โดย Donavyn Coffey เผยแพร่เมื่อ 19 กรกฎาคม 2021 ถ้าเซลล์แต่ละเซลล์มีพิมพ์เขียวเดียวกันสําเนาดีเอ็นเอของคุณถูกซ่อนอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ทั้งหมด 37.2 ล้านล้านเซลล์ของคุณ ในทางทฤษฎีเซลล์เหล่านี้ทั้งหมดมีความสามารถเหมือนกันเพราะมีพิมพ์เขียวเดียวกัน แล้วดีเอ็นเอของคุณรู้ได้อย่างไรว่าเมื่อมันอยู่ในเซลล์เม็ดเลือดเทียบกับเซลล์รับกลิ่นเช่น? จะรู้ได้อย่างไรว่ายีนใดที่ต้อง “เปิดเครื่อง” เซลล์รู้และทําหน้าที่ของมันได้อย่างไร?
เช่นเดียวกับทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับดีเอ็นเอมันเป็นกระบวนการที่มีหลายปัจจัยและมีการควบคุมสูง
ในมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่มีเซลล์ยูคาริโอต (ซึ่งมีนิวเคลียสปิดล้อม) แนวคิดที่เรียกว่า “central dogma” อธิบายว่า DNA ทําหน้าที่เป็นคู่มือการใช้งานอย่างไรโดยมี DNA แจ้งผู้ส่งสาร RNA (mRNA) ซึ่งใช้เป็นแผนที่ถนนสําหรับการผลิตโปรตีน ดังนั้นการถอดความชิ้นส่วนที่ถูกต้องของดีเอ็นเอเป็น mRNA เป็นเพียงขั้นตอนแรกในการสร้างความมั่นใจว่าเซลล์มีโปรตีนทั้งหมดที่ต้องการ
โปรตีนพิเศษที่เรียกว่าปัจจัยการถอดความเปิดยีน, กะเหรี่ยงเรดดี้, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านเคมีชีวภาพที่โรงเรียนแพทย์มหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์. ปัจจัยการถอดความผูกกับดีเอ็นเอเพื่อเพิ่มหรือลดการแสดงออกของยีนเฉพาะ แต่มันทําให้เกิดคําถาม: ปัจจัยการถอดความมาจากไหน?
ที่เกี่ยวข้อง: คุณมีความคล้ายคลึงทางพันธุกรรมกับแม่หรือพ่อของคุณมากขึ้น?
ภาพประกอบนี้แสดง “central dogma” พร้อมดีเอ็นเอแจ้งผู้ส่งสาร RNA (mRNA) ซึ่งทําหน้าที่เป็นแผนงานสําหรับการผลิตโปรตีนในเซลล์ (เครดิตภาพ: Shutterstock)
”ปัจจัยการถอดความจํานวนมากถูกนํากลับมาใช้ใหม่จากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง” Reddy บอกกับ Live Science มันเหมือนกับว่าชิ้นส่วนเดียวกันสามารถใช้ในรถยนต์ที่แตกต่างกันได้อย่างไร ปัจจัยการถอดความหนึ่งสามารถเปิดใช้งานยีนที่แตกต่างกันในเซลล์ประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่นปัจจัยการถอดความที่ใช้ในเซลล์กลิ่นที่เรียกว่า Olf-1 นั้นเหมือนกับที่ใช้ในการระบุเซลล์ B, Ebf-1 และปัจจัยการถอดความรู้ว่าจะเปิดใช้งานยีนที่แตกต่างกันในเซลล์เหล่านี้เพราะดีเอ็นเอถูกจัดระเบียบและบรรจุแตกต่างกันในเซลล์ชนิดที่แตกต่างกันหรือที่เรียกว่ามีภูมิทัศน์โครมาตินที่แตกต่างกัน
ในนิวเคลียสความซับซ้อนของ DNA โปรตีนและ RNA ทํางานร่วมกันเพื่อบรรจุเส้นยาวของดีเอ็นเอ คอมเพล็กซ์เรียกว่าโครมาติน วิธีการห่อดีเอ็นเอรอบที่ซับซ้อนของโปรตีนที่เรียกว่าฮิสโทนและการดัดแปลงทางเคมีกับฮิสโทนเหล่านั้นเรียกว่าภูมิทัศน์โครมาติน สิ่งนี้ส่งผลกระทบต่อยีนที่สัมผัสมากหรือน้อย ในประเภทเซลล์ที่กําหนด, ยีนบางตัวมีความพร้อมสําหรับการเปิดใช้งานโดยปัจจัยการถอดความเนื่องจากวิธีการที่พวกเขาสัมผัสในโครงสร้างโครมาติน, Reddy กล่าวว่า. คน อื่น ๆ ถูก กดขี่ — หรือ ซ่อน ตัว อยู่ — โดย ภูมิทัศน์ โคร มา ติน. สิ่งเหล่านี้ยังสามารถเปิดใช้งานได้ แต่ก่อนอื่นต้องมีปัจจัยการถอดความและตัวดัดแปลงโครมาตินเพียงพอเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างโครมาตินและเปิดเผย
”มีการพูดคุยข้ามระหว่างภูมิทัศน์โครมาตินและจักรวาลปัจจัยการถอดความ”เรดดี้กล่าวว่า
ดีเอ็นเอพันรอบโปรตีนที่เรียกว่าฮิสโตนเพื่อสร้างโครมาติน (เครดิตภาพ: Shutterstock)
การซ้อนทับปัจจัยทั้งสองนี้เป็นสถาปัตยกรรม 3 มิติในนิวเคลียสของเซลล์ Reddy กล่าวว่าหรือวิธีการพับโครมาตินและจัดระเบียบในนิวเคลียส การพับนี้ช่วยให้มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนที่ต้องแสดงออกและองค์ประกอบที่เพิ่มการแสดงออกของพวกเขา ส่วนที่ใช้งานอยู่หรือจําเป็น – ส่วนของดีเอ็นเอในประเภทเซลล์ที่กําหนดจะถูกจัดกลุ่มใกล้กับศูนย์กลางในขณะที่ส่วนที่ไม่ได้ใช้งานอยู่ใกล้กับด้านนอกของนิวเคลียส
องค์ประกอบบางอย่างที่ควบคุมวิธีการแสดงยีนเช่นโปรโมเตอร์ที่สามารถเปิดหรือปิดยีนจะอยู่ใกล้ยีนทันที แต่องค์ประกอบอื่น ๆ, เช่นเนื้อเยื่อเฉพาะเพิ่มประสิทธิภาพที่เพิ่มการแสดงออกของยีน, สามารถไกลออกไปจากยีนที่พวกเขาต้องการเพื่อเพิ่มสําหรับเซลล์. สถาปัตยกรรมพับหรือ 3 มิตินําตัวเพิ่มประสิทธิภาพในบริเวณใกล้เคียงกับยีนที่น่าสนใจ Reddy กล่าวว่า
ในที่สุดก็มีกระบวนการที่เปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอในระยะยาวมากขึ้น ตัวอย่างเช่น, เมทิลเลชันดีเอ็นเอเกี่ยวข้องกับการเพิ่มกลุ่มเมทิลไปยังนิวคลีโอไทด์ (ดีเอ็นเอ “บล็อกอาคาร” ไซโตซีนและกระดูกสันหลังของมัน) และโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการปราบปรามของยีน, เรดดี้กล่าวว่า. METHYLATION ดีเอ็นเอสามารถถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่นอิทธิพลที่ยีนถูกเปิดหรือปิดในเซลล์ประเภทใดประเภทหนึ่งและช่วยให้คุณไม่สามารถแสดงยีนบางชนิดมากเกินไปซึ่งในทางกลับกันสามารถนําไปสู่เงื่อนไขเช่นความผิดปกติของระบบประสาทและโรคหัวใจและหลอดเลือดตามการทบทวนวรรณกรรม 2015 ในวารสาร Cureus
