17.01.2015 Views

6OqkAteT2

6OqkAteT2

6OqkAteT2

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

أنباء وآراء<br />

أبحاث<br />

عدد مجموعات البيانات<br />

2010<br />

2010<br />

2012<br />

1,500<br />

1,200<br />

900<br />

600<br />

300<br />

0<br />

سمات الكروماتين<br />

ارتباط العامل<br />

المنظم<br />

منتسخات الحمض<br />

الريبي<br />

حاليً‏ ا الريبي<br />

حاليً‏ ا<br />

حاليً‏ ا<br />

إنسان دودة ذبابة<br />

الشكل | 1 نمو حجم بيانات إنكود ومودإنكود.‏ تهدف اتحادات إنكود ومودإنكود البحثية إلى تحديد جميع العناصر الوظيفية في<br />

الجينوم البشري وجينومات الكائنات النموذجية،‏ كالربدية الرشيقة ‏)دودة(،‏ وذبابة الفاكهة سوداء البطن.‏ تركز أحدث الإصدارات 7-3<br />

الخاصة بهذه المشروعات على ثالثة أنواع من البيانات الرئيسة:‏ تسلسل الحمض الريبي،‏ التي تحدد منتسخات الحمض الريبي من<br />

الخاليا،‏ أو من الكائنات ككل.‏ وتسلسل ChIP ‏)الترسيب المناعي للكروماتين(‏ للعوامل التنظيمية،‏ وهي التي تحدد مواقع الجينوم<br />

التي ترتبط بها هذه البروتينات.‏ والمقايسات المستندة إلى التسلسل لتوصيف السمات المختلفة للكروماتين ‏)المعقد الذي يتشكل<br />

من الحمض النووي وبروتينات الهيستون(.‏ يُظْهِ‏ ر الرسم البياني العدد الكلي لمجموعات البيانات المتاحة ال آ ن لهذه ال أ نواع من<br />

البيانات،‏ مقارنةً‏ بالإصدار السابق 21-19 ‏)لحِ‏ ظْ‏ أن أرقام الإصدارات السابقة للدودة والذبابة ل تتضمن بعض مجموعات البيانات<br />

المستندة إلى المصفوفات الدقيقة(.‏<br />

نظرًا إلى غياب الستبانة الخلوية : 10 فعوامل النسخ ترتبط<br />

عادة ببروتينات شريكة خاصة بخلية من نوع معين،‏ لترتبط<br />

بمواقع مختلفة وتنظم جينات مميزة في أنواع مختلفة من<br />

الخاليا.‏ لذا..‏ يمكن فَقْد ال أ هداف المرتبطة بعدد قليل<br />

فقط من الخاليا في الدراسات المُ‏ جْ‏ رَاة على الكائن ككل،‏<br />

وتلك التي يُعثر عليها قد تشكل تراكبًا لمواقع الرتباط في<br />

خاليا مختلفة.‏ وقد تَجَ‏ اوَزَ‏ الباحثون هذه العقبات جزئيًّا<br />

من خالل تحديد أنماط التعبير الخاصة ب‎180‎ جينًا،‏ ومن<br />

ضمنها تحديد سمات 13 من عوامل النسخ،‏ في المرحلة<br />

الجنينية المبكرة في خلية فردية مستبانة.‏<br />

كما تتضمن بيانات أرايا وزمالئه أيضً‏ ا السمات الرابطة<br />

لعوامل النسخ المتوقعة،‏ التي ل وصف لها خالفًا لذلك.‏<br />

هذا ال أ مر سيسمح باستنباط فرضيات عن الوظائف<br />

المحتملة للبروتينات،‏ وخاصة على سبيل المثال إذا<br />

تم تعزيز مواقع الربط قرب أنواع معينة من الجينات . 11,12<br />

وإحدى السمات الرئيسة لهذه البيانات ال أ ولية لمشروع<br />

إنكود ومودإنكود،‏ هي المقارنة بين ال أ نواع الثالثة المدروسة.‏<br />

ولستكمال بيانات أرايا وزمالئه عن الديدان،‏ يقدّ‏ م بويل<br />

وزمالؤه 6 ما يقرب من 500 خريطة جديدة لالرتباط على<br />

نطاق الجينوم للعوامل المنظِّمة للنسخ في خطوط<br />

الخاليا البشرية،‏ وذبابة الفاكهة والربدية الرشيقة.‏ وقد<br />

وجد الباحثون أن ما يقرب من نصف حوادث الرتباط في<br />

كل من هذه ال أ نواع تحدث في مناطق هدفية عالية الإشغال<br />

،)HOT( 13,14 حيث تتجمع الرتباطات بكثافة.‏ ورغم أن<br />

وظيفة هذه المناطق لم تُقَيَّم بعد،‏ فإن عملنا على ذبابة<br />

الفاكهة 15 يشير إلى أن عديدً‏ ا منها يُعتبر منشطات فعالة،‏<br />

تستهدف النسخ الجيني،‏ لكن بما أن هذه العوامل يمكنها<br />

ربط الحمض النووي من دون نتائج وظيفية،‏ خصوصً‏ ا<br />

في المناطق عالية الإشغال،‏ فإن إسهام كلٍّ‏ من العوامل<br />

المرتبطة بالتنشيط الفعال يبقى غير واضح.‏<br />

وبِغَ‏ ض النظر عن وجود المناطق العالية الإشغال،‏<br />

تكشف بيانات بويل وزمالئه عن عدد قليل فقط من<br />

القواسم المشتركة بين هذه ال أ نواع،‏ ولكن هذا ليس<br />

بال أ مر غير المتوقع،‏ فالرتباطات التنظيمية والجينات<br />

المستهدفة لعوامل النسخ الفردية تتباين بشدة بين أنواع<br />

الخاليا المختلفة في النوع الواحد،‏ ولذا..‏ فإن وجود<br />

بعض التداخل في البيانات المستمدة من عيِّنات متنوعة،‏<br />

كخطوط الخاليا البشرية،‏ والذبابة الكاملة،‏ وأجنة الديدان،‏<br />

ليس مستغربًا.‏ وهكذا،‏ فرغم أن مجموعات البيانات قد<br />

تكون قيِّمة في كل من ال أ نواع،‏ فإن فائدتها لدراسة تطور<br />

تنظيم الجينات في المقارنات بين ال أ نواع مشكوك فيها،‏<br />

ل أ ن دراسات كهذه يجب أن تقارن بين أنواع متجانسة من<br />

الخاليا تشترك بالخصائص التطورية والوظيفية.‏<br />

ركّزت المقارنات التي أجراها هُ‏ و وزمالؤه 7 على سمات<br />

الكروماتين التي تميز العناصر الجينومية التنظيمية،‏ مثل<br />

إمكانية الوصول إلى الحمض النووي،‏ وتعديالت معينة<br />

في بروتينات الهيستون.‏ في 800 مجموعة بيانات جديدة<br />

خاصة بالكروماتين،‏ تمكَّ‏ نوا من تحديد عديد من الميزات<br />

المشتركة بين ال أ نواع الثالثة،‏ ومنها نماذج مشتركة لتعديل<br />

الهيستون حول الجينات والمناطق التنظيمية.‏ وعمد<br />

جِ‏ رشتاين وزمالؤه إلى تكامل هذه المعلومات مع بيانات<br />

النسخ لتقديم ‏"نموذج عالمي"‏ لتوقع التعبير الجيني.‏ وكما<br />

يشير المؤلفون،‏ فهذه القواسم المشتركة ليست غريبة،‏<br />

وتتسق مع توزيعات التعديالت المعروفة في كل من<br />

ال أ نواع الثالثة والخميرة.‏ وبدلً‏ من ذلك..‏ ركَّز هُ‏ و وزمالؤه<br />

على الختالفات الملحوظة،‏ التي تتعلق بالدرجة ال أ ولى<br />

بمناطق الكروماتين المُ‏ ثبَّطة ‏)يتم تثبيط النسخ الجيني<br />

في تلك المناطق(.‏<br />

تمثِّل هذه ال أ بحاث الخمسة إضافةً‏ كبيرة إلى موارد<br />

إنكود ومودإنكود العامة.‏ ونحن نتوقع أن يكون لمجموعات<br />

بيانات الترانسكريبتوم تأثير مباشر على التفسيرات الجينية<br />

في ال أ نواع الثالثة كلها،‏ التي يجب أن تؤثِّر على عمل عديد<br />

من الباحثين بشكل فوري . 16,17 ويمكن الزعم بأنه يصعب<br />

على العلماء الوصول بسهولة إلى البيانات المتوفرة<br />

عن ميزات الكروماتين ومواقع ارتباط عوامل التنظيم،‏<br />

وتوقعات العناصر التنظيمية.‏ فهذا يتطلب تكامالً‏<br />

مع البوابات المجتمعية 16,17 وواجهات تفاعلية بديهية<br />

تسمح بتصور البيانات ومرونة التحليالت،‏ وهذه يجري<br />

تطويرها في سياق مشروع متصفح الجينوم الذي تعدّ‏ ه<br />

جامعة كاليفورنيا سانتا كروز UCSC Genome Browser<br />

project وإنسامبل ،Ensembl والتحادان،‏ وغيرها ‏)مثل<br />

i-cisTarget 11 أو (. 12 GREAT ويعتمد نجاح موارد إنكود<br />

ومودإنكود على إدماج هذه الواجهات ضمن سير العمل<br />

في جميع أنحاء المجتمع البحثي.‏<br />

وإضافة إلى ذلك..‏ فرغم شدة ثرائها بالمعلومات،‏<br />

تكشف هذه ال أ بحاث كيف أن مجموعات البيانات التي<br />

أعدت لفهرسة جميع العناصر الوظيفية في ظل ظروف<br />

قياسية ل تكفي لفهم تنظيم النسخ،‏ وبيولوجيا الكروماتين<br />

وعمله كمعزِّز،‏ ول تطور هذه ال آ ليات.‏ إن معالجة أسئلة<br />

كهذه تتطلب عادة تجهيزات وتجارب أكثر تنوعًا،‏ غالبًا<br />

ما تكون معدلة لشكل خاص بكل سؤال.‏ كما إن تحديد<br />

العناصر التنظيمية يبقى محدودًا ، 10 لنعدام خصوصية<br />

نوع الخلية،‏ ولكَوْن سمات الكروماتين وارتباط العامل<br />

التنظيمي عامليّ‏ توقُّع غير دقيقَيْن لوظيفة العنصر<br />

التنظيمي . 9 وهذه ال أ بحاث ل تكشف العددَ‏ الذي قد يكون<br />

وظيفيًّا من هذه العناصر،‏ والتقديرات المستقلة تمتد على<br />

نطاق واسع ، 9,18 لكن البيانات الجديدة بالقتران مع عمل<br />

عديد من المجموعات ال أ خرى ستساعد بال شك البحوث<br />

المستقبلية في تحديد وفهم ووضع التوصيف الوظيفي<br />

للجينات،‏ والعناصر التنظيمية،‏ والجينومات الحيوانية<br />

بشكل عام.‏ ■<br />

فيليكس مورتر،‏ وألكساندر ستارك يعمالن بمعهد<br />

أبحاث الباثولوجيا الجزيئية ،)IMP( مركز فيينا الحيوي<br />

)VBC(، 1030 فيينا،‏ النمسا.‏<br />

البريد الإ لكتروني:‏ stark@starklab.org<br />

1. Celniker, S. E. et al. Nature 459, 927–930 (2009).<br />

2. The ENCODE Project Consortium. Science 306,<br />

636–640 (2004).<br />

3. Brown, J. B. et al. Nature 512, 393–399 (2014).<br />

4. Gerstein, M. B. et al. Nature 512, 445–448<br />

(2014).<br />

5. Araya, C. L. et al. Nature 512, 400–405 (2014).<br />

6. Boyle, A. P. et al. Nature 512, 453–456 (2014).<br />

7. Ho, J. W. K. et al. Nature 512, 449–452 (2014).<br />

8. Schmucker, D. et al. Cell 101, 671–684 (2000).<br />

9. Shlyueva, D., Stampfel, G. & Stark, A. Nature Rev.<br />

Genet. 15, 272–286 (2014).<br />

10. Furlong, E. E. M. Nature 471, 458–459 (2011).<br />

11. Herrmann, C., Van de Sande, B., Potier, D. & Aerts, S.<br />

Nucleic Acids Res. 40, e114 (2012).<br />

12. McLean, C. Y. et al. Nature Biotechnol. 28, 495–501<br />

(2010).<br />

13. Moorman, C. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 103,<br />

12027–12032 (2006).<br />

14. The modENCODE Consortium et al. Science 330,<br />

1787–1797 (2010).<br />

15. Kvon, E. Z., Stampfel, G., Yáñez-Cuna, J. O., Dickson,<br />

B. J. & Stark, A. Genes Dev. 26, 908–913 (2012).<br />

16. Yook, K. et al. Nucleic Acids Res. 40, D735–D741<br />

(2012).<br />

17. St. Pierre, S. E., Ponting, L., Stefancsik, R.,<br />

McQuilton, P. & the FlyBase Consortium. Nucleic<br />

Acids Res. 42, D780–D788 (2014).<br />

18. Kwasnieski, J. C., Fiore, C., Chaudhari, H. G.<br />

& Cohen, B. A. Genome Res. http://dx.doi.<br />

org/10.1101/gr.173518.114 (2014).<br />

19. The ENCODE Project Consortium. Nature 489,<br />

57–74 (2012).<br />

20. Gerstein, M. B. et al. Science 330, 1775–1787<br />

(2010).<br />

21. The modENCODE Consortium et al. Science 330,<br />

1787–1797 (2010).<br />

الطبعة العربية | أكتوبر | 2014 71<br />

© 2014 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved<br />

تُطبع المجلة بدعم من مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!