نحصل من الأم والأب على مجموعة واحدة من الكروموسومات من كل منهما. لذلك تكون معظم الجينات ممثَّلة بنسختين، ويمكن للخلية أن تستخدمهما على نحو مختلف. تخيّل كتابين بنص واحد: أحدهما مفتوح على الصفحة المطلوبة، والآخر واقف على الرف بأغلفة محكمة الإغلاق. المحتوى متطابق، أما الوصول إليه فيختلف.
ومثل هذه الفروق تحديدًا يساعد FIRE على رؤيتها — أداة حاسوبية لتحليل تغليف الحمض النووي. نُشرت دراسة الفريق بمشاركة علماء من جامعة واشنطن وجامعة يوتا في مجلة Cell. ويُظهر العمل كيف يشارك تسلسل الحمض النووي وحالات الخلية المحفوظة معًا في التحكم بالجينات.
داخل الخلية، يُلفّ الحمض النووي حول البروتينات ويشكّل الكروماتين. ويؤثر تغليفه في مدى سهولة وصول البروتينات التنظيمية إلى منطقة معينة. ويساعد FIRE على إيجاد المناطق المتاحة التي يُرجَّح بشدة أن تشارك في التحكم بالجينات. فالمنطقة المفتوحة تُعدّ دليلًا مهمًا: هنا يمكن أن يحدث تواصل مع الآليات الجزيئية للتنظيم. أما نشاط الجين المجاور فيتطلب تحققًا منفصلًا.
الأساس هو تقنية Fiber-seq: إنزيم خاص يضع علامات على مناطق الحمض النووي المتاحة، ثم يقرأ التسلسل الجزيئات الطويلة. وتتيح الفروق في تسلسلها التمييز بين نسختي الكروموسوم. ويضيف FIRE تعلّمًا آليًا يقيّم الدور التنظيمي المحتمل للمناطق الموسومة.
وثمة نتيجة مثيرة للاهتمام بشكل خاص تتعلق بالمناطق التي اختلفت فيها النسختان من حيث إتاحة الكروماتين. في نحو 40% من هذه الحالات، كان تسلسل الحمض النووي في المنطقة المدروسة نفسها متطابقًا. فالنص المتطابق تبيّن أنه مغلَّف على نحو مختلف. ويشير هذا الرقم إلى الفروق المكتشفة بين النسختين؛ أما دلالته على تنظيم الجينوم عمومًا فلا تزال بحاجة إلى تحديد.
وأظهر تحليل لاحق أن بعض حالات الكروماتين تبقى محفوظة عند انقسام الخلايا. ويصفها المؤلفون بأنها طفرات فوق جينية جسدية — تغيرات مستقرة في الحالة فوق الجينية. وهنا يحدث التوريث داخل سلالة الخلية: فتحتفظ الخلايا الوليدة بخصائص الخلية السلف. أما انتقال هذه التغيرات من الآباء إلى الأبناء فمسألة بحثية منفصلة.
وقد أظهر الباحثون القيمة العملية للنهج على متغيّر من الحمض النووي مرتبط بخطر الداء البطني. وهو يقع في منطقة تنظيمية قرب جين مناعي. وقد أدى استبدال مختبري لحرف واحد من الحمض النووي إلى تغيير إتاحة هذه المنطقة. وهكذا تمكّن العلماء من تمييز المتغيّر الذي يؤثر فعلًا في حالة الكروماتين من بين كثرة من المتغيرات المجاورة. أما دلالته الدقيقة على عمل الخلايا المناعية فتتطلب مزيدًا من الدراسة.
وبالنسبة للطب، تهمّ هذه الأدوات прежде всего كوسيلة لفهم آليات الأمراض بدقة أكبر واختيار أهداف للتدخلات المستقبلية. والانتقال من هذه المعارف إلى العلاج سيتطلب دراسات منفصلة للفعالية والسلامة.
التنظيم فوق الجيني معروف منذ زمن طويل. ويتيح FIRE النظر إليه بمزيد من التفصيل عبر التمييز بين نسختي الجينوم. وفي هذا يكمن جمال النتيجة: فالحروف المتطابقة تسمح بقراءة مختلفة، وقد يبقى تاريخ الخلية محفوظًا في طريقة تغليف حمضها النووي.
