ژن مرتبط با سرطان از «میانبر» برای تحریک تقسیم سلولی استفاده می کند

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

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:

سلول های زنده یکی از معدود موادی هستند که می توانند خود را تکثیر کنند و این برای رشد بافت و بهبودی پس از آسیب یا بیماری بسیار مهم است. اما اطمینان از اینکه تقسیم سلولی فقط در زمان مناسب اتفاق می افتد ضروری است. در غیر این صورت، تکثیر نامنظم می تواند منجر به مشکلاتی مانند سرطان شود.

محققان دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، در حال مطالعه این هستند که چگونه سلول ها می دانند چه زمانی و چگونه تقسیم شوند، و چگونه ژن های مهم در سرطان بر این فرآیندها تأثیر می گذارند.

یک مطالعه جدید منتشر شده در مجله EMBO نشان می‌دهد که یک ژن تحت تأثیر بسیاری از سرطان‌ها به نام E2F1 می‌تواند باعث تقسیم سلول‌ها بدون رعایت قوانین عادی تقسیم سلولی شود. E2F1 به جای اینکه مواد ژنتیکی داخل سلول را باز کند، با اتصال مستقیم به ناحیه کوچکی از DNA که به طور محکم در داخل سلول بسته بندی شده است، از میانبر استفاده می کند.

این کشف به روشن کردن فرآیندهایی که تکثیر سلولی را هدایت می کند و ممکن است بر رشد سرطان تأثیر بگذارد کمک می کند و به طور بالقوه به محققان در طراحی درمان های دقیق تر و هدفمندتر کمک می کند.

علی شریعتی، دانشیار مهندسی بیومولکولی دانشکده مهندسی باسکین، این تحقیق را در کنار ست روبین، استاد شیمی و بیوشیمی انجام داده است. آزمایشگاه روبین بر روی بیوشیمی و بیان ژن تقسیم سلولی تمرکز دارد، در حالی که آزمایشگاه شریعتی بررسی می کند که چگونه سلول ها ورودی های بدن را ترجمه می کنند تا تصمیم بگیرند که آیا تقسیم شوند. جرالد لودویک، محقق سابق فوق دکتری BME، که اکنون دانشمند کارکنان شرکت بیوتکنولوژی Illumina است، این پروژه را رهبری کرد.

تقریبا همه سلول ها توانایی تقسیم شدن را دارند، اما اکثریت این توانایی را ندارند، در عوض در حالتی شبیه به خواب زمستانی منتظر می مانند. و این خواب زمستانی به طور خودکار اتفاق نمی افتد - بدن باید دائما سیگنال هایی را برای جلوگیری از تقسیم سلولی ارسال کند. در غیر این صورت، هر عضوی از بدن می تواند بزرگتر از اندازه مناسب خود شود یا تومور یا سرطان ایجاد کند.

شریعتی گفت: «سلول‌ها نمی‌توانند فقط بر این فرض تکیه کنند که تقسیم خود را متوقف کنند. سلول‌ها باید فعالانه بگویند: "این کبد است، باید به این اندازه بزرگ باشد، و پس از رسیدن به این اندازه بحرانی، اجازه دهید تقسیم را متوقف کنیم." به آن رفتار هومئوستاتیک می گویند، و این یک کار بی اهمیت برای بدن نیست. این حالتی است که در آن سلول ها آماده فعال شدن هستند، اما معمولا اینطور نیست، مگر اینکه نیاز خارجی وجود داشته باشد. حفظ تعادل ظریفی است."

برای بهبودی پس از صدمات یا بیماری، بدن می‌تواند سیگنالی را به سلول‌ها ارسال کند تا خواب زمستانی را ترک کنند و تقسیم شوند. برای انجام این کار، باید به سلول‌ها دستور دهد تا DNA را که به طور محکم در اطراف پروتئین‌های درون هسته‌شان پیچیده شده است، باز کنند - فرآیندی که به خوبی در کتاب‌های درسی زیست‌شناسی مستند شده است. برای بازآفرینی این فرآیند در آزمایشگاه، دانشمندان معمولا مواد مغذی و سیگنال‌های رشد را به سلول‌های خفته اضافه می‌کنند و باعث تقسیم آن‌ها می‌شوند.

محققان دانشگاه کالیفرنیا سانتا کروز ژن مهمی به نام E2F1 را مطالعه کردند که در تقسیم سلولی نقش اساسی دارد و در بسیاری از سرطان ها عملکرد نادرست دارد. دانشمندان دیگر دریافته‌اند که فعال شدن این ژن می‌تواند باعث تقسیم سلول‌ها بدون سیگنال‌های رشد شود و محققان UCSC بیشتر این یافته را تأیید کردند.

سپس، تیم تحقیقاتی کشف کردند که به نظر می رسد E2F1 در حال استفاده از میانبری برای ایجاد تقسیم است. با استفاده از مقدار بسیار محدودی از فضای فیزیکی در ژنوم، پروتئین E2F1 می تواند مستقیما به ژنوم متصل شود تا ژن های مربوط به تقسیم سلولی را روشن کند.

شریعتی می‌گوید: «بخش شگفت‌انگیز این است که برخلاف فرآیند معمولی، E2F1 می‌تواند ژن‌های چرخه سلولی را بدون باز کردن فیزیکی ژنوم بسیار یا اصلا فعال کند.» این بدان معناست که این یک روش جدید برای فاکتورهای رونویسی است که قادر به فعال کردن ژن ها و اجازه دادن به سلول ها به طور کامل سرنوشت خود را تغییر داده و به تقسیم می روند."

توانایی فعال کردن تقسیم سلولی، E2F1 را شبیه به دسته خاصی از ژن‌ها می‌کند که دانشمندان آن‌ها را «عوامل پیشگام» می‌نامند، که می‌تواند قفل DNA بسته‌شده را برای برنامه‌ریزی بنیادی سلول‌ها باز کند. این وضعیت خاص نشان می دهد که سلول ها باید سطح دقیق E2F1 را برای حفظ تقسیم سلولی مناسب حفظ کنند. در واقع، محققان دانشگاه کالیفرنیا سانتا کروز دریافتند که سلول‌ها می‌توانند آستانه خاصی از E2F1 را حس کنند: زمانی که سطوح از آن خط عبور کنند، سلول‌های خفته شروع به تقسیم می‌کنند.

روش میانبر تقسیم E2F1 محدودیت های خاص خود را دارد. دانشمندان دریافتند که سلول ها می توانند حداکثر سه بار بدون هیچ سیگنال رشد اضافی تقسیم شوند. برای مطالعه تقسیم سلولی در طول زمان، محققان از تکنیک های تصویربرداری زنده تک سلولی توسعه یافته در آزمایشگاه شریعتی، از جمله نرم افزار داخلی DeepSea استفاده کردند.

با این وجود، میانبر تقسیم سلولی که E2F1 استفاده می‌کند، بسیار سریع‌تر از فرآیند معمولی با مواد مغذی اتفاق می‌افتد. محققان گمان می کنند که سلول های سرطانی ممکن است از این فعالیت E2F1 سوء استفاده کنند، اگرچه تحقیقات بیشتری برای درک بهتر نحوه عملکرد این مکانیسم مورد نیاز است.

شریعتی می‌گوید: سرطان‌ها ممکن است بر کنترل‌ها و تعادل‌های معمولی که سلول‌های ما برای حفظ حالت خواب استفاده می‌کنند، غلبه کنند و سطح E2F1 را بی‌نظم کرده و برای یافتن میانبری برای بازگشت به چرخه سلولی افزایش دهند.

شریعتی در نظر دارد تا بررسی بیشتری را انجام دهد که چگونه E2F1 ژن ها را پس از اتصال به ژنوم فعال می کند. این می تواند به محققان کمک کند تا رویکرد دقیق و هدفمندتری برای تداخل با این مسیر در زمینه سرطان پیدا کنند. او همچنین می‌خواهد هشت ژن در خانواده E2F1 را که برخی از آنها باعث خاموش شدن سلول‌ها می‌شوند و نقش آنها در سرطان را مطالعه کند.

روبین همچنین علاقه مند است که آیا E2F1 می تواند در سرطان ها مورد هدف قرار گیرد یا خیر.

روبین گفت: "تلاش های زیادی در این زمینه برای هدف قرار دادن نقش E2F1 در تقسیم سلولی با مهار پروتئین های بالادستی که فعالیت E2F1 را کنترل می کنند، انجام شده است." ما در این فکر بوده‌ایم که آیا راه‌هایی برای هدف قرار دادن خود E2F1 برای جلوگیری از تکثیر سلول‌های سرطانی وجود دارد یا خیر. اولین گام‌ها این است که بفهمیم چه سرطان‌های خاصی از مسدود کردن فعالیت E2F1 سود می‌برند و سپس مولکول‌هایی را پیدا کنیم که به E2F1 متصل می‌شوند و از فعال کردن بیان ژن چرخه سلولی جلوگیری می‌کنند.

E2F1 یک برنامه رونویسی را برای ورود مجدد فاز G0-G1 بدون تغییر قابلیت دسترسی کروماتین ایجاد می کند، مجله EMBO (2026). DOI: 10.1038/s44318-026-00936-4

ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا - سانتا کروز

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. 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 →