دانشمندان یک پایگاه داده ژنتیکی جدید متشکل از نیم میلیون جهش ساختند

یک پایگاه داده که اولین در نوع خود است، نشان می‌دهد که چگونه جهش‌های دی‌ان‌ای، پروتئین‌ها را «بی‌ثبات» می‌کند و باعث بیماری ژنتیکی می‌شود.

کد خبر: ۷۷۶۱۶۶

تاریخ: ۲۳ دی ۱۴۰۳ - ۲۱:۱۶

به گزارش ایران اکونومیست، دانشمندان می‌گویند یک پایگاه داده جدید متشکل از نیم میلیون جهش ممکن است راه‌های جدیدی را برای درمان بیماری‌های ژنتیکی فراهم کند.

به نقل از لایوساینس، دانشمندان یک پایگاه داده بزرگ ایجاد کرده‌اند که نشان می‌دهد چگونه نیم میلیون جهش مختلف دی‌ان‌ای باعث ایجاد خطا در پروتئین‌های انسان می‌شود. محققان امیدوارند که این پایگاه داده برای توسعه داروهای جدید و شخصی‌سازی شده که مستقیما اثرات جهش‌ها را معکوس می‌کنند، مورد استفاده قرار گیرند.

ژنوم انسان حاوی دستورالعمل‌هایی برای حداقل ۲۰ هزار پروتئین است که برای تقریبا تمام فرآیندهای فیزیولوژیکی ضروری هستند. هر واحد ساختاری پروتئین به نام اسید آمینه، کلید عملکرد آن است و بنابراین، مبادله در اطراف اسیدهای آمینه اساسا می‌تواند پروتئین را بشکند. جهش‌های دگرمعنا «Missense» که نوعی جهش نقطه‌ای هستند که طی آنها، تغییرِ تنها یک نوکلئوتید، سبب می‌شود تا رمز ژنتیکی به‌گونه‌ای عوض شود که یک اسید آمینه کاملا متفاوت از آنچه قرار بود ساخته شود، به‌جای اسید آمینه اصلی به وجود آید، در تقریبا ۵۰۰۰ پروتئین انسانی به عنوان عامل بیماری‌های ژنتیکی مانند بیماری هانتینگتون و فیبروز کیستیک شناخته شده‌اند.

با این حال در بسیاری از موارد، کاملا مشخص نیست که چگونه این جهش‌ها بر ساختار و عملکرد پروتئین‌ها تاثیر می‌گذارند و در نتیجه باعث ایجاد بیماری می‌شوند. به گفته نویسندگان یک مطالعه جدید که در روز هشتم ژانویه در مجله نیچر منتشر شد، بدون این درک، توسعه درمان‌های هدفمند برای اختلالات ژنتیکی بدون تغییر خود ژنوم دشوار است.

آنتونی بلتران (Antoni Beltran)، نویسنده ارشد این مطالعه و یکی از محققان می‌گوید: بسته به اینکه چه اتفاقی برای پروتئین می‌افتد، اگر بخواهید دارویی را برای رفع بیماری طراحی کنید، بسته به جهش فردی که در نظر دارید، رویکرد کاملا متفاوت خواهد بود.

برای مقابله با این مشکل، بلتران و همکارانش پایگاه داده عظیمی ایجاد کردند که اثر بیش از ۵۰۰ هزار جهش نادرست را بر پایداری ۵۲۲ «دامنه» پروتئینی فهرست می‌کند، به این معنی که مناطقی از پروتئین‌ها کلید عملکرد آنها هستند. آنها پایگاه داده را «دامنه» انسانی می‌نامند و آن را با ایجاد سیستماتیک جهش در پروتئین‌ها در آزمایشگاه ساخته‌اند. سپس موارد جهش یافته‌ را به سلول‌های مخمر منتقل کردند و اثرات را زیر نظر گرفتند.

در این مطالعه جدید، این گروه به طور خاص ۶۲۱ جهش نادرست از پایگاه داده را که پیش از این برای ایجاد بیماری در انسان شناخته شده بود، بررسی کردند. آنها دریافتند که ۶۰ درصد از این جهش‌ها باعث می‌شود پروتئین‌های تحت تاثیر، پایداری کمتری داشته باشند. پروتئین‌های ناپایدار به احتمال بیشتری دناتوره می‌شوند یا حالت طبیعی خود را از دست می‌دهند. مشابه اوریگامی، پروتئین‌ها باید به روش خاصی تا شوند تا به فرم مورد نظر خود برسند. پروتئین‌هایی که به طور نادرستی تا شده‌اند، می‌توانند در داخل سلول‌ها تجمع کنند و به طور بالقوه باعث آسیب شوند یا به سادگی توسط بدن تجزیه شوند و قدرت عملکرد سلول‌ها را محدود کنند.

به عنوان مثال، شکل ارثی آب مروارید که یک بیماری چشمی است که در آن عدسی چشم، کدر می‌شود، در نتیجه‌ جهش در ژن‌های پروتئین‌های بتا کریستالین ایجاد می‌شود که به طور معمول شفافیت عدسی را حفظ می‌کند. در این مطالعه جدید، بلتران و همکارانش کشف کردند که ۷۲ درصد از این جهش‌ها پروتئین‌های کریستالین را بی‌ثبات می‌کنند و احتمال اینکه آنها روی هم جمع شوند و مناطقی کدر در لنز ایجاد کنند، افزایش می‌یابد.

برخی جهش‌های نادرست به جای ایجاد بی‌ثباتی، منجر به تغییرات متفاوتی در پروتئین‌ها شدند. به عنوان مثال، برخی از جهش‌های پشت سندرم رت، یک اختلال رشد عصبی نادر، از اتصال یک پروتئین خاص به دی‌ان‌ای جلوگیری می‌کند. این فرآیند به طور معمول پروتئین را قادر می‌سازد تا ژن‌ها را در مغز روشن و خاموش کند، اما در این سندرم، این مشکل ایجاد می‌شود.

بلتران اذعان کرد که اگرچه اولین و بزرگترین پایگاه داده در نوع خود است، اما تاکنون تنها ۲.۵ درصد از پروتئین‌های شناخته شده انسانی را پوشش داده است و بنابراین برای گسترش آن به مطالعات بیشتری نیاز است.

بلتران گفت که هدف نهایی این تیم ایجاد پایگاه داده‌ای است که برای پیش‌بینی تاثیر هر گونه جهش بر پایداری پروتئین مفید باشد. چنین ابزاری از نظر تئوری می‌تواند دانشمندان را قادر سازد تا داروهای بهتری برای بیماری‌های ژنتیکی بسازند که پروتئین‌هایی را هدف قرار می‌دهند که دچار خطا شده و بیماری را ایجاد کرده‌اند.