اكتشف باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن الهيكل ثلاثي الأبعاد للجينوم لا يختفي بالكامل أثناء انقسام الخلية، كما كان يُعتقد لفترة طويلة. بدلاً من ذلك، تبقى حلقات صغيرة تُعرف باسم الميكروكومبارتمنتس سليمة وحتى تتعزز، مما قد يفسر الارتفاعات القصيرة في نشاط الجينات أثناء الانقسام المتساوي. هذا الاكتشاف يتحدى الآراء التقليدية حول كيفية الحفاظ على الخلايا على تنظيم الجينات عبر الانقسامات.
لعقود، افترض العلماء أن الهيكل المعقد ثلاثي الأبعاد للجينوم يختفي مؤقتًا أثناء الانقسام المتساوي —المرحلة من انقسام الخلية حيث تتكثف الكروموسومات وتتضاعف— ويعيد تشكيله بعد ذلك. اقترح هذا النموذج 'لوحة بيضاء' بدون هيكل متعلق بالجينات، مما يسمح بإعادة تعيين نظيفة للنشاط الجيني.
اكتشافات جديدة من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، منشورة في Nature Structural and Molecular Biology، تقلب هذه الفكرة. باستخدام تقنية رسم خرائط عالية الدقة تُدعى Region-Capture Micro-C (RC-MC)، التي طورها الفريق في عام 2023، حدد الباحثون 'الميكروكومبارتمنتس' —حلقات صغيرة تربط بين المعززات (مقاطع الـDNA التنظيمية) والمروجات (نقاط بداية الجينات). تستمر هذه الحلقات خلال الانقسام المتساوي، وتصبح أكثر وضوحًا مع تكثيف الكروموسومات.
"يساعد هذا الدراسة حقًا في توضيح كيف يجب أن نفكر في الانقسام المتساوي. في الماضي، كان يُعتقد أن الانقسام المتساوي لوحة بيضاء، بدون نسخ ودون هيكل متعلق بنشاط الجينات. ونحن الآن نعرف أن الأمر ليس كذلك تمامًا"، قال أندرس سيجور هانسن، أستاذ مشارك في الهندسة البيولوجية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
قد تساعد الحلقات المعززة الخلايا على 'تذكر' التفاعلات الجينية قبل الانقسام، مما يربط بين هيكل الجينوم ووظيفته —تحدٍّ طويل الأمد في المجال. لاحظ المؤلف الرئيسي فيرات غويل دكتوراه '25: "تساعد النتائج في ربط هيكل الجينوم بوظيفته في إدارة كيفية تشغيل الجينات وإيقافها، والتي كانت تحديًا معلقًا في المجال لعقود."
هذه الاستمرارية تضيء أيضًا على انفجار نسخي غامض تم ملاحظته منذ الستينيات، مع تأكيد الارتفاعات في دراسات 2016 و2017. تتشكل الميكروكومبارتمنتس بالقرب من الجينات النشطة بشكل عرضي بسبب التكثيف، مما يفعل النسخ مؤقتًا قبل أن تقصفه الخلية في مرحلة G1 بعد الانقسام.
يشمل المؤلفون الرئيسيون هانسن وإدوارد بانيغان، مع المؤلفين المشاركين ليونيد ميرني من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وغيرد بلوبل من جامعة بنسلفانيا. العمل، الممول من قبل المعهد الوطني للصحة والآخرين، يفتح أسئلة حول كيفية تأثير حجم الخلية وشكلها على هذه الهياكل.