محققان مركز سلولهای بنیادی و دپارتمانهای شیمی، بیوشیمی و پاتولوژی دانشگاه كالیفرنیا توانسته‌اند برای اولین بار یك شیوه ژنتیكی را برای اصلاح جهش‌های ژنتیكی در دی‌ان‌ای میتوکندریایی شناسایی كنند كه آران‌ای‌های اصلاح كننده را هدف قرار می‌دهد.

به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، جهشهای ژنتیكی در ژنوم میتوکندریایی انسان در بیماری‌های عصبی عضلانی، نواقص متابولیکی و پیری دخیل هستند كه در حال حاضر هیچ شیوه‌ای برای ترمیم یا جبران موفق این جهش‌ها وجود ندارد.

پژوهش كنونی بر پایه كار پیشین محققان در سال ۲۰۱۰ انجام شده كه در آن محققان به شناسایی نقش یك پروتئین اساسی پرداختند كه برای رفت و آمد آران‌ای به درون میتوكندری فعالیت می‌كند.

میتوكندری‌ها به دلیل تولید بیشتر انرژی درون سلول به نیروگاه‌های برق سلولی موسوم هستند. این نیروگاه‌ها همچنین در طیف وسیعی از فرایندهای سلولی دیگر شامل علامت دهی، تفكیك، مرگ، كنترل چرخه سلولی و رشد دخیل هستند.

واردات آران‌ای‌های كوچك در میتوكندری برای تكثیر، نسخه‌برداری و تفسیر ژنوم میتوكندریایی اساسی بوده اما مكانیزم حمل كننده آران‌ای به درون میتوكندری تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است.

پژوهش جدید دانشمندان كه در مجله مجموعه مقالات آكادمی ملی علوم منتشر شده، موفق به تعیین نقش جدیدی برای پروتئین PNPase در تنظیم وارد كردن آران‌ای به درون میتوكندری شده‌اند.

كاهش ابراز این پروتئین منجر به كاهش واردات آران‌ای شده كه پردازش آران‌ای‌های رمزگذاری‌شده ژنومی میتوكندریایی را مختل می‌كند. كاهش پردازش آران‌ای از تفسیر پروتئین‌های مورد نیاز برای حفظ زنجیره حمل‌ونقل الكترونی میتوكندریایی كه در طول تنفس سلولی برای تولید انرژی به مصرف اكسیژن می‌پردازد، جلوگیری می‌كند.

با كاهش PNPase، آران‌ای‌های رمزگذاری شده، میتوكندریایی پردازش نشده روی هم انباشته و حركت انتقالی پروتئین مختل می‌شود كه در این حالت تولید انرژی با خطر مواجه و رشد سلول متوقف می‌شود.

نتایج این پژوهش با جبران جهش‌های ژنتیكی عامل طیف گسترده‌ای از بیماریها، به ارائه گونه‌ای از درمان ژنتیكی برای میتوكندری می‌پردازد.

درمان ژنتیكی اغلب برای ابراز پروتئین‌هایی استفاده می‌شود كه از قابلیت درمان بیماری‌ها برخوردارند. در این مورد، دانشمندان به تولید راهكاری برای هدف قرار دادن و انتقال مولكولهای خاص آر‌ان‌ای رمزگذاری شده در هسته به درون میتوكندری پرداخته كه از آن جا به ابراز پروتئین‌های مورد نیاز برای ترمیم جهش‌های ژنتیكی میتوكندریایی خواهد پرداخت.

در ابتدا محققان به دنبال راهی برای تثبیت آران‌ای جبرانی بودند تا بتوانند آن را از هسته منتقل كرده و در غشای بیرونی میتوكندری ساكن كنند. این امر با مهندسی یك رشته بیرون برنده برای هدایت آران‌ای به میتوكندری حاصل شد.

با قرار گرفتن آران‌ای در مجاورت دستگاه انتقال در سطح میتوكندری یك رشته انتقالی دیگر برای هدایت آران‌ای به درون این اندامك نیاز است. با این دو تغییر، طیف گسترده‌ای از آر‌ان‌ای‌ها مورد هدف قرار گرفته و به داخل این اندامك منتقل شده و در آنجا به ترمیم نواقص تنفسی و تولید انرژی میتوكندریایی دور دو خط متفاوت سلولی بیماری میتوكندریایی انسان پرداختند.

دانشمندان در آبنده قصد دارند این شیوه جدید را روی مدلهای حیوانی كوچك آزمایش و امكان ترمیم یك نقص میتوكندریایی را در بدن موجود ارزیابی كنند.

یكی از كاربردهای بالقوه برای این شیوه می‌تواند برای ترمیم نواقص میتوكندریایی در سلول‌های بنیادی برنامه‌ریزی مجدد شده جنینی یا بزرگسال برای استفاده در درمانهای پزشكی احیاكننده باشد.