چرا پدران مسن جهش های ژنتیکی بیشتری به فرزندان خود منتقل می کنند

محققان دانشگاه «راکفلر» در مطالعه اخیرشان دلیل آنکه چرا پدران مسن‌تر جهش‌های ژنتیکی بیشتری را به فرزندان خود منتقل می‌کنند را ذکر کرده‌اند.

به گزارش ایسنا و به نقل از تی ای، پیری یک فرآیند بیولوژیکی پیچیده است که با بیان ژن و تغییرات جهشی همراه است. در بسیاری از گونه‌ها از جمله انسان‌ها، پدران مسن‌تر جهش‌های نوپدیدی «de novo » را به فرزند خود منتقل می‌کنند. با این حال، اساس سلولی و انواع سلولی که این الگو را هدایت می‌کنند تاکنون نامشخص بوده است.

دانشمندان دانشگاه راکفلر دلایل اصلی این پدیده را بررسی کردند. برای انجام این کار، آن‌ها جهش‌هایی را که در طول تولید اسپرم از سلول‌های زایا به نام اسپرماتوژنز(Spermatogenesis) یا زامه‌زایی رخ می‌دهد را مطالعه کردند. آنها دریافتند که مگس‌های میوه جوان و پیر دارای جهش‌هایی در بیضه‌های خود هستند، اما مگس‌های مسن‌تر به طور کلی جهش‌های بیشتری دارند. علاوه بر این، به نظر می‌رسد بسیاری از این جهش‌ها توسط سیستم‌های ترمیم ژنومی بدن در طی اسپرماتوژنز در مگس‌های میوه جوان‌تر حذف می‌شوند، اما در بیضه‌های مگس‌های مسن‌تر این اتفاق رخ نمیدهد. 

اسپرماتوژنز(Spermatogenesis) یا زامه‌زایی روندی است که طی آن اسپرماتوگونیا به اسپرماتوزوآی بالغ(اسپرم) تبدیل می‌شود. انجام صحیح این روند برای باروری مردان بسیار ضروری است.

«ایوان ویت» محقق اصلی مطالعه گفت: ما در تلاش بودیم تا آزمایش کنیم که آیا خط مولد قدیمی‌تر در ترمیم جهش کارآمدتر است یا اینکه خط مولد(germline ) قدیمی‌تر شروع به جهش بیشتری می‌کند. نتایج ما نشان می‌دهد که هر دو مورد رخ می‌دهد. در هر مرحله اسپرماتوژنز، جهش‌های بیشتری در هر مولکول آر ان ای در مگس‌های مسن‌تر و جوان‌تر رخ می‌دهد.

ژنوم‌ها از روش‌های متعددی برای بازسازی استفاده می‌کنند تا خود را خوب نگه دارند. بیضه‌ها بالاترین میزان بیان ژن را در بین هر اندامی دارند، بنابراین باید سخت کار کنند. علاوه بر این، ژن‌های اسپرماتوژنز با بیان بالا، معمولاً جهش‌های کمتری نسبت به ژن‌های اسپرماتوژنز با بیان کم دارند. به رغم آنچه ممکن است عجیب به نظر برسد، این امر منطقی است که بیان ژن بالای بیضه‌ها ممکن است نوعی مکانیسم نظارت ژنومی باشد که جهش‌های مضر را شناسایی و حذف می‌کند.

دانشمندان آزمایشگاه ژنتیک تکاملی و ژنومیک این دانشگاه برای ادامه خط تحقیقاتی که در سال ۲۰۱۹ آغاز کردند، از روش توالی‌یابی تک سلولی آر آن ای بیضه‌های حدود ۳۰۰ مگس میوه استفاده کردند که تقریباً نیمی از آنها جوان(۴۸ ساعته) و نیمی از آنها مسن(۲۵ روزه) بودند. آنها سپس ژنوم هر مگس را تجزیه و تحلیل کردند تا مشخص کنند آیا جهش‌هایی که کشف کردند، جسمی هستند یا از والدین مگس‌ها به ارث رسیده‌اند یا نو پدید یا de novo هستند. آنها توانستند اثبات کنند که هر جهش یک منشا واقعی و صحیح خاصی دارد.

ویت گفت: ما می‌توانیم مستقیماً بگوییم که این جهش در دی آن ای هر مگس در سلول‌های سوماتیک آن وجود نداشت. ما می‌دانیم که این یک جهش نو پدید است.

این رویکرد غیر متعارف یعنی استنباط جهش‌های ژنومی از توالی‌یابی ار آن ای تک سلولی و سپس مقایسه آنها با داده‌های ژنومی به ما امکان داد جهش‌ها را با نوع سلولی که در آن رخ داده است مطابقت دهیم. این یک راه خوب برای مقایسه بار جهش بین انواع سلول است زیرا توسط آن می‌توانید آنها را در طول اسپرماتوژنر دنبال و بررسی کنید.