آیا “سودوکد” پنهان در RNA، راز تکامل سلول‌های انسان است؟

مولکول‌های RNA مملو از اصلاحات شیمیایی مرموزی هستند که یکی از فراوان‌ترین آن‌ها Ψ (سودواوریدین) نام دارد. برای دهه‌ها، به دلیل پیچیدگی سلول‌های انسانی، رمزگشایی از این نقشه دشوار بود. اکنون، دانشمندان با استفاده از یک روش نقشه‌برداری جدید، اسرار آنزیم‌هایی را که این اصلاحات حیاتی را انجام می‌دهند، کشف کرده‌اند.

کشف نقشه جامع Ψ انسان 

• معضل Ψ: سودواوریدین (Ψ) علی‌رغم فراوانی بالا در RNAهای انسانی، به دلیل پیچیدگی سلولی و نبود روش‌های نقشه‌برداری ایده‌آل، یک اصلاح مرموز باقی مانده بود.
• روش BACS: محققان با استفاده از روش BACS و مهندسی ۱۲ نوع سلول عاری از آنزیم‌های PUS (PUS-KO/KD)، توانستند نقشه جامع اهداف تمام آنزیم‌های PUS (مانند PUS1، PUS7، TRUB1 و…) را در tRNAهای انسانی ترسیم کنند.
• تفاوت‌های تکاملی: این نقشه نشان داد که آنزیم‌های PUS انسانی نسبت به همتایان باکتریایی و مخمری خود، درگیر رویدادهای اصلاحی بسیار متنوع‌تر و پیچیده‌تری هستند.

توسعه فعالیت آنزیم‌ها در طول تکامل 

• خانواده TruD/PUS7: در باکتری‌ها و مخمر، آنزیم TruD/Pus7 تنها مسئول یک یا دو سایت اصلاحی بود. اما در انسان، PUS7 سه سایت اصلاحی دیگر را نیز کاتالیز می‌کند که نشان‌دهنده اهمیت فزاینده آن است.
• تخصص در یک خانواده: حتی در یک خانواده (مانند TruD)، آنزیم‌های مختلفی مانند PUS7L در مهره‌داران تکامل یافته‌اند که بدون نیاز به موتیف‌های توالی مشخص، به صورت پی در پی چندین سایت Ψ را ایجاد می‌کنند.
• سلسله مراتب زمانی: این نقشه جامع همچنین به محققان اجازه داد تا ترتیب زمانی اصلاحات سودواوریدینی را در طول پردازش pre-tRNA توسط آنزیم‌های مختلف PUS کشف کنند.

پروتئین‌های PUS و تغییر هویت 

• TRUB2: این آنزیم متعلق به خانواده TruB است، اما نتایج نشان داد که TRUB2 در سلول‌های زنده فعالیت آنزیمی برای اصلاح tRNA را از دست داده است.
• تغییر نقش: محققان پیشنهاد کردند که TRUB2 احتمالاً نقش خود را از اصلاح tRNA به مونتاژ ریبوزوم میتوکندری (به دلیل تعامل با پروتئین MTERF3) تغییر داده است. این تغییر نقش، نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری سیستم‌های سلولی است.
• همکاری و تفاوت: در مقابل، آنزیم‌های TRUB1 و PUS10 (تنها در آرکی‌ها و انسان) برای اصلاح Ψ55 در tRNAها با یکدیگر همکاری می‌کنند، در حالی که در گونه‌های دیگر، یکی از آن‌ها حذف شده است.

منبع: A comprehensive tRNA pseudouridine map uncovers targets dependent on human stand-alone pseudouridine synthases

از نقشه‌برداری RNA تا مهندسی ژنتیکی دقیق 

این دستاورد یک منبع حیاتی برای درک نقش بیولوژیکی اصلاحات Ψ است که به‌طور فزاینده‌ای با بیماری‌های ژنتیکی و سرطان مرتبط دانسته می‌شود. برای ادامه این تحقیقات، دقت در مطالعه RNA و ژن‌ها ضروری است.

برای انجام دقیق‌ترین مداخلات ژنتیکی، تأیید عملکرد آنزیم‌های PUS و مطالعه ژن‌های مرتبط با بیماری‌های عصبی و سرطان، همین حالا از خدمات ویرایش ژن CRISPR ما دیدن کنید.