فیبرهای پروتئینی، مشخصه آلزایمر، خال‌هایی که باعث انتقال ژنتیکی به سلول‌های اسپرم می‌شوند.

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

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

دانشمندان مؤسسه زوکرمن کلمبیا در مجله Molecular Cell گزارش دادند که به طور غیرمنتظره ای، نوعی پروتئین که معمولا با بیماری های مغز مرتبط است، ممکن است نقشی حیاتی در مایع منی داشته باشد و به انتقال مواد ژنتیکی به سلول های اسپرم کمک کند.

این یافته ها این احتمال را افزایش می دهد که این پروتئین ها که به نام آمیلوئید شناخته می شوند، ممکن است روزی به بهبود فناوری های ویرایش ژن مانند CRISPR کمک کنند.

دکتر آنتونی فیتزپاتریک، محقق اصلی موسسه زاکرمن کلمبیا، نویسنده ارشد مقاله می گوید: «این زیست شناسی وحشی است. آمیلوئیدها اغلب به عنوان نشانه آلزایمر، پارکینسون و سایر بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی در مغز در نظر گرفته می‌شوند، اما آنها همچنین نقش‌های عملکردی در سراسر بدن دارند و مدام در مکان‌های غیرمنتظره ظاهر می‌شوند.

این پروژه غیرمعمول نقطه شروع غیرمعمول تری داشت: ویروس HIV. دکتر ویلیام مالن، نویسنده ارشد این مطالعه، که این تحقیق را در زمانی که دانشجوی دکترا در آزمایشگاه فیتزپاتریک بود، توضیح داد، تحقیقات قبلی نشان داده بود که فیبرهای آمیلوئید موجود در مایع منی می‌تواند به HIV کمک کند تا به سلول‌های دستگاه تناسلی وارد شود.

فیتزپاتریک، متخصص آمیلوئیدها در تحقیقات مغزی، به این فکر کرد که آیا این فیبریل ها می توانند به مواد به طور طبیعی در بدن نیز برای ورود اسپرم کمک کنند: به طور خاص، مولکول ژنتیکی RNA، که به تبدیل دستورالعمل های کدگذاری شده در DNA به مولکول های پروتئین کمک می کند.

دانشمندان می‌دانستند که مایع منی حاوی تعداد زیادی RNA کوچک است که تصور می‌شود نقش مهمی در ژن‌هایی که در رشد جنین‌ها فعال هستند بازی می‌کنند. اما اینکه چگونه این RNA از مایع منی به اسپرم منتقل می شود تا روی جنین تأثیر بگذارد - این یک راز بود.

پیوند احتمالی محققان بین آمیلوئیدها و RNA این بود که چگونه HIV از RNA به عنوان ماده ژنتیکی خود استفاده می کند، همانطور که تقریبا در مورد نیمی از ویروس های شناخته شده صادق است. از آنجایی که آمیلوئیدها می توانند به HIV کمک کنند تا به سلول ها وارد شود، شاید آنها به طور کلی با RNA این کار را انجام دهند.

آمیلوئیدها اسکورت های امیدوارکننده ای برای RNA به نظر می رسید، تا حدی به این دلیل که این آمیلوئیدها دارای بار مثبت هستند، در حالی که RNA دارای بار منفی است، و برای مولکول ها، مانند آهن ربا، مخالف ها جذب می شوند.

مالن با استفاده از برچسب های فلورسنت بر روی هر دو نوع مولکول دریافت که آنها به یکدیگر متصل می شوند و حدس زد که آمیلوئیدها عملکرد محافظتی دارند. در حالی که RNA کاملا شکننده است، آمیلوئیدها بسیار بادوام هستند، بنابراین بسته بندی RNA در یک داربست آمیلوئید می تواند به مولکول های ژنتیکی کمک کند تا در شرایط سخت زنده بمانند.

محققان سپس اسپرم را با استفاده از توموگرافی کرایو الکترون (cryo-ET) تجزیه و تحلیل کردند، که پرتوهای الکترون را به سمت نمونه های یخ زده برای ایجاد تصاویر سه بعدی از نمونه ها پرتاب می کند.

Cryo-ET، قوی ترین شکل میکروسکوپ مورد استفاده در زیست شناسی امروزه، می تواند به وضوح نزدیک به سطح اتمی دست یابد. دانشمندان با استفاده از پروتئین‌های آمیلوئید برچسب‌گذاری شده با تکه‌های طلا، تأیید کردند که این مولکول‌ها در واقع می‌توانند وارد اسپرم شوند، نه فقط مثلا روی سطوح آن‌ها.

مالن که اکنون در دانشکده پزشکی دانشگاه ورمونت می‌گذرد، می‌گوید: «دیدن آن رشته‌های آمیلوئید در داخل سلول‌های اسپرم برای من بسیار خارق‌العاده بود. در آزمایش‌های دیگر ما پیش از این، اشاراتی از این اتفاق وجود داشت، اما در واقع دیدن این موضوع کاملا ما را متحیر کرد.

علاوه بر این، محققان از یک پروتئین فلورسنت برای ارزیابی سرعت ورود RNA به اسپرم استفاده کردند و دریافتند که آمیلوئیدها می توانند آن را تا حد زیادی افزایش دهند. هنگامی که RNA متصل به آمیلوئید راه خود را به سلول ها باز کرد، پروتئینی به نام کلاسترین می تواند به جداسازی RNA از آمیلوئید کمک کند.

فیتزپاتریک گفت: «این یک کشف مهم است. در مجموع، او گفت که آنها گواهی ای برای مالن هستند، "یک دانشجوی فارغ التحصیل نترس که مایل به دنبال کردن یک نوع علم واقعی است." مالن خاطرنشان کرد که در آزمایشگاه فیتزپاتریک، "همه چیز این است که "بزرگ برو یا به خانه برو."

در حالی که محققان هنوز نمی‌دانند RNA آمیلوئیدی در داخل اسپرم چه می‌کند، تحقیقات قبلی نشان داد که RNA در مایع منی می‌تواند ژن‌ها را در فرزندان روشن یا خاموش کند. این تغییرات اپی ژنتیکی می تواند بر اساس تجربیات والدین شکل گرفته و از نسلی به نسل دیگر به ارث برسد.

مالن گفت: «اختلالات متابولیکی مانند مقاومت به انسولین وجود دارد که مقالات اخیر نشان داده‌اند که می‌توانند از خط پدری در موش‌ها منتقل شوند و تصور می‌شود که RNA چگونه است». "با یادگیری نحوه عملکرد اختلالات مبتنی بر اپی ژنتیک، می توانیم به نحوه احتمالی درمان یا پیشگیری از آنها نزدیک شویم."

محققان همچنین پیشنهاد می کنند که آمیلوئیدها ممکن است روزی به عنوان ابزاری برای رساندن RNA به سلول ها عمل کنند. برای مثال، فناوری ویرایش ژن موسوم به CRISPR که از RNA استفاده می‌کند، انقلابی در ژنتیک ایجاد کرده است که چگونه می‌تواند به دانشمندان کمک کند ژن‌ها را به روشی ارزان، سریع و آسان اصلاح کنند، با صدها کارآزمایی بالینی که در حال حاضر آزمایش می‌کنند که چگونه CRISPR ممکن است در ژن‌درمانی‌ها کاربرد پیدا کند.

در آزمایش‌ها، فیبریل‌های آمیلوئید می‌توانند نه تنها RNA‌های کوچک را وارد اسپرم کنند، بلکه مولکول‌های RNA را نیز به اندازه کافی بزرگ می‌کنند تا یک پروتئین فلورسنت سبز را رمزگذاری کنند. جنین های بارور شده با استفاده از این اسپرم می توانند حداقل 10 برابر بیشتر از اسپرم هایی که بدون آمیلوئید در معرض این RNA قرار گرفته اند، از این پروتئین تولید کنند. این یافته ها نشان می دهد که دانشمندان روزی می توانند از آمیلوئیدها برای انتقال ژن های درمانی به سلول ها و جنین ها استفاده کنند.

محققان خاطرنشان کردند که CRISPR اغلب در حال حاضر به ویروس های اصلاح شده به عنوان مکانیسم انتقال متکی است که می تواند واکنش های ایمنی را تحریک کند.

مالن گفت: «از آنجایی که فیبریل‌های آمیلوئیدی که ما مورد بررسی قرار دادیم مبتنی بر انسان هستند، امیدواریم که سیستم ایمنی به همان روشی که به ویروس‌های تغییر کاربری داده شده اغلب در ژن‌درمانی استفاده می‌شود، واکنش نشان ندهد.

جذب RNA با واسطه آمیلوئید توسط اسپرم برای تحویل جنینی، سلول مولکولی (2026). DOI: 10.1016/j.molcel.2026.10.004. www.cell.com/molecular-cell/fu … 1097-2765(26)00709-4

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. 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 →