بیشتر ژن ها باستانی هستند و بین گونه ها مشترک هستند. اما یک زیر گروه ژن کوچک تازه واردان نسبی هستند که به طور خودجوش از بخش های DNA بیرون می آیند که زمانی هرگز چیزی را رمزگذاری نمی کنند.
اکنون ، پس از گذشت نزدیک به یک دهه از ترسیم این ژن ها در مگس های میوه ، محققان کشف کرده اند که چگونه این ژن ها تنظیم می شوند. در مطالعات مکمل ، در بوم شناسی و تکامل طبیعت وت PNAاین تیم نشان داد که چگونه فاکتورهای رونویسی و همسایگان ژنومی شامل این ژن ها و ادغام آنها در شبکه های سلولی برای اولین بار برای شناسایی این تنظیم کننده های اصلی هستند. با هم ، اکتشافات در مورد چگونگی عملکرد ژنهای جدید ، با عواقب گسترده ای برای درک زیست شناسی تکاملی و تنظیم ژن ها و بیماری های ناشی از اختلال عملکرد آنها ، روشن می شود.
هرچه بیشتر در مورد تنظیم De Novo بدانیم ، اطلاعات بیشتری در مورد بیان و تنظیم یک ژن داریم. این نه تنها برای زیست شناسی تکاملی ، بلکه برای مطالعه بیماری هایی مانند سرطان ، که با اختلال در تنظیم سریع ژنتیکی همراه است ، مهم است. “
لی Jao ، رئیس آزمایشگاه ژنتیک و ژنومیک تکاملی در راکفلر
ژن های جدید ، سوالات قدیمی
هنگامی که جائو آزمایشگاه خود را از هشت سال پیش آغاز کرد ، وجود ژنهای De Novo فقط اخیراً کشف شد. از آنجا که جئو شروع به شناسایی صدها نفر از این ژن های مرموز کرد ، تورستن ویزل ، برنده جایزه نوبل 1981 ، و رئیس جمهور Emeritus راکفلر ، علاقه شخصی به کار خود را نشان داد. در طول ناهار ، ویزل از او سؤال كرد كه چگونه دكو تنظیم می شود -ژنهای جدیدی كه وی پیدا كرد. جائو به یاد می آورد: “من متحیر شدم.” “ما چیزی در مورد آن نمی دانستیم سوالی است که در یک مکالمه تصادفی پرسیده شد که حتی فکر نمی کردم. من به او گفتم که ما هنوز نمی توانیم به این سؤال پاسخ دهیم و نمی دانستم چه موقع می توانیم به آن پاسخ دهیم.”
اما دانه کاشته شد. و در حالی که جئو به فهرست ژن های تزئین شده ادامه داد ، او شروع به کشف امکان درک نحوه آنها کرد. این فناوری بهبود یافته است و روش های محاسبات جدید به تیم خود اجازه داده است تا نتیجه بگیرند که فاکتورهای رونویسی ژنهای خاص را تنظیم می کنند. آزمایشگاه JAO همچنین سرانجام فهمید که چگونه می توان از تکنیک های توالی تک سلولی در بیضه های Drosophila استفاده کرد ، جایی که بسیاری از ژن ها بیان شده اند. “سرانجام ، ما پایگاه ژنتیکی و محاسباتی برای پاسخ به سؤال مطرح شده سالها پیش برای من داشتیم.”
در بوم شناسی و تکامل طبیعت در این گزارش ، این تیم بر نحوه تنظیم فاکتورهای رونویسی ژنهای de novo متمرکز شده و سه عامل را پیدا کرده است که به عنوان تنظیم کننده اصلی عمل می کنند. پس از تجزیه و تحلیل بیان ژن در صدها هزار سلول ، آنها دریافتند که تنها حدود 10 درصد از فاکتورهای رونویسی مسئول کنترل بخش بیشتر ژنهای de novo هستند. سپس جائو و همکارانشان مگس هایی را با نسخه های مختلف این عوامل طراحی کردند و RNA را برای نظارت بر اثرات انجام دادند. مطمئناً به اندازه کافی ، گزینه ها باعث ایجاد تغییرات واضح و غالباً خطی در بیان ژنهای de novo شده و نقش آنها به عنوان تنظیم کننده های کلیدی را تأیید می کند.
در آنها PNA در مقاله ، محققان توجه خود را به محله های ژنومی ژنهای روز جلب کردند. آنها بررسی کردند که آیا این ژن های جوان با ژنهای نزدیک تنظیم شده اند که از نظر تکاملی به خوبی تثبیت شده اند. با تجزیه و تحلیل مدل های بیان ژن و داده های دسترسی کروماتین ، آنها دریافتند که ژنهای de novo اغلب عناصر نظارتی را با ژنهای مجاور به اشتراک می گذارند ، که حاکی از مکانیسم تنظیم مفصل است.
جائو می گوید: “اسناد از نزدیک مرتبط هستند.” “یکی در مورد چگونگی تنظیم محیط سلولی ژنهای جدید صحبت می کند. دیگری می پرسد که چگونه ژن ها با هم کار می کنند تا یکدیگر را تنظیم کنند.”
de novo در حال رشد است
علاوه بر توضیح نحوه تنظیم ژنهای de novo ، اکتشافات می توانند در وهله اول چگونگی شکل گیری ژن های de novo را روشن کنند. جائو می گوید: “ما نمی توانیم با اطمینان بگوییم که این عوامل رونویسی باعث منشاء ژنهای جدید شده است.” “اما اکنون ما دیده ایم که ضرب و شتم با عوامل رونویسی می تواند منجر به تغییرات قابل توجهی شود.” از آنجا که آزمایشگاه همچنان به بررسی نقشی که فاکتورهای رونویسی در تنظیم ژن ژن ایفا می کنند ، ادامه می دهد ، این ارتباط می تواند واضح تر شود.
از آنجا که آزمایشگاه به مطالعه ژنهای نوو ادامه می دهد ، JAO همچنین انتظار دارد ایده گسترده تری از چگونگی رشد شبکه های ژن و چه اتفاقی می افتد که هنگام اشتباه انجام می شود. مطالعه سرطان ، از جمله سایر بیماریهای مرتبط با دیستراسیون ژن نسبتاً سریع ، می تواند از شغلی که توضیح می دهد که چگونه تکاملی بوجود می آید و ژنهای جوان تکاملی را تنظیم می کند ، بهره مند شود. و به دلیل کوتاهترین تاریخ تکاملی و تنظیم بیشتر آنها ، ژنهای de novo می توانند یک پنجره در دسترس از سوال دشوارتر در مورد نحوه عملکرد بقیه ژنوم ارائه دهند.
جائو می گوید: “بیان و آیین نامه پیچیده تر از آن چیزی است که فکر می کنیم.” “ژنهای De Novo می توانند یک مدل ساده را ارائه دهند که به ما کمک می کند تا بیان ژن و تکامل را بهتر بشناسیم.”
منبع:
مرجع مجله:
پنگ ، جی. ، و همکاران (2025). شبکه های نظارتی ژنرال و فاکتورهای اصلی رونویسی برای ژن ها ، که به تازگی ذکر شده است. بوم شناسی و تکامل طبیعتS doi.org/10.1038/S41559-025-02747-y.
