ماشین های مولکولی درگیر در حمل و نقل کروموزوم

[pourbehesht]

ماشین های مولکولی درگیر در حمل و نقل کروموزوم

به گزارش پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی، محققان دانشگاه Waseda در ژاپن برای اولین بار به طور مستقیم موتور مولکولی موسوم به Xkid را مشاهده کردند. این موتور مولکولی نقش مهمی را در تسهیل چیدمان صحیح کروموزوم ها در طول تقسیم سلولی ایفا می کند. این مطالعه اطلاعات گرانبهایی را در مورد حمل و نقل مواد در سیستم های بیولوژیکی فراهم آورده است.
انتظار می رود این یافته ها سهم زیادی در روشن شدن مکانیسم مولکولی جدایی کروموزوم ها (یک جنبه کلیدی در توسعه نوع خاصی از اختلالات پزشکی از جمله سرطان و نواقص مادرزادی) داشته باشد.
مولکولXkid در داخل هر سلول، در داخل دستگاه دوک (ساختار لازم و منظم برای تقسیم سلولی که از بسته های متعددی از میکروتوبول ها تشکیل شده است) قرار گرفته است. تعیین حرکات Xkid در دوک های طبیعی به عنوان کلید درک مکانیسم های جدایی کروموزوم در طول تقسیم سلولی در نظر گرفته شده است.
اگرچه بدن انسان از بخش های مختلفی از قبیل عضلات، اندام های داخلی و مغز تشکیل شده است ولی منشاء آنها تنها یک سلول (یک تخمک بارور شده) است. در همه مراحل تقسیم سلولی، کروموزوم ها بایستی به دقت و بدون هر نوع جابجایی اشتباهی بین دو سلول دختر تقسیم شوند. کروموزوم ها منبع تمام اطلاعات ژنتیکی هستند و جدایی نادرست کروموزوم ها می تواند موجب ایجاد اشکال مختلفی از اختلالات پزشکی از جمله بیماری های شدید و تومورهای بدخیم شود.
موتور مولکولی Xkid به عنوان عاملی که در تسهیل چیدمان مناسب کروموزوم ها در طول تقسیم سلولی ایفای نقش می کند، شناخته شده است. پیش از این، عملکرد این موتور مولکولی با خالص سازی مولکول های Xkid از عصاره سلولی در شرایط آزمایشگاهی به صورت حرکاتی که در انتهای مثبت میکروتوبول برای اسمبل کردن انجام می شود، نشان داده شده است. چگونگی رفتار این ماشین های مولکولی در دوک هنوز مشخص نشده است.
بر این اساس، این تحقیق به بررسی حرکات Xkid در یک دوک پرداخته است.
تکنیک های توسعه یافته در طول مطالعه
ما دریافتیم که Xkid در طی مسیرش مسافت های طولانی (متوسط ≈ 5 میکرومتر ، حداکثر 17 متر ) را در طول بسته های میکروتوبولی از یک میکروتوبول به میکروتوبول دیگری می پیماید. ما همچنین مشاهده کردیم که حرکت Xkid بیشتر در جهت مرتبط با توزیع قطبیت میکروتوبول می باشدکه منجر به تجمع Xkid در نزدیکی خط استوای دوک می شود. این امربا مونتاژ و چیدمان کروموزوم ها در نزدیکی خط استوا دوک در متافاز مطابقت دارد.
یافته های ما برای اولین بار نقش Xkid در هدایت کروموزوم ها به سمت استوای دوک را در سطح مولکولی نشان می دهد. در نزدیکی قطب های دوک، مولکول های Xkid بیشتری در حالت استوا (به سمت خط استوا دوک) نقل مکان می کنند، در حالی که در نزدیکی خط استوا دوک، تمام حالت های حرکت به تناوب مشاهده می شود. توزیع قطبیت و طول میکروتوبول ها با توجه به خط استوا دوک متقارن است و با جهت غالب جنبش های Xkid مطابقت دارد.

منبع:

Jun Takagi, Takeshi Itabashi, Kazuya Suzuki, Shin'ichi Ishiwata. Chromosome position at the spindle equator is regulated by chromokinesin and a bipolar microtubule array. Scientific Reports, 2013; 3 DOI: 10.1038/srep02808