الحبّار يحرّر الحمض النووي الريبي في آلاف المواضع ويعيد تشكيل بروتيناته

يعيد الحبّار كتابة تعليمات بناء بروتيناته على نطاق لا يُعرف أن أي حيوان آخر يضاهيه، وتغيّر هذه التعديلات ما تفعله البروتينات. رسم فريق بقيادة علماء أحياء في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو خريطة لهذه الظاهرة في حبّار الساحل طويل الزعنفة (Doryteuthis pealeii)، ونُشر العمل في أكتوبر في مجلة «سيل».

تُسمّى الآلية تحرير الحمض النووي الريبي بوساطة ADAR. وADAR اختصار لإنزيم أدينوزين دي أميناز العامل على الحمض النووي الريبي، وهو عائلة من الإنزيمات التي تغيّر حروفًا مفردة في الحمض النووي الريبي، وهو النسخة المؤقتة من الجين التي تقرؤها الخلايا لبناء البروتين. والنتيجة بروتين مختلف من الجين نفسه، بينما يبقى الحمض النووي دون تغيير. ويصف أحد المشاركين في تأليف الدراسة ذلك، بعبارات مبسّطة، بأنه أشبه بطباعة وصفة ثم استبدال الزبيب برقائق الشوكولاتة قبيل وصولها إلى الخبّاز.

كيف فحص الفريق التعديلات

يحرّر البشر وحيوانات أخرى الحمض النووي الريبي أيضًا، لكن رأسيات الأرجل الغمدية، وهي المجموعة التي تضم الحبّار والأخطبوط والسبيدج، تفعل ذلك أكثر بكثير من أي كائن آخر. وكانت أعمال سابقة قد ربطت تحريرها بالتواصل في الجهاز العصبي، ربما استجابةً لظروف مثل تغيّرات درجة الحرارة. وحتى الآن لم يكن يُعرف إلا القليل عمّا تفعله التعديلات بالبروتينات نفسها.

فحص الباحثون بروتيوم حبّار الساحل طويل الزعنفة، أي المجموعة الكاملة التي تضم نحو 24000 بروتين. ودرسوا قرابة 8000 موضع محرَّر في أكثر من 2000 بروتين مختلف في نسيجين: الفص البصري، وهو الجزء من الدماغ المسؤول عن الإبصار والاستجابات له، والخياشيم، وهي عضو تنفسي أبسط. وأظهر الفص البصري تحريرًا أكثر تكرارًا وتعقيدًا، وهو ما ينسجم مع الفكرة القائلة إن النشاط القوي لإنزيمات ADAR لدى رأسيات الأرجل وجهازها العصبي المعقّد، وهو الأكثر تعقيدًا بين اللافقاريات، ظهرا معًا. وتقع التعديلات في التسلسلات المشفّرة للبروتينات لا في المقاطع غير المشفّرة من الجينوم.

ما الذي تغيّره التعديلات

«وجدنا تأثيرات في نشاط البروتينات وثباتها وموضعها، بل وفي طريقة تفاعلها مع بروتينات أخرى. وتصل التأثيرات اللاحقة إلى حد تنظيم صحة العُضيّات»، هكذا قال الباحث الأول جاك مُوين، عالم الخلية والجزيئات في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، لموقع ScienceAlert. «بتحرير تعليمات الحمض النووي الريبي المستخدمة في صنع البروتينات، تستطيع هذه الحيوانات إنتاج بروتينات ذات خصائص مختلفة، وكل ذلك دون تغيير حمضها النووي».

• تقع بعض التعديلات في بروتينات ADAR نفسها، ما يشير إلى طريقة تنظّم بها المحرِّرات نشاطها الذاتي.
• حدّد الفريق 5000 بروتين قصير غير موجودة في البروتيوم المرجعي للحبّار ولا في Swiss-Prot، وهي قاعدة بيانات بروتينية منسّقة تغطي 14000 كائن حي.
• قد ينتهي المطاف بالبروتينات المحرَّرة في مكان مختلف من الخلية، فتنتقل من الأطراف نحو النواة.
• قد تجعل إعادة الترميز ميتوكوندريا الحبّار، وهي عُضيّات الخلية المنتجة للطاقة، أشبه بميتوكوندريا الإنسان: أكثر ثباتًا في ظل الظروف المتغيرة وأقدر على إعادة تدوير نفسها.
• ويبدو أنها تؤثر أيضًا في أنظمة الكرياتين التي تمدّ بدفقات من الطاقة لحركات الهروب السريعة ولمعالجة الدماغ الشاقة.

لماذا الأرقام ضخمة إلى هذا الحد

ولأن كل تعديل يغيّر قاعدة واحدة ولا يمس الحمض النووي، فإنه لا ينقل طفرات ضارة إلى الذرية. وقال مُوين إنه إذا حُسبت كل المواضع التي وُجدت في بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي، فإن العدد النظري لمتغيّرات البروتين الممكنة يبلغ نحو 10²⁴⁸، وهو أكبر بكثير من عدد الذرات في الكون. وقال مُوين: «إنها تصف تنوعًا كامنًا هائلًا». أما مقدار ما تنتجه الحيوانات فعلًا من هذا التنوع فلا يزال مجهولًا.

أما لماذا تفعل رأسيات الأرجل ذلك ولا تفعله حيوانات أخرى فلم يُجَب عنه إلا جزئيًا: فالأمر يعود إلى بنية إنزيمات ADAR لديها وإلى أسباب أخرى تحتاج إلى مزيد من البحث. للمزيد من التغطية العلمية، اطّلع على قسم العلوم.