RNA؛ کلید «ماده تاریک» ژنوم

اصلاح آران‌ای سرنوشت سلول را تعیین می‌کند

دی‌ان‌ای جزئیات چگونگی تبدیل ژن‌ها به پروتئین را شرح می‌دهد، در حالی که آران‌ای زمان و مکان ساخت این پروتئین‌ها را نشان می‌دهد. به عبارت دیگر، دی‌ان‌ای عامل ذخیره‌سازی اطلاعات است در حالی که آران‌ای عامل دسترسی به اطلاعات و تنظیم آن است.

آران‌ای انواع مختلفی دارد که از نظر اندازه و ساختار متفاوت هستند، و اشکال کوچکتری دارند که در تنظیم و نمو سلول نقش دارند. بخش زیادی از آران‌ای که از دی‌ان‌ای رونویسی می‌شود، پس از ساخته شدن پردازش و اصلاح می‌شود.

اصلاح‌های آران‌ای (RNA modification) تغییرات پویا و بازگشت‌پذیر ساختار آران‌ای هستند که انتقال اطلاعات را تنظیم می‌کنند. این اصلاح‌های آران‌ای با اصلاح‌های دی‌ان‌ای که با عنوان «علائم اپی‌ژنتیک» شناخته می‌شوند، متفاوت هستند. در حالی که اصلاح‌های دی‌ان‌ای می‌توانند به ارث برده شوند، اصلاح‌های آران‌ای در پاسخ به وضعیت فعلی سلول ایجاد می‌شوند. اصلاح‌های آران‌ای پویاتر هستند و تأثیرات چشمگیرتری بر ساختار و عملکرد سلول، از جمله نحوه ساخت پروتئین‌ها در شرایط مختلف سلولی، دارند.

به عنوان مثال، در شرایط عادی، برخی از الگوهای اصلاح آران‌ای باعث از بین رفتن آران‌ای‌هایی می‌شوند که پروتئین‌های پاسخ به استرس را رمزگذاری می‌کنند یا به رمزگشایی آنها کمک می‌کنند. هنگامی که سلول وارد حالت استرس می‌شود، این الگوی تغییر دوباره برنامه‌ریزی می‌شود تا این پروتئین‌ها بتوانند جمع شوند و به بازیابی سلول کمک کنند.

علاوه بر این، تنوع شیمیایی اصلاح‌های آران‌ای بیشتر از اصلاح‌های دی‌ان‌ای است. علاوه بر تغییرات در بلوک‌های سازنده اساسی که آران‌ای را تشکیل می‌دهند، بیش از ۵۰ نوع ماده شیمیایی دخیل در اصلاح آران‌ای وجود دارد که با عنوان «اپی‌ترانسکتوم انسانی» در یک سلول شناخته می‌شوند. در مقایسه، تعداد علائم اپی‌ژنتیکی یا اصلاح‌های دی‌ان‌ای انگشت‌شمار است.

دانشمندان اخیرا میزان افزایش‌یافته‌ای از تغییر در انواع خاصی از آران‌ای، به نام «آران‌ای انتقالی» (tRNA)، را شناسایی کرده که بلوک‌های سازنده پروتئین‌ها را به قسمت‌هایی از سلول که آنها را مونتاژ می‌کنند، منتقل می‌کنند. اصلاح‌های tRNAمی‌توانند عامل اصلی سرطان و مقاومت در برابر شیمی‌درمانی باشند و همچنین با بیماری‌های رشدی و عصبی مرتبط هستند.

برای درک سلامت و بیماری به آران‌وم نیاز داریم

در مقایسه با دی‌ان‌ای، آران‌ای ناپایدارتر و از نظر ساختاری متنوع‌تر است و ابزارهای کمتری برای مطالعه و توالی‌یابی آن در دسترس است. در حالی که منابع و تلاش‌های زیادی برای توالی‌یابی دی‌ان‌ای از طریق پروژه ژنوم انسان انجام شده است، توالی‌یابی آران‌ای و تغییرات متعدد آن همچنان یک کار چالش‌برانگیز است.

اما پژوهشگران با پیشرفت در فناوران اکنون قادر به مطالعه اصلاح‌های آران‌ای و تشخیص پتانسیل آنها برای درمان یا پیشگیری از بیماری هستند. ۲۰ سال گذشته تحقیقات اختصاص داده شده به اصلاح‌های آران‌ای منجر به چیزی شده است که دانشمندان آن را «رنسانس آران‌ای» نامیده‌اند و آران‌ای را به یکی از جذاب‌ترین ماکرومولکول‌ها برای مطالعه و استفاده به عنوان واکسن و دارو تبدیل کرده است.

درک و مهار قدرت ماده تاریک آران‌ای نیازمند پروژه‌ای در مقیاس پروژه ژنوم انسان است. آزمایشگاه‌های سراسر جهان از فناوری‌ها و رویکردهای جدیدی برای توالی‌یابی تمام آران‌ای‌ها به نام «آران‌وم» (RNome) استفاده می‌کنند. فهرست‌بندی و تعریف آران‌ای و تغییرات آن در سلول‌های سالم و بیمار، به پیشرفت‌های بیشتری در فناوری توالی‌یابی نیاز دارد تا بتواند بیش از یک تغییر را در یک زمان تشخیص دهد.

دانشمندان می‌گویند نقشه‌های «آران‌وم» فناوری‌های جدید و اکتشافات جدید را تحریک کرده و مسیری را برای درمان‌های جدید فراهم می‌کند و سلامت انسان را در مقیاس بزرگ بهبود می‌بخشد.