توصل العلماء من دلفت، فيينا، ولوزان إلى اكتشاف مذهل حول الآلات البروتينية المسؤولة عن تشكيل الحمض النووي، حيث تبين أن هذه المحركات البروتينية قادرة على عكس اتجاهها، في السابق كان يُعتقد أن هذه المحركات SMC، التي تخلق الحلقات في الحمض النووي، يمكنها التحرك في اتجاه واحد فقط، يفتح هذا الاكتشاف الثوري، الذي نُشر في مجلة "Cell"، آفاقا جديدة لفهم كيفية تنظيم هذه المحركات لجينومنا وتنظيم نشاط الجينات.

فهم كيفية تحكم الخلايا في تعبير الجينات

"في بعض الأحيان، تحتاج الخلايا إلى التغيير بسرعة حول الجينات التي يجب أن تُعبر عنها والتي يجب إيقافها، مثلما يحدث استجابة للطعام أو الكحول أو الحرارة، ولإيقاف وتشغيل الجينات تستخدم الخلايا محركات هيكلية لصيانة الكروموسومات (SMC) التي تعمل كمفاتيح لربط أجزاء مختلفة من الحمض النووي"، كما يشرح المؤلف الأول، رومان بارت.

"ومع ذلك، لا تعرف محركات SMC بشكل طبيعي الأجزاء التي يجب ربطها، كل ما تفعله هو تحميل نفسها في مكان ما على الحمض النووي وتبدأ في تشكيله إلى حلقة حتى تصل إلى نقطة حيث يجب عليها التوقف. ولذلك، فهي تعتمد بشكل كبير على القدرة على استكشاف كلا الجانبين للحمض النووي للعثور على إشارات التوقف الصحيحة."

آلية التغيير في اتجاه محركات SMC

أظهر العلماء في جامعة دلفت للتكنولوجيا أن محركات SMC قادرة على تغيير اتجاهها، وهو ما كان يُعتقد أنه غير ممكن سابقا، يقول البروفيسور سيس ديكر، الذي أشرف على البحث: "أظهرت تجاربنا أن محركات SMC تسحب الحمض النووي من جانب واحد، ثم تغير اتجاهها لسحب الحمض النووي من الجانب الآخر، من خلال ذلك يمكنها سحب الحمض النووي إلى حلقة من كلا الجانبين مع مرور الوقت."

التكنولوجيا النانوية المتقدمة المستخدمة في الاكتشاف

استخدم الباحثون ميكروسكوبا متقدما لالتقاط صور للبروتينات الفردية على جزيئات الحمض النووي، وهو إنجاز مذهل في مجال النانو تكنولوجي، يوضح بارت: "خلايا الجسم تحتوي على ملايين من البروتينات، ويُعد سحب بعض البروتينات ومشاهدتها واحدة تلو الأخرى إنجازا رائعا في تقنيات النانو."

العواقب الصحية على الأمراض التنكسية العصبية

"بمجرد أن نفهم كيف تقوم محركات SMC بتشكيل الحمض النووي، قد نبدأ في التساؤل عن ما يحدث خطأ في الأمراض مثل السرطان والأمراض التنكسية العصبية، وكيفية تصحيح ذلك"، كما يقول بارت، "الأمراض التنكسية العصبية، على سبيل المثال، يمكن أن تكون نتيجة لخلل في تنظيم الجينات خلال المراحل المبكرة من الحمل."

حل الجدل العلمي حول آلية عمل محركات SMC

أخيرا يساهم هذا الاكتشاف في حل الجدل الطويل في المجتمع العلمي حول الآراء المتناقضة حول كيفية عمل محركات SMC، أظهرت أبحاث سابقة أن محركات SMC يمكن أن تتحرك في اتجاه واحد فقط، بينما أظهرت أبحاث أخرى أنها تسحب الحمض النووي من كلا الجانبين في وقت واحد. هذا الاكتشاف يساهم في حل هذه التناقضات ويعمل على تسريع البحث في هذا المجال.

التطبيقات المستقبلية للبحث

يضيف بارت: "من خلال إيجاد القواسم المشتركة بين محركات SMC، يمكننا التركيز على تبسيط البحث في هذا المجال. لن نضطر بعد الآن للبحث عن آلية جديدة لكل نوع من بروتينات SMC، هذا الاكتشاف سيسرع أيضًا مجال العلوم التطبيقية وسأكون سعيدا لرؤية هذه المعرفة تنتقل إلى الشركات الدوائية والمستشفيات وأخيرا إلى مكاتب الأطباء."