسایی کرده است.

با حذف ژن Chinmo در نمونه های مگس سرکه، دانشمندان مشاهده کردند که این حشرات بدون تکمیل مرحله جوانی به مرحله شفیرگی پیش رفتند و زود به مرحله بزرگسالی رفتند. بنابراین، این یافته‌ها تأیید می‌کنند که چینمو برای رشد نوجوانان ضروری است.

دکتر خاویر فرانچ، محققی در IBE (CSIC-UPF) که این مطالعه را رهبری کرد می‌گوید: “ما کشف کرده‌ایم که چینمو با تمایز نیافته نگه داشتن سلول‌ها، رشد بافت را در مرحله جوانی مگس سرکه افزایش می‌دهد. بنابراین، در حالی که چینمو بیان می‌شود، سلول‌ها نمی‌توانند تمایز پیدا کنند زیرا ژن عملکرد آن ژن‌هایی را که مسئول تشکیل بافت‌های بالغ هستند سرکوب می‌کند.”.

بنابراین، مطالعه به این نتیجه رسید که ژن Chinmo برای پیشرفت از مرحله جوانی به شفیرگی و انجام دگردیسی با موفقیت باید برای مگس سرکه غیرفعال شود. به همین ترتیب، تأیید می کند که عملکرد متوالی سه ژن، یعنی Chinmo، Br-C، و E93، به ترتیب در مراحل لاروی، شفیرگی و بالغ، تشکیل اندام های مختلف تشکیل دهنده ارگانیسم بالغ را هماهنگ می کند.

ژن های تنظیم کننده رشد نقش کلیدی در فرآیندهای سرطانی دارند

Chinmo و Br-C متعلق به خانواده بزرگ فاکتورهای رونویسی BTB-ZF هستند – پروتئین هایی که در سرطان نقش دارند و در انسان نیز یافت می شوند. اگرچه مطالعات قبلی نشان داده بود که چینمو پیش ساز سرطان است، اما نقش Br-C و E93 در این بیماری تاکنون ناشناخته بود.

“درک عملکرد مولکولی رشد سلولی می تواند به درک بهتر فرآیندهای سرطان کمک کند. سلول های سالم رشد می کنند، تمایز می یابند و بالغ می شوند. در مقابل، سلول های سرطانی بدون کنترل رشد می کنند، تمایز نمی یابند و بالغ نمی شوند. بنابراین تعیین نقش Chinmo، Br -C و E93 ممکن است کلید تحقیقات بالینی آینده باشند.»

این مطالعه نشان می دهد که در حالی که Chinmo یک پیش ساز انکوژنیک است زیرا باعث رشد بافت می شود و از تمایز جلوگیری می کند، C-Br و E93 با فعال کردن بلوغ بافت به عنوان سرکوبگرهای تومور عمل می کنند.

Chinmo نشان می دهد که چگونه دگردیسی تکامل یافته است

دگردیسی کامل حشراتی مانند پروانه ها و مگس ها یک نوآوری تکاملی است که به تدریج در طول تکامل از حشراتی که دچار دگردیسی بسیار ساده تری می شوند مانند سوسک ها پدید آمده است. برای درک چگونگی انجام این فرآیند تدریجی، محققان عملکرد Chinmo، Br-C و E93 را در سوسک ها تجزیه و تحلیل کردند.

دکتر دیوید مارتین، محققی در IBE (CSIC-UPF) که در این مطالعه مشارکت داشت توضیح می‌دهد: “تجزیه و تحلیل عملکرد این ژن‌ها در گونه‌های مختلف حشرات به ما امکان می‌دهد تا نحوه عملکرد تکامل را مشاهده کنیم. مشاهده اینکه عملکرد Chinmo در حشرات به عنوان مگس‌ها و سوسک‌ها از هم جدا شده است، سرنخ‌هایی در مورد چگونگی پیدایش دگرگونی‌ها به ما می‌دهد.”

نتایج مطالعه نشان می‌دهد که عملکرد تنظیم‌کننده چینمو و E93 در حشرات پایه‌تری مانند سوسک برای تعیین انتقال از شکل جوانی به بالغ کافی است. با این حال، معرفی ژن Br-C اجازه رشد شفیره ها و ظهور دگردیسی کامل از طریق مرحله شفیرگی جدید در حشراتی مانند مگس مهم است .