6OqkAteT2
6OqkAteT2
6OqkAteT2
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