پژوهشگران مشخص کردهاند که نوعی DNA با نقش غیراساسی که از آن با تعبیر DNA کاذب یاد میشود، به چه شکلی میتواند نقش مهمی در شکل دادن موجویت و ماهیت ژنوم یکپارچه داشته باشد. یافتههای آنها که اخیرا در مجلهی eLife منتشر شده است، نشان میدهد که این پدیدهی کاذب ژنتیکی، در انجام عملکرد حیاتی قرارگیری صحیح کروموزومها درون هستهی سلولرا انجام میدهد؛ عملکردی که برای بقای سلولی مورد نیاز است. و به نظر میرسد که این فرایند در بسیاری از گونهها حفظ میشود.
این DNA کاذب پریسانترومتیک (دور سانترومتر کروموزوم) شامل یک توالی بسیار ساده و بسیار تکراری از کد ژنتیکی است و اگرچه بخش قابل توجهی از ژنوم ما را تشکیل میدهد، حاوی دستورالعملی برای ساخت پروتئینهای خاصی نیست. طبیعت تکراری آن باعث پایداری کمتر و حساسیت بالای آن در برابر آسیبها یا بیماریها شده است.
تا همین اواخر، دانشمندان معتقد بودند که DNA بهاصطلاح کاذب یادشده، به هیچ هدف واقعی و کارامدی در ساختار زنده کمکی نکرده است. یوکیکو یاماشیتا، استاد در موسسهی علوم زندگی دانشگاه میشیگان و نویسندهی اصلی این مقالهی پژوهشی میگوید:
با این حال ما کاملا متقاعد نشده بودیم که این فقط یک ژنوم کاذب باشد. اگر ما بهطور جدی به آن نیازی نداریم و هیچ مزیتی برای ما ندارد، احتمالا سیر تکامل میبایستی از آن خلاص میشد و آن را حذف میکرد. اما این اتفاق نیفتاده است.
یاماشیاتا و همکارانش تصمیم گرفتند روی این گزاره تحقیق کنند: اگر سلولها نتوانند از این DNA کاذب پری سانترومتیک استفاده کنند چه اتفاقی برای سلول در پی خواهد داشت؟ از آنجایی که این DNA کاذب بهصورت توالیهای طولانی و تکراری وجود دارد، پژوهشگران نمیتوانند بهسادگی تمام DNA کاذب را از ژنوم تغییر داده یا قطع کنند. درعوض، آنها از طریق پروتئین D1 که یک پروتئین شناختهشده برای اتصال به DNA کاذب است، به پاسخ این پرسش رسیدند.
پژوهشگران، پروتئین D1 را از سلولهای یک ارگانیسم مدل رایج، مگس میوه (نام علمی Drosophila Melanogaster) خارج کردند و پس از آن بهسرعت مشاهده شد که سلولهای زاینده (سلولهایی که در نهایت به اسپرم یا تخمک تبدیل میشوند) در حال از بین رفتن بودند.
تجزیهوتحلیل بیشتر نشان داد که سلولهای در حال مرگ، پدیدهای موسوم به میکروهسته یا جوانههای کوچک را تشکیل میدهند. میکروهستهها شامل قطعات ژنوم در خارج از هسته هستند.
سلولها بدون کل ژنوم موجود در هسته، نمیتوانند زنده بمانند. پژوهشگران بر این باورند که پروتئین D1 به DNA کاذب متصل میشود تا تمام کروموزومها را بهصورت یکجا به سمت هسته بکشاند.
اگر پروتئین D1 نتواند DNA کاذب را به دست بیاورد، سلول توانایی خود برای تشکیل یک هستهی کامل را از دست میدهد و در نهایت میمیرد. یاماشیتا استاد زیستشناسی رشد و سلولی در دانشکده پزشکی میشگیان میگوید:
این همانند تشکیل یک دسته گل است. پروتئین دارای جایگاههای اتصال متعدد است، بنابراین میتواند روی کروموزومهای متعدد متصل شود و آنها را در یک مکان با هم قرار بدهد؛ که این کار مانع شناور شدن کروموزومهای هسته میشود.
این تیم آزمایشهای مشابهی روی سلولهای موش انجام داد و نتایج مشابهی بهدست آورد: سلولها با حدف پروتئینی که بهطور معمول به DNA کاذب سلولهای موش متصل میشود، میکروهسته را دوباره تشکیل داده و از بین رفتند.
نتایج مشابه بهدستآمده از هر دو پژوهش روی مگس میوه و سلولهای موش توسط یاماشیتا و همکارانش نشان داد که DNA کاذب، نه فقط در اندامهای مدلهای آزمایش، بلکه در میان گونههایی که DNA بهصورت یکجا داخل هسته قرار دارد (از جمله انسان) نیز برای بقای سلولی ضروری است.