از شقایق دریایی تا باروری انسان: ارگانیسم تحقیقاتی جدید برای درک میوز

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

هر سلول تخمک و سلول اسپرم به میوز بستگی دارد، یک فرآیند کاملا طراحی شده که در آن کروموزوم ها شرکای خود را پیدا می کنند، مواد ژنتیکی را مبادله می کنند و سپس تقسیم می شوند. هنگامی که میوز در انسان به اشتباه می افتد، عواقب آن می تواند شامل ناباروری، سقط جنین و نقص مادرزادی باشد.

یک مطالعه جدید از موسسه تحقیقات پزشکی Stowers که در Science Advances منتشر شده است، نشان می دهد که ماشین آلات مولکولی که این فرآیند را هدایت می کنند، بیشتر از حد انتظار در حیوانات به اشتراک گذاشته شده و انعطاف پذیرتر است. شگفتی این بود که قطعات با ظاهری آشنا همیشه کارهای یکسانی را انجام نمی‌دادند و انعطاف‌پذیری غیرمنتظره‌ای را در نحوه عملکرد میوز در سراسر تکامل نشان می‌داد.

مت گیبسون، محقق و رئیس دانشکده فارغ التحصیل استاورز، دکترا گفت: «این یکی از بینش‌های گسترده‌تر از مقاله بود. پروتئین ها و کمپلکس های پروتئینی ممکن است بسیار شبیه به هم به نظر برسند، اما با این وجود به روش های متفاوتی عمل می کنند.

این پروژه توسط استفانی "استفی" ویلیامز، دکترا، دانش آموخته مدرسه فارغ التحصیل استورز که در حال حاضر یک دانشجوی فوق دکترا در آزمایشگاه بیولوژی مولکولی اروپا است، رهبری شد. در مؤسسه، کار او از همکاری بین آزمایشگاه گیبسون و آزمایشگاه مرحوم آر اسکات هاولی، دکترا رشد کرد. ، محقق سابق استورز و پیشگام در زمینه میوز.

در این جدیدترین مطالعه، ویلیامز دریافت که شقایق دریایی ساختاری نردبان مانند به نام کمپلکس سیناپتونمال را بین کروموزوم های جفت تشکیل می دهد، درست مانند انسان. این ساختار شامل هشت پروتئین از 10 پروتئین شناخته شده برای تشکیل کمپلکس سیناپتونمال در انسان است. اما وقتی ویلیامز آزمایش کرد که برخی از این پروتئین ها واقعا چه کار می کنند، شباهت ها شروع به از بین رفتن کردند.

ویلیامز می‌گوید: «علی‌رغم عملکرد اساسی‌شان، بسیاری از پروتئین‌هایی که میوز را هماهنگ می‌کنند، نشانه‌هایی از تکامل سریع را نشان می‌دهند که بسیار سریع‌تر از ژن‌های معمولی خانه‌داری تغییر می‌کنند.» بنابراین، من مجذوب تحقیقات قدیمی‌تر شدم که نشان می‌دهد ژنوم‌های cnidarian پروتئین‌هایی را به وضوح مشابه پروتئین‌های موجود در انسان کدگذاری می‌کنند، و باید بدانم که آیا واقعا به همان شیوه عمل می‌کنند یا خیر.

وقتی ویلیامز سه مورد از این پروتئین ها را غیرفعال کرد، نتایج غیرمنتظره بود. جهش در دو مورد از آنها sycp1 و syce2 باعث عقیمی زنان شد. مردان حامل همان جهش‌ها بارور باقی ماندند و از دست دادن syce2 تثبیت کروموزوم‌های جفت را فقط در زنان مختل کرد.

ویلیامز می‌گوید: «وقتی برای اولین بار پشت میکروسکوپ نشستم و دیدم که برای سیناپس کردن کروموزوم‌ها نیازی به برخی اجزا نیست، فکر کردم حتما اشتباه کرده‌ام، زیرا منطقی نبود. "پیدا کردن این که عملکردهای معماری پروتئین های پیچیده سیناپتونمال باید تغییر کرده باشد کاملا غیر منتظره بود."

تا به حال، مطالعات عملکردی این پروتئین ها در حیوانات تا حد زیادی به موش، مگس میوه و کرم های گرد محدود می شد. از آنجایی که نماتوستلا شفاف است و هشت غدد جنسی آن را می‌توان مستقیما در حیوانات زنده مشاهده کرد، چیزی را به محققان ارائه می‌دهد که مدل‌های سنتی اغلب نمی‌توانند: پتانسیل تماشای میوز در بافت زنده را مشاهده کنند. این می‌تواند سؤالاتی درباره رفتار کروموزوم‌ها بپرسد که پرداختن به آنها در پستانداران دشوار یا غیرممکن است.

گیبسون گفت: «این کار نماتوستلا را به عنوان یک سیستم آزمایشی خوب برای درک فرآیندهای میوزی در سطح عمیق‌تر معرفی می‌کند. پتانسیل تصویربرداری زنده می تواند زیست شناسی جدیدی را نشان دهد که مشاهده آن در پستانداران، به ویژه در سطح سلولی، دشوار است.

ویلیامز به عنوان عضوی از مدرسه فارغ التحصیلان استورز، ابتدا در آزمایشگاه هاولی چرخید و میوز را در مگس میوه مگس سرکه مطالعه کرد. ویلیامز سپس وارد آزمایشگاه گیبسون شد و شروع به کار با نماتوستلا، شقایق دریایی و یکی از بستگان مرجان ها و چتر دریایی کرد که تمرکز تحقیقات گیبسون است.

گیبسون گفت: «اسکات الهام‌بخش اشتیاق استفی به میوز بود. "زمانی که او شروع به کار بر روی شقایق های دریایی کرد، به نحوه عملکرد آن در این ارگانیسم ها علاقه مند شد، جایی که قبلا کاوش نشده بود. این منجر به همکاری بین آزمایشگاه ها شد، و من احساس خوشبختی کردم که در تمام طول مسیر از دانش عظیم اسکات و هیجان استفی در مورد این موضوع بهره مند شدم، که در نهایت منجر به این حوزه جدید تحقیق شد."

ویلیامز گفت: "اسکات به من آموخت که بدون توجه به اینکه دیگران در مورد آن چه فکر می کنند و همچنین اهمیت آموزش و مربیگری خوب، از علاقه خود پیروی کنم." تا به امروز، اسکات به من الهام می‌دهد تا دانشمند و انسان بهتری شوم.»

استفانی ویلیامز و همکاران، کمپلکس سیناپتونمال نماتوستلا، برنامه‌های میوزی واگرا و خاص جنسی را واسطه می‌کند، Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aei0758. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aei0758

ارائه شده توسط موسسه تحقیقات پزشکی Stowers

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →