با کمال میل، در ادامه مقالهای کاملاً بازنویسیشده به زبان فارسی، مطابق با تمامی دستورالعملهای شما ارائه میشود:
# مولکولهای RNA غیرکدکننده: معماران پنهان سرنوشت سلامتی شما
در سال ۱۳۳۶ (۱۹۵۷ میلادی)، تنها چهار سال پس از آنکه فرانسیس کریک و دیگر دانشمندان معمای ساختار DNA – همان مارپیچ دوگانه اکنون مشهور – را حل کردند، کریک آنچه را که «دگم مرکزی» زیستشناسی مولکولی نامید، تشریح کرد. همکارش، جیمز واتسون، بعدها گفت که این مفهوم دلالت بر این دارد که اطلاعات زیستی بهطور اجتنابناپذیری از DNA به RNA و سپس به پروتئینها جریان مییابد. اگرچه واتسون بیش از حد سادهسازی میکرد، اما پیام این بود که هدف مارپیچ دوگانه در کروموزومهای ما، نگهداری طرحهایی به شکل رمزگذاریشده برای پروتئینهایی است که بدنمان را میسازند و حفظ میکنند. RNA، که cousin شیمیایی DNA محسوب میشود، پیامرسانی بود که دستورالعملهای DNA را از مارپیچ دوگانه واقع در هسته سلول، به ماشینآلات سازنده پروتئین به نام ریبوزوم، که در اطراف سلول پراکندهاند، منتقل میکرد.
به نظر میرسید مأموریت زیستشناسی مولکولی، رمزگشایی از آن دستورالعملهای ژنتیکی است. اما در سالهای اخیر، پژوهشگران مجموعه گیجکنندهای از مولکولهای «RNA غیرکدکننده» (ncRNA) را کشف کردهاند که کاری فراتر از حمل دستورالعملهای DNA برای پروتئینها انجام میدهند. آنها طیف شگفتآوری از عملکردهای بیوشیمیایی را اجرا میکنند. اکنون به نظر میرسد که ژنوم ما ممکن است حداقل به همان اندازه که یک مخزن برای پروتئینهاست، یک گنجینه از طرحهای مربوط به RNAهای غیرکدکننده حیاتی نیز باشد. توماس چک، که جایزه نوبل شیمی سال ۱۳۶۸ (۱۹۸۹ میلادی) را بهطور مشترک با سیدنی آلتمن برای کشف مولکولهای RNAیی به نام ریبوزیمها که میتوانند واکنشهای بیوشیمیایی را کاتالیز کنند به دست آورد، میگوید این تغییر در تفکر «انقلابی» بوده است. چک میگوید: «DNA چیز قدیمی مربوط به قرن بیستم است. عملکردش محدود است. تنها کاری که میکند ذخیره اطلاعات زیستی است، که آن را بهطور استادانهای انجام میدهد. اما بیاثر است – بدون فرزندانش، یعنی RNA و پروتئینها، نمیتواند هیچ کاری انجام دهد.»
## تولد RNA و کشف شگفتانگیز مولکولهای غیرکدکننده
RNA زمانی ایجاد میشود که آنزیمی به نام RNA پلیمراز، یک توالی DNA را میخواند و یک مولکول RNA متناظر میسازد – فرآیندی که به نام رونویسی شناخته میشود. مایتئ هوآرته، زیستشناس مولکولی در دانشگاه ناوارا در پامپلونا اسپانیا، میگوید کشف هزاران RNA غیرکدکننده ناشناخته در طول سه دهه گذشته «ذهنافزا» بوده است. RNA غیرکدکننده نقشهای بسیاری ایفا میکند که اغلب شامل تنظیم ژنهای دیگر میشود – برای مثال، تعیین میکند که آیا ژنهای کدکننده پروتئین به RNA پیامرسان (mRNA) رونویسی میشوند یا خیر، و این مولکول چگونه (یا اگر) ویرایش و سپس به یک پروتئین ترجمه میشود. در این مورد، به نظر میرسد RNA کنترل میکند که سلولها چگونه از DNA خود استفاده میکنند. این عملکردها، دگم مرکزی محبوب را که یک جاده یکطرفه از DNA به mRNA و سپس به پروتئینها بود، به یک سیستم باز تبدیل میکند که در آن اطلاعات در تمام جهات بین DNA، پروتئینها، سلولها و ارگانیسم جریان دارد.
## خانوادههای متنوع RNA غیرکدکننده و عملکردهای حیاتی
هوآرته میگوید به همان اندازه جذاب است که ncRNAها به تنها یک خانواده از مولکولها تعلق ندارند. او میگوید: «RNA بسیار همهفنحریف است و طبیعت از این همهفنحریفی بهره میبرد.» دانشمندان از دهه ۱۳۳۰ (۱۹۵۰ میلادی) میدانستند که ریبوزومها حاوی RNA ریبوزومی هستند و از RNA ناقل برای جمعآوری اسیدهای آمینهای که در پروتئینها به هم دوخته میشوند، استفاده میکنند. اما برای مدتهای طولانی، این موارد مانند ناهنجاری به نظر میرسیدند. سپس در دهه ۱۳۶۰ (۱۹۸۰ میلادی)، چک و آلتمن نوع جدیدی از ncRNA را کشف کردند: ریبوزیمهایی که خود و دیگر RNAها را میشکافند و ویرایش میکنند. و در دهه ۱۳۷۰ (۱۹۹۰ میلادی)، پژوهشگران شروع به یافتن ncRNAهای انسانی کردند که عملکردهای تنظیمی داشتند. ژنی به نام XIST، که در «خاموش کردن» یکی از دو کروموزوم X در سلولهای جنس ماده کروموزومی نقش دارد، نه یک پروتئین، بلکه یک RNA غیرکدکننده بلند را رمزگذاری میکرد که به نظر میرسد دور کروموزوم میپیچد و از رونویسی آن جلوگیری میکند.
> «کتابهای درسی ۲۵ سال پیش با اطمینان اعلام میکردند که RNA از [سه نوع] تشکیل شده است. اکنون صدها، و احتمالاً هزاران نوع دیگر وجود دارد.» — توماس چک، دانشگاه کلرادو بولدر
در همین حال، زیستشناسان مولکولی ویکتور آمبروس و گری رووکون، مولکولهای RNA غیرکدکننده کوتاهی را یافتند که با mRNA تعامل میکنند تا ژن متناظر را خاموش کنند. این لایه اضافی تنظیم ژن – که کنترل میکند آیا از یک mRNA برای ساخت پروتئین استفاده شود یا نه – به نظر میرسد ویژگی ضروری در رشد ارگانیسمهای پیچیده باشد. دانشمندان جهشهای ژنتیکی که مانع تنظیم ژن توسط ncRNAها میشوند را به طیف وسیعی از بیماریها، از جمله سرطانها، مرتبط دانستهاند. هوآرته میگوید: «ما به برخی کاربردهای واقعاً هیجانانگیز زیستپزشکی نزدیکتر میشویم. پتانسیل ncRNAها از ابزارهای جدید تشخیصی تا درمانهای هدفمند نوآورانه، огром است.»
## چالشهای پیش رو و عصر جدید زیستشناسی
چک میگوید این که RNA میتواند چنین نقشهای متنوعی را ایفا کند، «غافلگیرکننده بزرگ» بود. این شگفتی در سال ۱۳۹۱ (۲۰۱۲ میلادی) آشکار شد، زمانی که دانشمندان مشغول بر روی یک پروژه بینالمللی به نام ENCODE گزارش دادند که تا ۸۰ درصد DNA ما در برخی سلولها در مقطعی عملکرد بیوشیمیایی دارد، و بخش زیادی از آن DNA به RNA رونویسی میشود. این یافته، باور دیرینهای که میگفت بیشتر ژنوم ما «DNA بیفایده» انباشتهشده در طول فرآیند تکامل است را به چالش کشید.
این یک دیدگاه اجماعی نیست. برخی پژوهشگران استدلال میکنند که برعکس، بیشتر RNAای که از DNA رونویسی میشود اما به پروتئین ترجمه نمیشود، «نویز» است و به این دلیل ساخته میشود که ماشینآلات رونویسی نسبتاً غیرگزینشی عمل میکنند. چنین نویزی در واقع برای برخی رونویسیها نتیجه نهایی خواهد بود. اکنون به نظر میرسد که بر اساس برخی برآوردها، ژنهای غیرکدکننده شناختهشده، ژنهای کدکننده پروتئین را با ضریب حدود سه به یک تحتالشعاع قرار میدهند.
با این حال، اغلب فهمیدن این که دقیقاً RNA چه میکند دشوار است. برخی از این مولکولها ممکن است تنها در انواع خاصی از سلولها یا در مرحله خاصی از رشد جنینی رونویسی شوند، بنابراین به راحتی میتوان لحظه عمل آنها را از دست داد. سوزان کارپنتر، زیستشناس مولکولی در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، میگوید: «آنها بهطور باورنکردنی خاص نوع سلول هستند.» اما به دلیل همین ویژگی، او میگوید: «هر چه بیشتر جستجو میکنیم، بیشتر پیدا میکنیم.»
با وجود ابهامات، ظهور RNA زیستشناسی مولکولی را متحول کرده است. چک میگوید: «کتابهای درسی ۲۵ سال پیش با اطمینان اعلام میکردند که RNA از RNA پیامرسان، RNA ناقل و RNA ریبوزومی تشکیل شده است. اکنون صدها، و احتمالاً هزاران نوع دیگر وجود دارد.» او میگوید قرن بیست و یکم «عصر RNA غیرکدکننده» است.
ما چیزهای بسیار بیشتری برای یادگیری داریم. ما نمیدانیم چه مقدار ncRNA عملکردی وجود دارد، چه برسد به این که انواع مختلف آن چه میکنند. و کارپنتر میگوید: «وقتی به یک سؤال پاسخ میدهیم، ۱۰ سؤال جدید مطرح میشود.» همانطور که دانشمندان بیشتر در مورد انواع و نقشهای RNA کشف میکنند، پژوهشگران پزشکی ممکن است کاربردهای درمانی بالقوهای را کشف کنند، اما implications ژرفتر در مورد چگونگی عملکرد زندگی است. برای این که ارگانیسمهای پیچیده امکانپذیر باشند، تنها داشتن یک «طرح ژنتیکی» که خوانده شود کافی نیست. آنها باید بتوانند بهصورت پویا و در لحظه، نحوه استفاده از ژنهای خود را تغییر دهند. به نظر میرسد RNA راههای فوقالعاده پاسخگو و همهفنحریفی برای انجام این کار ارائه میدهد.
