همه ما با تصویر مارپیچ دوگانه DNA آشنا هستیم، اما آیا میدانستید که همه مولکولهای DNA این شکل آشنا را ندارند؟ در واقع، ساختارهای جایگزین DNA وجود دارند که در ژنوم انسان و سایر پستانداران یافت میشوند و فناوریهای جدید به دانشمندان کمک میکنند تا این اشکال کمتر شناخته شده را کشف کنند.
تحقیقات اخیر، که در مجله پژوهش اسیدهای نوکلئیک منتشر شده است، به درک ما از تنوع و پراکندگی ساختارهای DNA در ژنوم افزوده است. پیش از این، بخشهایی از ژنوم، به ویژه مناطق تکراری، ناشناخته باقی مانده بود.
پروژه بزرگ کنسرسیوم تلومر به تلومر (T2T) با هدف تکمیل توالی ژنوم مرجع انسان، گامهای بلندی برداشت و در سال ۲۰۲۳ آخرین بخش گمشده آن را نیز توالییابی کرد. این تلاشها با تکمیل ژنومهای مرجع شش گونه از نخستیها، از جمله شامپانزه، گوریل و اورانگوتان، ادامه یافت.
تیم تحقیقاتی دکتر کاترینا ماکووا از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، با استفاده از دادههای جدید و پیشرفته فناوریهای توالییابی طولانی که امکان توالییابی قطعات طولانیتر DNA را فراهم میکنند، به بررسی این ساختارهای غیرمعمول پرداختند. این فناوری به دانشمندان اجازه میدهد تا مناطق وسیعتری از ژنوم را تجزیه و تحلیل کرده و عناصر عملکردی، از جمله ساختارهای غیرمعمول DNA را که قبلاً نادیده گرفته شده بودند، شناسایی کنند.
آنها دریافتند که بسیاری از این ساختارهای غیرمعمول DNA در مناطق دیانای ماهوارهای، که بخشهای تکراری دیانای غیرکدکننده هستند و در سازماندهی و پایداری کروموزومها نقش دارند، یافت میشوند. این ساختارهای غیرمعمول میتوانند اشکال مختلفی از جمله دیانای خمیده، hairpins، G-quadruplexes و Z-DNA داشته باشند.
شواهد نشان میدهد که این ساختارهای جایگزین، که تخمین زده میشود حدود ۱۳ percent از ژنوم انسان را تشکیل میدهند، میتوانند بر فرآیندهای حیاتی سلولی مانند همانندسازی DNA، تنظیم بیان ژن و محافظت از کروموزومها تأثیر بگذارند.
در حالی که برخی از این ساختارها ممکن است نقش مثبتی در تکامل ژنوم داشته باشند، تحقیقات همچنین نشان میدهد که اشکال غیرمعمول DNA میتوانند پتانسیل آسیبرسانی نیز داشته باشند. این ساختارها ممکن است با بیماریهایی مانند سرطان، اختلالات عصبی و بیماریهای ژنتیکی مانند Werner syndrome مرتبط باشند.
درک بهتر این ساختارهای غیرمعمول DNA و محل قرارگیری آنها در ژنوم، میتواند به دانشمندان در درک چگونگی تأثیر آنها بر سلامت انسان کمک کند. همانطور که دکتر ماکووا Makova says، نگاه جدیدی به عملکرد ژنوم در حال شکلگیری است که فراتر از توالی DNA، به ساختار آن نیز توجه دارد.
این یافتهها در Nucleic Acids Research گزارش شدهاند.
