کشف مکانیسم خاموش شدن ژن و جایزه نوبل پزشکی ۲۰۰۶
کلیک کن!
دو دانشمند آمریکایی جایزه نوبل پزشکی سال ۲۰۰۶ را برای کشف مکانیسم خاموش شدن ژن دریافت کردند. اندرو فایر (Andrew Fire) و کریگ ملو (Craig Mello) جایزه نوبل پزشکی سال ۲۰۰۶ را برای کشف مکانیسم خاموش ژنها در روز دوشنبه، دوم اکتبر دریافت کردند. این کشف میتواند راهی برای درمان بیماریها از کوری و سرطان گرفته تا ایدز باشد.
جوانترین برندگان نوبل و اهمیت تحقیق
“فایر” ۴۷ ساله و “ملو”ی ۴۵ ساله از جمله جوانترین دانشمندانی هستند که در تاریخ اهدای جایزه نوبل موفق به دریافت این جایزه ۱۰ میلیون کرونی که معادل ۱.۳۷ میلیون دلار میباشد، شدهاند. نتیجه تحقیق این دو دانشمند در سال ۱۹۹۸ و نخستین بار در مجله نیچر منتشر شده بود.
پژوهش آنها روی کرمها انجام شد و نشان داد که ریبونوکلئواسید دو رشتهای یا همان RNA، پیامرسان ژنتیکی سلولها، میتواند ژنهای هدف را در فرآیندی که تداخل RNA یا RNA interference (RNAi) نامیده میشود، خاموش کند.
کاربرد در درمان بیماریها و تحقیقات کلینیکی
پس از کشف تداخل RNA، این پژوهش سرآغازی برای فعالیت و تحقیقات بعدی شرکتهای دارویی و زیستفنآوری شد. تحقیق آنها میتواند منجر به ابداع روشهایی برای متوقف کردن تظاهر ژنها در بیماریهایی مثل سرطان شود و در نهایت باعث کند شدن رشد تومورها شود. به گفته یکی از اعضای آکادمی نوبل در استکهلم، تحقیق این دو دانشمند قبلاً در تحقیقات کلینیکی در مورد بیماریهای چشم، بیماریهای متابولیک قلب و هپاتیت ویروسی به کار رفته است.
جایزه نوبل معمولاً برای کارهای پژوهشی که دههها قبل انجام شده داده میشود؛ اهدای جایزه نوبل به فایر و ملو تنها ۸ سال بعد از انتشار پژوهش آنها، نشاندهنده اهمیت فوقالعاده کار آنها بوده است. یکی از اعضای آکادمی نوبل، جایزه نوبل پزشکی ۲۰۰۶ را از این لحاظ با جایزهای که به جیمز واتسون و فرانسیس کریک تنها ۹ سال بعد از کشف DNA داده شد، مقایسه کرد.
واکنش برندگان به دریافت جایزه
ملو شیفته تحقیقات روی منشأ حیات است و با پدر دیرینشناسش در مناطق غربی آمریکا به دنبال یافتن استخوانهای دایناسورها هم بوده است. وی در مصاحبهاش گفت: “میدانستم که ممکن است برنده شویم، ولی انتظار جایزه را تا چند سال بعد نداشتم، من و اندرو خیلی جوان هستیم، دور و بر ۴۰ سال و فقط ۸ سال بعد از کشفمان برنده شدیم.”
کریگ ملو در حال ورود به جلسه کنفرانس
فایر به خبرگزاری رویترز گفت که تماسی که از استکهلم با وی گرفته شد و صبح از خواب بیدارش کرد: “اول خیلی هیجانزده شدم، بعد تصور کردم دارم خواب میبینم و یا یک شماره اشتباهی بوده.” فایر، سپس، برای مطمئن شدن از خبر تلفنی، به سایت جایزه نوبل مراجعه کرد.
سوابق تحصیلی و علمی فایر و ملو
فایر دکترایش را در بیولوژی در انستیتوی فنآوری ماساچوست در سال ۱۹۸۳ دریافت کرد و اکنون استاد پاتولوژی و ژنتیک در دانشگاه استنفورد است. ملو تحصیلکرده هاروارد است و در حال حاضر استاد پزشکی مولکولی در دانشکده پزشکی ماساچوست است.
ژنها حاوی اطلاعاتی هستند که توسط RNA پیامبر به پروتئینهای ساختاری و یا عملکردی ترجمه میشود. این RNAهای پیامبر یا mRNA میتوانند توسط مکانیسمهایی نابود شوند، مکانیسمی که خاموش شدن ژن نامیده میشود.
روند اهدای جوایز نوبل
اهدای جایزههای نوبل امسال در واقع با جایزه نوبل پزشکی شروع شده است، پس از جایزه نوبل پزشکی به ترتیب برندگان جایزههای نوبل فیزیک، شیمی، ادبیات، صلح و اقتصاد اعلام خواهند شد. جایزه نوبل پزشکی سال قبل به بری مارشال و روبین ورن برای کشف رابطه هلیکوباکتر پیلوری با زخم معده رسید.
برندگان جایزه نوبل در مراسمی با حضور خانواده سلطنتی سوئد، که در ۱۰ دسامبر و در سالگرد مرگ آلفرد نوبل برگزار خواهد شد، چک خود را دریافت خواهند کرد. مراسم همه جایزههای نوبل به جز جایزه صلح که در اسلو اهدا خواهد شد، در استکهلم برگزار میشود.
جزئیات علمی و سازوکار کشف جدید
شرح مختصر و دقیقتر کشف فایر و ملو:
ژنهای انسان شامل ۲۰ هزار ژن هستند. فقط تعداد معینی از آنها در هر دسته از سلولها فعال هستند. کدهای ژنتیکی در DNA تعیین میکنند که چگونه پروتئینها ساخته شوند و این پروتئینها سپس باعث انواع عملکردها میشوند و ساختارهای سلولی تا ماکروسکوپی بدن را میسازند. پروتئینها میتوانند آنزیم باشند که غذاها را هضم میکند و یا در قالب گیرندههای سلولی مغز فعالیت کنند. دستورالعملهایی که در DNA موجود است نخست در mRNAها کپی میشود و بعداً پروتئینها توسط این mRNAها ساخته میشوند.
فرآیند تنظیم ژن ۴۰ سال قبل به وسیله فرانسیس کریک، ژاکوب و ژاک مونو کشف شده بود. اما در دهه ۹۰ زیستشناسان مولکولی به نتایجی برخوردند که نمیتوانستند آنها را توضیح دهند؛ یکی از برجستهترین این موارد در مورد تحقیقی بود که میخواستند با استفاده از دانش ژنتیک رنگ گلبرگهای گل اطلسی را افزایش دهند ولی به جای پررنگ شدن، گلبرگها کمرنگ شدند.
آزمایش بر روی کرم نماتود
فایر و ملو تحقیقشان را روی کرم نماتودی به نام Caenorhabditis elegans انجام دادند؛ آنها دریافتند که تزریق مولکولهای mRNA به کرمها که پروتئینهای عضلانی را کد میکنند، هیچگونه تغییری در رفتار کرم به وجود نمیآورد. یک ناحیه از همین مولکول mRNA به نام “سنس” (sense) نامیده میشد؛ این دانشمندان دریافتند که اگر mRNA دیگری به نام RNA آنتیسنس را همراه mRNA اول تزریق کنند، حرکات انقباضی خاص در کرمها مشاهده میشود که نشاندهنده عدم ساخت مولکولهای پروتئینی است. در واقع این دو RNA با هم باند میشوند و RNA دو رشتهای را به وجود میآورند.
آیا این RNA دو رشتهای باعث خاموش شدن ژنی میشود که RNA بهخصوصی را کد میکند؟
این دو دانشمند کارشان را روی کرمهای دیگر و به طریق مشابه ادامه دادند. در ۱۹ فوریه ۱۹۹۸ ملو و فایر، نتایج پژوهشهایشان را در مجله نیچر چاپ کردند. اما مکانیسم دقیق خاموش کردن ژن توسط این RNAهای دو رشتهای در سالهای بعد شناخته شد.
نحوه عملکرد کمپلکسهای پروتئینی
RNA دو رشتهای به یک کمپلکس پروتئینی به نام Dicer متصل میشود و سپس این کمپلکس، آن را به خوردههایی تقسیم میکند؛ یک مجموعه پروتئینی دیگر به نام RISC به این اجزا متصل میشود، یکی از رشتههای RNA حذف میشود ولی دیگری به کمپلکس RISC متصل میشود و به عنوان یک پروب برای شناسایی mRNAها عمل میکند. وقتی که یک mRNA با mRNA روی RISC جفت شود، تقسیم و نابود میشود و به این وسیله در واقع ژنی که این mRNA را کد کرده خاموش میشود.
تداخل RNA به عنوان وسیله دفاعی
تداخل RNA یک وسیله دفاعی علیه ویروسها و ژنهای جهش یافته:
تداخل ژنی یک وسیله مهم دفاعی بهخصوص در ارگانیسمهای رده پایین است؛ بسیاری از ویروسها کدهای ژنتیکیشان شامل RNA دو رشتهای است، هنگامی که آنها سلولی را آلوده کنند، مولکول RNA خود را به سلول تزریق میکنند، این RNA به Dicer متصل میشود و سپس به وسیله RISC نابود میشود و سلول از حمله ویروس جان سالم به در میبرد. ارگانیسمهای رده بالا مانند انسان علاوه بر این مکانیسم، دفاعی دیگری مانند آنتیبادی، سلولهای کشنده و اینترفرون دارند.
ژنهای جهشیافته transposons نامیده میشوند؛ از روی سکانسهای این ژنها نخست RNA و سپس از روی RNA مجدداً DNA ساخته میشود. قسمتهایی از این RNA دو رشتهای است و به شیوه مشابهی نابود میشود.
نقش microRNAها در ژنوم انسان
صدها ژن در ژنوم انسان، مولکولهای RNA کوچکی به نام microRNAها را تولید میکنند؛ آنها حاوی قطعاتی از کدهای سایر ژنوم هستند. مولکولهای microRNA میتوانند ساختمانهای دو رشتهای ایجاد کنند و مکانیسم تداخل RNA را فعال کنند و به این وسیله مانع ساخت پروتئینهای خاص و باعث خاموش شدن عملی یک ژن شوند.
چشمانداز آینده و درمان بیماریها
اگر ما بتوانیم مکانیسم خاموش شدن ژن را در مورد ژنهای عامل بیماریهای خاص فعال کنیم، در واقع توانستهایم جلوی بیماری را بگیریم. اخیراً نتایج چندین پژوهش منتشر شده که توانستهاند چنین کاری روی انسان و حیوانات آزمایشگاهی انجام دهند و از جمله توانستهاند ژن عامل کلسترول بالای خون را با ساخت RNA خاصی خاموش کنند. در مورد گیاهان هم توانستهاند چنین کاری را برای دفاع در مقابل حملات ویروسی انجام دهند.
امید میرود “خاموش کردن ژنها” به درمان بیماریهای قلبی عروقی، اندوکرین، ویروسی و بدخیمیها بینجامد.
منابع: سایت جایزه نوبل، سایت رویترز، فاکسنیوز، ABC نیوز
مطالب مرتبط
ممنون از مطالب بسیار جالبتان
من یک پرسشی داشتم این که چگونه میتونم ترجمه ی متن مقالات علمی مهم در زمینه های مختلف به خصوص علوم پایه پزشکی داروسازی و .. را ببینم. اصلا جایی هست که این مقالات را ترجمه کنه؟ به خصوص مقالاتی که در nature چاپ میشه.
باز هم ممنون
ممنون از اطلاعات. موفق باشی …
پاسخ نویسنده وبلاگ : البته دوستان لطف دارن ولی ، واقعا:
صلاح کار کجا و من خراب کجا
ببین تفاوت ره کز کجاست تا به کجا!
بله ، این شعر اینجا خیلی مصداق بارز داشت!
خوش به حال هر دوشون:)با خوندن آدم با خوندن این مطلب حسابی شرمنده میشه از خودش!البته من هم معتقدم ایشالا نوبت شما:)
هر چی فکر می کنم چقدر وقت برای نوشتن هر پست می ذارین و با این همه پست پر محتوا چه طور به زندگی هم می رسین عقلم نمی رسه! به هر حال ما که خیلی از خوندن مطالب علمی تون کیف می کنیم!
مثل همیشه عالی بود.امیدوارم یه روزی شما رو در حالی ببینم که جایزه نوبل رو بردید. ……….وهمیشه به این فکر کنید که مگه ما از اون دانشمندها چی کمتر داریم.پس می توانیم اگر که بخواهیم.
************پاینده باد و جاوید ایران من**********
سالها بودن که از خبر یک کشف هیجان زده نشده بودم .
با سلام و تقدیم احترام
خواستم بدین وسیله از زحمات آن جناب در اطلاع رسانی و گرد آوری مطالب تقدیر و تشکر نمایم . انشااله شاهد رشد بالنده ی سایت شما باشیم.
انشاالله نوبت جایزهی شما! (:
یادم میآید بچه که بودم خیلی دوست داشتم نوبل ببرم. الان چند سالای است از خیرش گذشتهام. البته تنها تقصیر انتخاب رشتهام شد که نوبل ندارد! (;