عناصر تنظیمی بیان ژن ها و روش های شناسایی انها

سلام به همه ی همراهان نت سای

چند تا سوال ازتون دارم:

دانشجويان و محققين عزيز ایا از نقش عوامل تنظيمي بيان ژن ها در بروز فنوتيپ بيماري ها از جمله سرطان اگاه هستين؟؟

عوامل تنظيمي بيان ژن ها رو ميشناسين؟؟؟
نحوه ي عملكرد اين عناصر تنظيمي در كنترل بيان ژن ها را ميدانيد؟؟؟
ايا ميدانستيد كه با كمك تكنيك هاي توالي يابي ميتوان اين عناصر و تغييرات موجود در انها در بيماري هاي مختلف رارشناسايي كرد؟؟
ايا مي دانستيد با گسترش دانش زيستي امروزه از اين مولكول هاي تنظيمي به عنوان بيوماركر ياد ميشود؟؟؟
اگر علاقمند به يافتن پاسخي براي اين قبيل سوالاتتان هستيد با  نت ساي همراه باشين..ما قدم به قدم در اين راه در كنار شما هستيم..

امروز قصد داريم سه فاكتور مولكولي مهم در تنظيم بيان ژن ها را توضيح داده و راهكاري جديد براي شناسايي انها به شما ارائه دهيم…
با ما باشيد…

micRNA:

از نخستین مولکول های تنظیمی بیان ژن miRNA ها هستند که در طی تکامل تدریجی به میزان زیادی حفظ شده اند. miRNA ها RNA هایی کوتاه در سیتوپلاسم سلول با طول معادل ۲۱ تا ۲۲ نوکلئوتید هستند که پروسه ی بیان مجموعه های انتخابی از ژن های هدف را از طریق جفت شدن با رونوشت های انها بوسیله ی اتصالات هیدروژنی بین باز های مکمل تنظیم میکنند. چه طوری؟؟؟الان بهتون میگم..

 شکل زیر نحوه ی سنتز و عملکرد miRNA را در خاموش کردن بیان ژن ها توضیح می دهد.

miRNAجایگاه های اتصال miRNA ها در ناحیه ی ترجمه نشده ی انتهای ۳’UTR توالی های mRNA هدف بوده و miRNA متصل شده در این جایگاه از عمل ترجمه جلوگیری می نمایدو از این طریق بیان ژن هدف را در سطح پایین تری تنظیم میکند. البته چنانچه توالی مکمل miRNA و mRNA با یکدیگر همولوژی بالایی داشته باشند اتصال انها به یکدیگر سبب شکست mRNA هدف و تجزیه ی ان می شود. پس نتیجه میگیریم که miRNA ها بر اساس میزان شباهت به تولی mRNA هدف میتوانند یا از روند ترجمه جلوگیری کنند و یا سبب تجزیه ی mRNA شوند..

با توجه به تنوع بالای miRNA ها و نقش مهم تنظیمی انها ، امروزه از این مولکول های کوچک به عنوان biomarker های تشخیصی و یا پیش اگهی برای بسیاری از بیماری ها از جمله سرطان و یا بیماری های عصبی یاد میشود.

miRNAlncRNA:

خوب میریم سراغ فاکتور تنظیمی بعدی که نسبت به miRNA ناشناخته تر است…این فاکتور تنظیمی ، مولکولی نیست بجز Long non coding RNA

این مدل از RNA ها از انواع RNA های ترجمه نشدنی با طولی بلند بیشتر از ۲۰۰ نوکلئوتید هستند. تعداد این مدل رونوشت از RNA در سلول حدودا ده برابر کمتر از m RNA ها است حال انکه از لحاظ عملکردی ۷۸% از انها عملکردی مختص به بافت داشته اما تنها ۱۹% از mRNA ها بیانی مختص به بافت دارند.این حقیقت اهمیت بررسی این رونوشت ها را در پروسه ی ایجاد اختلال در بافت های مختلف بدن بیش از پیش اشکار می سازد.از سوی دیگر بیان مختص به بافت اکثریت lncRNA ها انها را به بیومارکر های هوشمندی جهت تشخیص انواع مختلف بیماری تبدیل میکند.

جالب بود نه؟؟ اما صبر کنین جالب تر هم میشه… چون در ابتدا تصور بر این بود که این رونوشت ها تنها به صورت محدود در جایگاه عمل می کنند به این معنا که تنها میتوانند بیان ژن های همجوار با محل سنتز خود را تنظیم نمایند. بهمین جهت زیاد به عنوان بیومارکر های تشخیصی در بیماری های پیچیده مثل سرطان به اون نگاه نمیکردند.. اما امروزه محققان به این حقیقت دست یافته اند که این رونوشت ها در کنار تنظیم بیان ژن های همسایه با محل تولید خود ، توانایی میانکش با صد ها جایگاه متفاوت بر روی کروماتین را داشته و از این طریق میتواند تنظیم حجم وسیعی از ژن ها را بر عهده بگیرد….

و اینگونه بود که شواهد اخیر نشان می دهد که RNA های غیرکدکننده نیز در کنار miRNA ها نقش مهم و فعالی در تنظیم بیان ژن، سیگنالینگ اپی ژنتیک، پاسخ های استرس و غیره ایفا می کنند.
حالا حتما ميپرسين اين مولكول هاي تنظيمي كه انقدر ازشون تعريف كردم چه طوري كار ميكنند؟؟اياانها هم مانع از بيان ژن ميشن؟؟ايا تاثيرشون فقط محدود به تجزيه و مهار ترجمه است؟؟؟ صبر كنين الان بهتون ميگم…
پس با ما همراه باشين …

جواب سوال بالا قطعا خیر است… درسته که نحوه ی اتصال این رونوشت به mRNA در مرحله ی post transcription همانند miRNA ها می باشد.اما این رونوشت های تنظیمی عملکرد های بسیارررر ممتنوع تری در مقایسه با miRNA ها دارند…lncRNA ها با اتصال به نواحی مکمل خود در mRNA ، ادامه روند معمول بیان ژن ها از جمله splicing ، انتقال m RNA به خارج از هسته، ترجمه و تجزیه ی ان را تحت تاثیر قرار می دهد
شكل زير وظايف اين رونوشت بلند تنظيمي را به وضوح نشان ميدهد.

lncRNA

Circular RNA:

حالا میرسیم به سومین و جدیدترین RNA تنظیمی ای که امروز قراره توضیحش بدیم… اسم این RNA تنظیم کننده Circular RNA می باشد…عملکرد های تنظیمی ان تنها مختص به ارتباط با mRNA نیست بلکه در بسیاری از مراحل داخل سلول از جمله پیشرفت چرخه ی سلولی، اتصالات بین پروتئین ها و …. نیز دخالت دارد..
اگر موافق باشين قبل از توضيح عملكردشون ابتدا بگيم اصلا اين مدل از RNA ها چطور توليد ميشن…پس با ما همراه باشين…

نحوه ی شکل گیری Circular RNA ها

 Circular RNA

جالبه که بدونین این مدل از انواع RNA ها دارای شکلی حلقوی بوده و میتوانند در پی مراحل مختلف ویرایش و پردازش RNA ها ایجاد شوند. امروزه در حدود ۲۰۰۰ نوع از Circular RNA ها شناسایی شده اند که بیشترین جایگاه عملکردی و بیانی انها در مغز گزارش شده است. این نوع از RNA ها دارای ویژگی های منحصر به فردی از جمله توانایی همانند سازی به روش دایره غلتان، باز ارایی ژنوم، مقاوم در برابر تجزیه ی اگزونوکلئازی و همچنین القای folding و ثبات ساختاری RNA ها می باشد..

انواع عملکرد های Circular RNA ها

Circular RNAمیدونین miRNA sponge یعنی چی؟؟؟ فاکتور هایی که دارای جایگاه های متعددی برای اتصال miRNA های زیادی هستند و میتوانند عملکرد miRNA ها را مهار و تنظیم کنند تنظیمگر هایی با عملکرد miRNA sponge مي گويند
جالبه كه بدونيم مهمترين عملكرد تنظيمي circular RNAها نيز از طريق همين مكانيسم است…انها با مهار عملكرد miRNA ها سبب افزايش بيان ژن ها ميشوند…

نقش تنظیمی Circular RNA ها در بیان ژن ها به واسطه ی مهار miRNA ها

انواع مکانیسم های عملکرد Circular RNA ها

انواع مکانیسم های عملکرد Circular RNA هاا توجه به اختصاصی بودن بیان Circular RNA ها در بافت های مختلف میتوان از ان به عنوان بیومارکرهای تشخیصی نیز یاد کرد. انواع مختلفی از Circular RNA به عنوان بیومارکر های سرطان شناسایی شده اند و در تشخیص مراحل پیشرفت بیماری کمک کننده هستند.
از این رو میشه نتیجه گرفت که شناخت کامل و جامع انواع Circular RNA های تحت تاثیر در ایجاد بیماری های مختلف و بررسی تاثیر تغییرات بیان انها بر روی بیان مولکول های تنظیمی و در نهایت بیان ژن ها می تواند نگاهی جدید به نقش سیستم های تنظیمی در شبکه های مولکولی و ارتباط بین میانکنش شبکه های تنظیمی با یکدیگر و تاثیر ان در بروز فنوتیپ های اختلال ایجاد کند.از سوی دیگر با در نظر گرفتن نقش کنترلی Circular RNA ها در بیان مولکول های تنظیمی میتوان نقش درمانی نیز برای انها در نظر گرفت.

خوب حالا به قسمت جذاب ماجرا رسيديم…و اون هم شناسايي اين عوامل تنظيمي در بيماريها ست…
ميتونين تصور كنين كه اگر اين عوامل تنظيمي رو بشناسيم و بتونيم پروفايل بيانيشون در بيماري ها رو در بياريم چه كار بزرگي در راستاي كشف بيوماركر هاي زيستي براي بيماري هاي پيچيده انجام داديم؟؟؟

چه راهكاري براي كشف اين عوامل تنظيمي و بررسي بيان انها در در مقياس بالا در بيماريها پيشنهاد ميكنيد؟؟؟
شايد جوابتون تكنيك هاي ريل تايم و يا ميكرواري باشه…اما بايد بدونين كه براي بررسي پروفايل بياني ژن هاي تنظيمي و پيدا كردن بيوماركرهاي جديد اين روش ها محدوديت هاي بالايي دارن…
تكنيك ريل تايم براي تعداد ژن هاي محدود كاربرد داره و بهتره از اون بيشتر براي تحكيم و تاييد داده هامون استفاده كنيم…
تكنيك ميكرواري هم نياز به شناخت قبلي فاكتور هاي تنظيمي براي ساختن پروب داره پس نميتونيم با اين روش بيوماركر هاي جديد رو شناسايي كنيم…
ديگه چه راهكار هايي هست؟
نميدونين؟؟
ما بهتون ميگيم ..پس با ما همراه باشين..

جواب سوال بالا تکنیک توالی یابی می باشد… در این تکنیک که در پست های بالاتر توضیح داده شد نیازی به دانش قبلی از مولکول های تنظیمی برای طراحی پرایمر و یا پروب نداریم.. این روش بیان تمام مولکول های تنظیمی موجود در نمونه را به ما میدهد که با مقایسه با نمونه های کنترل به راحتی میتوان به بیومارکر های جدید هر بیماری دسترسی پیدا کرد و از سوی دیگر میتوان راهکاری درمانی یر پایه ی علم ژنتیک برای بیماری های پیچیده مثل سرطان و یا بیماری های سرطانی پیدا نمود…

مراحل انجام توالی یابی به طور کلی به سه مرحله تقسیم می شود:
مرحله ی اول مرحله ی اماده سازی کتابخانه است که شامل اماده سازی نمونه ها ، استخراج RNAها به کمک کیت های مخصوص و بررسی کیفیت انها ، جداسازی بر اساس سایز ، اتصال اداپتور و در نهایت سنتز c DNA می باشد.
مرحله دوم تولی یابی به کمک دستگاه های مربوطه است.
مرحله ی سوم انالیز و تحلیل داده های خام حاصل از توالی یابی به کمک دانش بیوانفورماتیک می باشد.

حالا نکته ی جالب اینجاست که شما تنها نیمی از مرحله ی اول کار را انجام میدهید..یعنی فقط لازم است RNA تنظیمی مورد نظر خود را استخراج کنید..
شرکت نت سای با دارا بودن نمایندگی از شرکت ماکروژن کره همراه با اساتید متبحر در زمینه ی دانش بیوانفورماتیک شما را از مرحله ي ارسال نمونه ها تا انالیز نتایج یاری می کند…

مزایای انجام miRNA sequencing
۱-مطالعه ی نحوه ی مشارکت مولکول های کوچک تنظیمی در پروسه ی بیان ژن ها
۲-شناسایی طیف وسیعی از RNA های کوچک و miRNA ها
۳-امکان اندازه گیری کمی بیان انواع mir هایی که در پروسه ی بروز اختلال دچار تغییرات اندک شده اند
۴-کشف انواع mir های ناشناخته
۵-کشف بیومارکر های تشخیصی و درمانی برای بسیاری از بیماری ها
۶-امکان شناسایی شبکه های عظیم تنظیمی در مسیر های مهم و تاثیرگذار مولکولی
۷-شناسایی الگو های بیانی مختص به بافت
۸-کشف انواع ایزوفرم های mir ها و بررسی تاثیرات هر کدام در پروسه های تنظیمی به صورت جداگانه
۹-امکان انجام بر روی هر گونه ی ناشناخته بدون در نیاز به توالی تنظیمی مرجع

مزایای انجام lncRNA sequencing:
۱-بررسی جامع و کلی تغییرات بیان انواع lncRNA های موثر در تنظیم بیان ژن ها
۲-کشف lncRNA های جدید و ناشناخته دخیل در پروسه های ایجاد اختلال
۳-کشف شبکه های تنظیمی جدید و کارامد و موثر در القا و مهار مسیر های مولکولی داخل سلول
۴-شناسایی الگو های بیانی مختص به بافت
۵-کشف بیومارکر های جدید زیستی برای بیماری های مربوط به بافت
۶-امکان یافتن راهکار های پیشگیری و درمانی بیماری ها با کشف بیوماکر های lncRNA در بافت های مختلف
۷-امکان انجام بر روی هر گونه ی ناشناخته بدون در نیاز به توالی تنظیمی مرجع

مزایای توالی یابی Circular RNA ها:
۱-کشف CircRNA های جدید
۲-بررسی تاثیرات تغییر بیان CircRNA ها در بیان ژن ها
۳-بررسی ارتباط بین CircRNA ها و miRNA ها در تنظیم بیان ژن ها
۴-امکان ایجاد ارتباط بین سیستم های تنظیمی و مسیر های مولکولی دخیل در ایجاد بیماری ها
۵-یافتن بیومارکر های تشخیصی و جدید برای بیماری ها
۶-امکان شناسایی شبکه های عظیم تنظیمی در مسیر های مهم و تاثیرگذار مولکولی
۷-شناسایی انواع الگو های بیانی مختص به بافت
۸-کشف راهکار های درمانی نوین بر پایه ی دانش ژنتیک برای بیماری ها

خوب خسته نباشین .. امیدوارم جواب همه ی سوالایی که اولش ازتون پرسیدم رو الان بتونین بدین… برای کامل دونستن از مطالبی که در اینجا اشاره کردم میتونین به قسمت مطالب اموزشی سایت مراجه کنین و مطالب مربوط به miRNA sequencing و lncRNA sequencing و Circular RNA sequencing رو جداگانه مطالعه کنین.

print


دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوزده − یک =