التحليل الرياضي و بنية الجينوم البشري

لقد أوصل التحليل الرياضي الباحثين في اليابان إلى صيغة التي يمكن أن تصف حركة الحمض النووي داخل الخلايا الحية الإنسان. باستخدام هذه الحسابات، تمكن الباحثون من الكشف عن الهندسة المعمارية ثلاثية الأبعاد للجينوم البشري. في المستقبل، قد تسمح هذه النتائج للعلماء لفهم بالتفصيل كيفية تنظيم الحمض النووي والوصول إليها من قبل الأجهزة الخلوية الأساسية.

وقد اعتمدت التقنيات السابقة لدراسة الهندسة المعمارية الجينوم على الأساليب التي تتطلب قتل الخلايا. هذا المشروع البحثي استدعى تعاوم العديد من المعاهد في اليابان، وقد استخدمت فيه التقنيات الخلوية وبيولوجيا الخلية كبديل للحفاظ على الخلايا على قيد الحياة، وللحصول على البيانات عن الحركة الطبيعية للحمض النووي.

وغالبا ما يصور الحمض النووي باعتباره عامل مستقر وثابت، ولكن الجينوم ككل هو في الواقع جزيء نشط يتحرك ويغير من شكله. حاليا، تمكن العلماء من استنتاج كل الرمز الأساسي للحمض النووي، ولكن معرفة العمارة ثلاثية الأبعاد على نطاق أوسع من الجينوم تكشف عن مزيد من المعلومات حول كيفية استخدام للخلايا لهذا الرمز.

بينما تنمو الخلية، يتم تخزين الحمض النووي على شكل لولبي مغزول؛ بعض الأجزاء (كروماتين حقيقي) يكون مغزول بطريقة فضفاضة، وبالتالي يمكن الآلية الخلوية من تحويل الحمض النووي إلى البروتين، أكثر من المناطق الأخرى التي يكون فيها الجزء مغزول بإحكام. عندما تستعد الخلية للانقسام للنصف خلال الانقسام الخلوي، فإنه يحول كل الكروماتين المغزول بإحكام إلى كروموزوم على شكل X.

وقد تمكن العلماء من تأهيل النيكليوزوم وذلك عن طريق وسوم ضوئية استطاعوا عن طريقها من أخذ صور مجهرية خلال طور نمو الخلايا البشرية.

هذه الحسابات متعلقة بهيكلة الكروماتين المحلي ولكن يمكن أن تمتد هذه الطريقة وتعمم على كامل الكروموزومات. إن هذه الصيغ الرياضية هي عبارة عن نظرية لمعرفة كيفية ترجمة المعطيات البصرية انطلاقا من الصور المجهرية للحمض النووي المتحرك داخل الخلية.

وتتضمن المشاريع البحثية المستقبلية إيجاد تقنيات الفحص المجهري ووضع علامات جديدة على الحمض النووي للتتبع بصريا الحركة الفردية لجسيم نووي على طول الفترات الزمنية.