به گزارش سیناپرس اردبیل، یک مطالعه جدید توضیح می‌دهد که چگونه DNA یک طرح اساسی را که طی ده‌ها تا صدها میلیون سال حفظ شده است، در خود جای می‌دهد و در عین حال به الگوهای بال‌ها اجازه می‌دهد تا به سرعت تکامل پیدا کنند؟
این تحقیق از این ایده حمایت می‌کند که طرح با الگوی رنگی باستانی قبلاً در ژنوم پروانه کدگذاری شده است و DNA تنظیم‌کننده غیرکدکننده مانند سوئیچ‌هایی عمل می‌کند تا برخی از الگوها را روشن کند و برخی دیگر را خاموش کند. آنی مازو وارگاس اولین نویسنده این مطالعه گفت: «یک گروه بسیار حفاظت‌شده از سوئیچ‌ها [DNA غیر کدکننده] وجود دارد که در موقعیت‌های مختلف کار می‌کنند و فعال می‌شوند و ژن را هدایت می‌کنند».
کار قبلی در آزمایشگاه رید ژن های الگوی رنگ کلیدی را کشف کرده است: یکی (WntA) که طرح راه راه ها را کنترل می کند و دیگری (Optix) که طرح رنگی و رنگین کمانی بال های پروانه را کنترل می کند. زمانی که محققان ژن Optix را غیرفعال کردند، بال‌ها سیاه به نظر می‌رسند و زمانی که ژن WntA حذف شد، الگوهای راه راه ناپدید شدند.
این مطالعه بر روی تأثیر DNA غیر کدکننده بر روی ژن WntA متمرکز شد. به طور خاص، محققان آزمایشاتی را بر روی 46 مورد از این عناصر غیر کدکننده در پنج گونه از پروانه‌های پورگی، که بزرگترین خانواده پروانه‌ها هستند، انجام دادند.
برای اینکه این عناصر تنظیمی غیرکدکننده ژن‌ها را کنترل کنند، سیم پیچ‌های محکم DNA از بین می‌رود، نشانه‌ای از اینکه یک عنصر تنظیم‌کننده با یک ژن در تعامل است تا آن را فعال کند یا در برخی موارد آن را خاموش کند. در این مطالعه، محققان از فناوری به نام ATAC-seq برای شناسایی مناطقی در ژنوم استفاده کردند که این کشف در آن رخ می دهد. Mazo-Vargas پروفایل های ATAC-seq را از بال های پنج گونه پروانه به منظور شناسایی مناطق ژنتیکی درگیر در توسعه الگوی بال مقایسه کرد. آنها از اینکه متوجه شدند تعداد زیادی از مناطق نظارتی در بین گونه های بسیار متفاوت پروانه ها مشترک است، شگفت زده شدند.
مازو-وارگاس و همکارانش سپس از فناوری ویرایش ژن CRISPR-Cas برای غیرفعال کردن 46 عنصر تنظیمی در یک زمان استفاده کردند تا اثرات آن را بر روی الگوهای بال ها در هنگام شکسته شدن هر یک از این توالی های غیر کد کننده DNA مشاهده کنند. وقتی حذف شد، هر عنصر غیر کدگذاری جنبه ای از الگوهای بال پروانه ها را تغییر داد.
آنها همچنین دریافتند که D. plexippus از عناصر تنظیمی متفاوتی از چهار گونه دیگر برای کنترل ژن WntA خود استفاده می کند، شاید به این دلیل که برخی از اطلاعات ژنتیکی خود را در طول تاریخ خود از دست داده و مجبور بوده سیستم تنظیمی خود را دوباره اختراع کند تا رنگ منحصر به فرد خود را ایجاد کند.
رید گفت: «ما به تدریج متوجه شده ایم که بیشتر تکامل به دلیل جهش در این مناطق غیر کد کننده رخ می دهد. امیدوارم این مقاله یک مطالعه موردی باشد که نشان می دهد چگونه مردم می توانند از این ترکیب ATAC-seq و CRISPR برای شروع به بازجویی از این مناطق جالب در سیستم های مطالعاتی خود استفاده کنند».
این مطالعه نه تنها نشان داد که چگونه دستورالعمل‌های الگوهای رنگ پروانه‌ها در طول تاریخ عمیقاً حفظ می‌شوند، بلکه شواهد جدیدی را نیز نشان داد که چگونه بخش‌های تنظیم‌کننده DNA به طور مثبت و منفی بر ویژگی‌هایی مانند رنگ و شکل تأثیر می‌گذارند.
منبع: biology news
مترجم: پریناز نصرتی