حافظه و ارتباط آن با DNA
محققان مکانیسم جدیدی را شناسایی کردند که بر شکل گیری حافظه از طریق تغییرات در ساختار DNA، به ویژه (G4-DNA) DNA G-quadraplex تأثیر می گذارد. مطالعه آنها نشان می‌دهد که G4-DNA در سلول‌های عصبی تجمع می‌یابد، و به صورت پویا بر فعال‌سازی و سرکوب ژن که برای حافظه بلندمدت حیاتی است، تأثیر می‌گذارد.
فناوری CRISPR
این تیم با استفاده از فناوری CRISPR نشان داد که DNA هلیکاز DHX36 به طور مستقیم این ساختارهای G4-DNA در مغز را تنظیم می کند. این کشف نه تنها درک ما از نقش DNA در حافظه را تغییر می‌دهد، بلکه راه‌های جدیدی را برای بررسی اختلالات مرتبط با حافظه باز می‌کند.
دانشمندان با استفاده از G4-DNA که به شیوه‌ای وابسته به تجربه در نورون‌ها انباشته می‌شود و این برای خاموش کردن و فعال‌سازی گذرا ژن‌هایی لازم است در یادگیری و حافظه تغییرات مثبتی ایجاد کردند.
حقایق کلیدی:
- این مطالعه اولین شواهد از حضور G4-DNA در نورون ها را ارائه می دهد، و نقش عملکردی آن را در تنظیم بیان ژن مرتبط با حافظه برجسته می کند.
- محققان از ویرایش پیشرفته ژن مبتنی بر CRISPR برای تعیین دقیق نحوه تنظیم ساختارهای G4-DNA در مغز استفاده کردند، و نقش مهمی برای DNA هلیکاز DHX36 پیدا کردند.
- یافته ها نشان می دهد که ساختار DNA، فراتر از توالی آن، نقش مهمی در نحوه رمزگذاری تجربیات در مغز ایفا می کند، و به طور بالقوه بر درمان شرایط مرتبط با حافظه تأثیر می گذارد.
ویرایش ژن مبتنی بر CRISPR
یک تیم تحقیقاتی مشترک بین‌المللی، دریافتند که G4-DNAدر نورون‌ها تجمع می‌یابد، و به صورت پویا فعال‌سازی و سرکوب ژن‌های زیربنایی شکل‌گیری حافظه بلندمدت را کنترل می‌کند. علاوه بر این، با استفاده از فناوری پیشرفته ویرایش ژن مبتنی بر CRISPR، این تیم مکانیسم زیربنایی تنظیم G4-DNA در مغز را آشکار کردند، که شامل رسوب مستقیم DNA هلیکاز DHX36 است. مطالعه جدید که در مجله علوم اعصاب منتشر شده است، اولین شواهدی را ارائه می دهد که G4-DNA در نورون ها وجود دارد و از نظر عملکردی در بیان حالات مختلف حافظه نقش دارد.
انعطاف پذیری DNA
برای چندین دهه، بسیاری از دانشمندان موضوع DNA را حل شده می دانستند. DNA به طور گسترده ای به عنوان یک نردبان مارپیچی شناخته می شود، و تغییرات در این ساختار تنها در طول همانندسازی( زمانی که دی ان آن یک الگو دقیقا شبیه خودش میسازد) و رونویسی DNA ( برای انتقال دستورات دی ان آ جهت ساخت پروتیئین های مختلف بدن) رخ می دهد.
ساختار DNA
این ساختار شامل دو رشته اسید نوکلئیک با چهار باز است:
- آدنین (A)
- تیمین (T)
- گوانین (G)
- سیتوزین (C)
که با هم جفت می شوند و پله هایی از نردبان DNA را تشکیل می دهند.
مفهوم رایانه مکانیکی که در اینجا توضیح داده شده است، یک فرضیه جدید برای اینکه چگونه مغز ممکن است محاسبات را انجام دهد نشان می دهد و مکانیسم حافظه خواندن و نوشتن آدرس پذیر را فرض می کند. چنین مکانیزم حافظه ذخیره سازی داده ها را در یک ساختار فهرست بندی شده و سلسله مراتبی تسهیل می کند و مبنایی را برای چگونگی فراخوانی ماشین های پردازش اطلاعات در صورت لزوم فراهم می کند. با توجه به دستورات ارسال شده از DNA و تغییر در عملکرد آن ها میتوانیم حافظه را بهبود ببخشیم.
G4-DNA حافظه را تنظیم می کند
G4-DNA به طور موقت در نورون های فعال در طول یادگیری تجمع می یابد. شکل‌گیری این ساختار چهارطرفه در طول میلی‌ثانیه یا دقیقه، با همان سرعت رونویسی عصبی در پاسخ به یک تجربه، صورت می‌گیرد.
بنابراین ساختار G4-DNA می‌تواند در تقویت و اختلال رونویسی در نورون‌های فعال، بر اساس فعالیت آنها، نقش داشته باشد تا حالت‌های حافظه مختلف را فعال کند.
تحقیقات ژنتیک، یادگیری و حافظه
DNA G-Quadruplex یک دستگاه کنترل رونویسی است که حافظه را تنظیم می کند. وضعیت ساختاری DNA سرعت رونویسی و فراوانی RNA را به خوبی تنظیم می کند. در اینجا، ما گزارش می‌دهیم که DNA G-quadruplex (G4-DNA) به شیوه‌ای وابسته به تجربه در نورون‌ها انباشته می‌شود، و این برای خاموش کردن و فعال‌سازی گذرا ژن‌هایی لازم است که به شدت در یادگیری و حافظه موش نر BL6 /C57 نقش دارند.
طبق تحقیقات در سال 2021 در ژورنال Pharmaceuticals
امتداد DNA غنی از سیتوزین قادر به اتخاذ یک ساختار ثانویه پویا به نام موتیف-آی (در شکل زیر نمایش داده شده) است. هنگامی که در نواحی پروموتر قرار دارد، موتیف-آی این پتانسیل را دارد، که به عنوان یک سوئیچ مولکولی برای کنترل بیان ژن عمل کند. این دیدگاه، با تمرکز بر اینکه چگونه موتیف-آی می‌تواند به عنوان یک هدف مولکولی برای توسعه رویکردهای درمانی جدید برای تعدیل بیان ژن و گسترش DNA تکراری باشد. که میتوان از این روش در تثبیت حافظه نیز بهره برد.
این شامل دو رشته دوبلکس موازی است که در جهت ضد موازی قرار گرفته و توسط جفت‌های پایه سیتوزین-سیتوزین + (C:C+) نیمه پروتونه شده در کنار هم قرار گرفته‌اند.
منبع: Neuroscience
سلام و سپاس