تقنية مجهرية متطورة لتتبّع تسلسل الحمض النووي والبروتينات داخل الخلية الحية

تقنية مجهرية متطورة لِتتبّع تسلسل الحمض النووي والبروتينات داخل الخلية الحية

كشف أسرار التفاعلات بين الحمض النووي والبروتينات

أظهرت تقنية مجهرية متطورة قدرتها على تتبّع تسلسل الحمض النووي "دي إن إيه" وتحديد مواقع البروتينات داخل الخلايا السليمة في وقت واحد. وقد تم تطوير هذه التقنية في جامعة هارفارد، وتُتيح للعلماء إمكانية جمع معلومات تفصيلية عن كيفية تفاعل الحمض النووي والبروتينات، دون الحاجة إلى تدمير الخلية. وهذا الأمر مُهم بشكل خاص لفهم آلية عمل البروتينات والجينات داخل النواة، وكيف تُؤثر هذه التفاعلات على الوظائف الخلوية.

فك شيفرة تنظيم الحمض النووي داخل الجينوم

تُعتبر هذه التقنية مُفيدة بشكل خاص لِدراسة كيفية لفّ الحمض النووي حول البروتينات وحشره في نُوى الخلايا، وكيف يُمكن لموقع الجينات داخل هذا "الخليط" أن يُؤثر على نشاطها. فَالحمض النووي بوصفه سلسلة خطية من المعلومات، يجب تنظيمها داخل نواة الخلية التي يبلغ طولها 5 ميكرومترات. ولِفهم كيفية طيّ هذه المعلومات داخل النواة، استخدم الباحثون إنزيم يُنسخ الحمض النووي، ودمجوا مكونات الحمض النووي التي تحمل علامات فلورية. من خلال تتبّع تسلسل العلامات الفلورية، تمكّنوا من تحديد ترتيب قواعد الحمض النووي في الجينوم.

تقنية المجهر التوسّعي لِدقة أعلى

منذ زمن بعيد، عرف الباحثون كيفية وضع علامات على البروتينات لتتبّع مواقعها. لكن دقة المجهر الضوئي محدودة بطول موجة الضوء، ما يجعل من الصعب التمييز بين خيوط الحمض النووي ذات العلامات الفلورية أو البروتينات القريبة جداً من بعضها البعض. ويمثّل هذا تحديًا كبيرًا، خاصةً بسبب الحدود الضيقة للنواة. لِذلك، أضاف الفريق تقنية جديدة تُسمى "المجهر التوسعي". وتعتمد هذه التقنية على هُلام يُخترق الخلايا، ثم ينتفخ عند امتصاص الماء. مع تمدُّد الهُلام، تُصبح جزيئات البروتين بعيدة عن بعضها البعض، ما يُسهّل عملية التمييز بينها.

مرض الشيخوخة المبكرة: دراسة الحالة

من خلال دمج هاتين الطريقتين، تمكن العلماء من تصوّر تسلسلات الحمض النووي ومواقع البروتينات بدقة عالية. تم تطبيق هذا النهج بالفعل على دراسة مرض الشيخوخة المبكرة، وهو نوع محدد من متلازمة الشيخوخة المبكرة. وقد لاحظ الباحثون أن البروتينات الطافرة، التي تُعرف باسم "اللامينات"، توجد عادةً على محيط النواة، لكنها تُغزو الجزء الداخلي من النواة لدى مرضى هذه المتلازمة. تُؤدي هذه "اللامينات" الطافرة إلى تعطيل الترتيب المعتاد للكروموسومات وقمع نشاط الجينات، مما يُشبه ما يحدث في الشيخوخة الطبيعية.

منجم معلومات لِفهم بيولوجيا الخلية

تُقدم هذه التقنية رؤى غير مسبوقة حول كيفية تنظيم الحمض النووي وكيف تُؤثر تفاعلاته مع البروتينات على نشاط الجينات. تُستخدم هذه التقنية في مجالات مثل أبحاث السرطان. لكنها تُتطلب خبرة فنية عالية لِتنفيذها. على الرغم من تعقيد التقنية، إلا أنها تُقدم ثروة من المعلومات، وقد تُحدث ثورة في كيفية دراسة الباحثين لتفاعلات الحمض النووي والبروتينات في الأمراض، وتُفتح إمكانيات جديدة لِفهم بيولوجيا الخلية، وخصوصاً في سياقات الشيخوخة والمرض.