Identification of a novel circular RNA specific to the bovine placenta from the pregnancy-associated glycoprotein gene

المكتبة الخفية والإسفنجات الصغيرة

تخيل أن جسمك عبارة عن مدينة صاخبة، وداخل كل خلية، توجد مكتبة ضخمة تسمى النواة. هذه المكتبة تحتوي على المخططات لبناء كل ما أنت عليه، مكتوبة بلغة تسمى الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA). عادةً، عندما تحتاج المدينة إلى بناء شيء ما، فإنها تصنع نسخة ضوئية من المخطط تسمى mRNA. هذه النسخة عبارة عن خط مستقيم من النصوص يتم إرسالها إلى موقع البناء لبناء البروتين. لكن العلماء اكتشفوا تحولاً غريباً في هذه القصة: أحياناً، تأخذ الخلية نهايات هذه النسخ الخطية وتلصقها معاً لتشكل دائرة مثالية. تُسمى هذه النسخ "الحمض النووي الريبوزي الدائري" (circular RNAs أو circRNAs). ولأنها حلقات مغلقة بلا نهايات حرة، فهي قوية جداً ولا تتحلل بسهولة مثل النسخ الخطية.

لماذا يهتم أحد بهذه الحلقات الصغيرة؟ حسناً، داخل الخلية، توجد أيضاً "مماسات" صغيرة تسمى "الحمض النووي الريبوزي الميكروي" (microRNAs أو miRNAs). هذه المماسات تجد عادةً تعليمات محددة وتقوم بحذفها، مما يوقف صنع بروتينات معينة. لكن الحمض النووي الريبوزي الدائري يمكن أن يعمل كالإسفنج؛ فإذا كان للحمض النووي الدائري الشكل المناسب، يمكنه امتصاص هذه المماسات، مما يمنعها من حذف التعليمات المهمة. وهذا يعني أن الخلية يمكنها التحكم في مقدار البروتين الذي يتم بناؤه بمجرد امتلاك المزيد أو الأقل من هذه الحلقات الإسفنجية. هذا أمر بالغ الأهمية لفهم كيفية عمل الحياة، خاصة في أماكن مثل المشيمة، وهي العضو المؤقت الذي يغذي الجنين أثناء نموه داخل الأم. يريد العلماء معرفة ما إذا كانت هذه الإسفنجات الدائرية تساعد المشيمة في أداء وظيفتها، ولكن حتى الآن، لم يكن لدينا خريطة جيدة لما يطفو في مشيمة البقر.

سر الحلقة في مشيمة البقر

في هذه الدراسة، قرر باحثون من جامعة إيواتي التعمق في دراسة مشيمة البقر خلال المراحل الأولى من الحمل. أرادوا معرفة نوع الأحماض النووية الريبوزية الدائرية الموجودة هناك وما إذا كان أي منها مميزاً للمشيمة. فكر في الأمر كأنه مسح للمكتبة لمعرفة الكتب الموجودة على الرفوف. لقد أخذوا عينات من أنسجة الأبقار في اليوم 65 من الحمل تقريباً واستخدموا تسلسلاً عالي التقنية للعثور على كل حمض نووي ريبوزي دائري يمكنهم العثور عليه.

كانت النتائج تشبه العثور على صندوق كنز مليء بـ 13,958 نوعاً مختلفاً من الحمض النووي الريبوزي الدائري! معظم هذه الحلقات كانت مصنوعة من أجزاء من الجينات التي تشفر البروتينات عادةً، وكانت معظمها يتراوح طولها بين 300 و600 حرف. اختار الفريق الأكثر شيوعاً منها للتحقق مما إذا كانت حقاً حلقات دائرية وليست مجرد أخطاء. استخدموا إنزيماً خاصاً يسمى RNase R، والذي يعمل مثل آلة تمزيق للخطوط المستقيمة ولكنه لا يستطيع قطع الدوائر. وكما هو متوقع، تم تمزيق الجينات الخطية، بينما نجت الدائرية، مما أثبت أنها بالفعل حلقات قوية.

ومع ذلك، عندما نظروا إلى أين تعيش هذه الحلقات الشائعة، وجدوا شيئاً مملاً بعض الشيء: هذه الحلقات موجودة في كل مكان. كانت في الكبد، والقلب، والرئتين، والعضلات، تماماً مثل جيناتها الأم. لم تكن فريدة من نوعها في المشيمة، لذا فمن المحتمل أنها لم تكن "العملاء الخاصين" الذين كان يأمل العلماء أن يجدوهم لوظيفة المشيمة.

الحلقة الدائرية المميزة الوحيدة

بعد ذلك، وجد الفريق إبرة في كومة قش. كانوا يبحثون عن أحماض نووية ريبوزية دائرية تأتي من جينات معروفة بأنها خاصة بخلايا "الأرومة الغاذية" (trophoblast) في المشيمة (وهي الخلايا العاملة التي تبني المشيمة). وجدوا ثلاثة مرشحين، لكن اثنين منهما لم يجتا الاختبار. ومع ذلك، كان أحدهما، bta_circ_2423، هو الحقيقي.

جاء هذا الحمض النووي الدائري المحدد من جين يسمى PAG4 (البروتين السكري المرتبط بالحمل 4). أثبت الباحثون أنه دائرة حقيقية، والأهم من ذلك، وجدوا أنه موجود فقط في المشيمة. لن تجده في كبد البقرة أو جلدها؛ إنه مقيم حصري للمشيمة. كما تتبعوا شعبيته بمرور الوقت؛ فقد كان هادئاً في بداية الحمل، ثم أصبح صاخباً ووفيراً جداً في منتصف الحمل، ثم استقر قليلاً في وقت لاحق. يشير هذا التوقيت إلى أنه قد يفعل شيئاً مهماً في الوقت الذي ينمو فيه الجنين بسرعة.

تأثير الإسفنجة

إذاً، ماذا تفعل هذه الحلقة الخاصة؟ استخدم الباحثون برامج حاسوبية للنظر في شكل b_circ_2423 ووجدوا أنه يبدو كإسفنجة مثالية لثلاثة أنواع محددة من الحمض النووي الريبوزي الميكروي: bta-miR-183، و bta-miR-197، و bta-miR-3596.

إذا كانت هذه الأحماض النووية الميكروية هي "المماسات" التي توقف عمل الجينات، فإن b_circ_2423 هو الإسفنجة التي تلتقطها. ومن خلال امتصاصها، قد تسمح هذه الحلقة للجينات المهمة الأخرى بالبقاء نشطة. أشارت التحليلات الحاسوبية إلى أن الجينات التي تتحكم فيها هذه المماسات عادةً تشارك في مهام كبيرة مثل نقل الأشياء عبر الأغشية الخلوية، والتمثيل الغذائي (كيف يستخدم الجسم الطاقة)، وحتى الجهاز المناعي. وبما أن المشيمة يجب أن توازن بين تغذية الجنين وحمايته من العدوى، فإن نشاط "الإسفنجة" هذا يمكن أن يكون جزءاً حاسماً في الحفاظ على صحة الحمل.

ماذا يعني هذا

لم تثبت الدراسة بالضبط كيف تساعد هذه الحلقة البقرة، لكنها وجدت بالتأكيد لاعباً جديداً في الملعب. هذه هي المرة الأولى التي يحدد فيها العلماء حمضاً نووياً ريبوزياً دائرياً خاصاً بمشيمة البقر ومرتبطاً بجين يعمل فقط هناك. يقترح الباحثون أن هذه الحلقة قد تساعد المشيمة في أداء وظيفتها من خلال العمل كإسفنجة للأحماض النووية الميكروية، لكنهم يعترفون بأن هناك حاجة لمزيد من التجارب لمعرفة كيفية عملها بالضبط في الواقع. في الوقت الحالي، نحن نعلم أن مشيمة البقر تحتوي على حلقة صغيرة قوية وفريدة من نوعها تتواجد هناك فقط، جاهزة لامتصاص الرسائل الخلوية وربما المساعدة في نمو الجنين.