المجلة العلمية اهرام مجلة مستقلة تحت إشراف هاني سلام
متابعة كيميائية: المروه خالد شهاب
طريق جديد لتطور الجينوم البشري يؤثر على واحد من كل 4000 طفل..أظهر العلماء أنه في حالة ولادة واحدة من كل 4000 ولادة فإن بعض الشفرة الجينية من الميتوكوندريا ” هي البطاريات التي تشغل خلايانا” لدينا – تدخل نفسها في حمضنا النووي لتظهر رؤية جديدة مستحدثة ومفاجئة حول كيفية تطور البشر.
في دراسة نُشرت في Nature، أظهر الباحثون في جامعة كامبريدج وجامعة كوين ماري بلندن أن الحمض النووي للميتوكوندريا يظهر أيضًا في بعض الحمض النووي للسرطان ، مما يشير إلى أنه يعمل كم” sticking plaster “ وذلك كمحاولة لإصلاح الأضرار التي لحقت بشفرتنا الجينية.
الميتوكوندريا هي ” عضيات ‘” صغيرة تقع داخل خلايانا ، حيث تعمل مثل البطاريات ، وتوفر الطاقة على شكل جزيء ATP لتشغيل الخلايا. كل ميتوكوندريا لها DNA الخاص بها – والذي يختلف عن باقي الجينوم البشري ، والذي يتكون من Nuclear DNA.
يأتي البحث المحوري من جامعة كامبريدج وجامعة كوين ماري في لندن حيث درس العلماء الحمض النووي لـ 11000 عائلة كجزء من مشروع الجينوم 100000 جينوم في إنجلترا ، والذي يهدف إلى دراسة وراثة الأب. كانوا يجرون الدراسة كمتابعة لبحث سابق ، والذي يعتقد أنه وجد دليلًا على أن الحمض النووي للميتوكوندريا يمر عبر خط الأب ، وهو اكتشاف مثير للفضول نظرًا لأنه كان يُعتقد سابقًا أنه يحمل فقط وراثة الأم.
وبتوسيع نطاق البحث وجد أن أكثر من 66000 شخص ، أصبح من الواضح أن دخول الحمض النووي للميتوكوندريا إلى الجينوم يحدث في الواقع طوال الوقت ويمثل آلية يمكن للبشر من خلالها التطور.
منذ مليارات السنين أخذت خلية حيوانية بدائية بكتريا صارت ما نقوم بتسميته الآن الميتوكوندريا وذلك حسب ما أوضح البروفيسور باتريك تشينري, من وحدة بيولوجيا الميتوكوندريا التابعة لمجلس البحوث الطبية وقسم علوم الأعصاب السريرية بجامعة كامبريدج. وهذه تعطي الخلية الطاقة التي تحتاجها لتعمل بشكل طبيعي أثناء إزالة الأكسجين وهو سام عند مستويات عالية. بمرور الوقت ، شقت أجزاء من هذه الميتوكوندريا البدائية طريقها إلى نواة الخلية ، مما يتيح التواصل بين جينوماتها.
تتطلب الطريقة الدقيقة التي تعمل بها هذه الإدخالات طريقها إلى الجينوم مزيدًا من التحقيق ، ولكن يُعتقد أنها تؤثر على طفل واحد من بين كل 4000 طفل يولد وربما يحدث داخل خلايا بويضة الأم. كشفت التحليلات التي أجريت على 12500 عينة من الورم أن هذه الإدخالات أكثر شيوعًا في السرطانات ، وتوجد في 1 من كل 1000 تقريبًا ، وقد تكون في بعض الأحيان مسؤولة عن المرض.
وفقًا للبروفيسور تشينري ، “الحمض النووي للميتوكوندريا يعمل تقريبا مثل Band-Aid والذي يكون عبارة عن لاصق ملتصق لمساعدة الشفرة الوراثية النووية في اصلاح نفسها. وبينما يعمل هذا أحيانًا ، في حالات نادرة ، يمكن أيضًا أن يزيد الأمر سوءًا أو يتسبب في تطور الأورام “.
مناطق الجينوم التي ترمز للبروتينات هي المكان الذي حدث فيه أكثر من نصف (58 ٪) من عمليات الإدخال. في معظم الحالات ، يتعرف الجسم على الحمض النووي للميتوكوندريا على أنه غازي ويتم إسكاته من خلال عملية تُعرف باسم methylation ، حيث يعلق جزيء نفسه على الإدخال ويطفئه. تحدث عملية مماثلة عندما تتمكن الفيروسات من إدخال نفسها في حمضنا النووي. ومع ذلك ، فإن طريقة الإسكات هذه ليست مثالية ، حيث يتم نسخ بعض إدخالات الحمض النووي للميتوكوندريا وتتحرك حول النواة نفسها.
وكما جاء في بحث الفريق عن دليل أن الحمض النووي للميتوكوندريا يمتص أجزاء من حمضنا النووي – لكن لم يجدوا شيئًا.
أولاً ، تحتوي الخلايا على نسختين فقط من Nuclear DNA ، ولكن توجد آلاف نسخ الحمض النووي للميتوكوندريا ، لذا فإن فرص تكسير الحمض النووي للميتوكوندريا وتمررها إلى النواة أكبر بكثير من العكس.
ثانيًا ، الحمض النووي يتم تعبئته في الميتوكوندريا داخل غشائين والغشاء لا توجد ثقوب به ،فسيكون دخول الحمض النووي صعب. وعلى العكس ، إذا تمكن الحمض النووي للميتوكوندريا من الخروج ، فإن الثقوب الموجودة في الغشاء المحيط بالحمض النووي النووي سيسمح لها بالمرور بسهولة نسبية.
تظل الأسئلة حول كيفية دخول الحمض النووي للميتوكوندريا الجينوم بالضبط ، وما إذا كان من الممكن أن يمتص أجزاء من الحمض النووي لدينا ، لكن الاكتشاف يمثل لحظة مؤثرة في فهمنا لتطور الإنسان والمرض.
واختتم البروفيسور السير مارك كولفيلد ، نائب مدير الصحة في جامعة كوين ماري بلندن في بيان: “أنا سعيد جدًا لأن مشروع 100000 جينوم قد فتح التفاعل الديناميكي بين الحمض النووي للميتوكوندريا وجينومنا في نواة الخلية”. “يحدد هذا دورًا جديدًا في إصلاح الحمض النووي ، ولكنه أيضًا دور قد يؤدي أحيانًا إلى حدوث مرض نادر ، أو حتى ورم خبيث.”
المراجع
1)University of Cambridge. (2022, October 5). A new route to evolution: How DNA from our mitochondria works its way into our genomes. ScienceDaily. Retrieved October 7, 2022 from www.sciencedaily.com/releases/2022/10/221005111913.htm
2)Wei, W., Schon, K. R., Elgar, G., Orioli, A., Tanguy, M., Giess, A., … & Chinnery, P. F. (2022). Nuclear-embedded mitochondrial DNA sequences in 66,083 human genomes. Nature, 1-10.
