המתגים הגנטיים הנסתרים משפיעים על גובה האדם ועל בריאות העצמות

ביונקים, רק 3% מהגנום מורכב מגנים מקודדים, שכאשר הם מתעתקים לחלבונים, מבטיחים את הפונקציות הביולוגיות של האורגניזם ואת התפתחותם בתוך הרחם של פרטים עתידיים. אבל גנים לא מתפקדים לבד. הם נשלטים על ידי רצפים אחרים בגנום, הנקראים משפרים, אשר, כמו מתגים, מפעילים או משביתים אותם לפי הצורך. צוות מאוניברסיטת ז'נבה (UNIGE) זיהה ואיתר 2700 משפרים – בין מיליוני רצפים גנטיים שאינם מקודדים – המווסתים במדויק את הגנים האחראים לצמיחת העצם. גילוי זה שופך אור על אחד הגורמים העיקריים המשפיעים על גודלם של אנשים בבגרות, ומסביר מדוע כישלון שלהם יכול להיות הגורם למומים מסוימים בעצמות. ניתן לקרוא את התוצאות הללו תקשורת טבע.

גבוה או נמוך, הגובה שלנו עובר בירושה במידה רבה מהורינו. יתרה מזאת, מחלות גנטיות רבות משפיעות על צמיחת העצם, שהסיבה המדויקת להן לרוב נותרת לא ידועה. מה אם ניתן היה למצוא הסבר לא בגנים עצמם, אלא בחלקים אחרים של הגנום האחראים להפעלתם? גיום אנדריי, עוזר פרופסור במחלקה לרפואה גנטית ופיתוח בפקולטה לרפואה של UNIGE ובמכון ז'נבה לגנטיקה וגנומיקה (IGE3), שהוביל את המחקר הזה, מסביר: "רצפי DNA קצרים – הידועים כמשפרים – נותנים האות לתעתוק של DNA ל-RNA, שמתורגם לאחר מכן לחלבונים. אמנם הגנים המווסתים את יצירת העצם ומיקומם בגנום כבר ידועים, אבל זה לא המקרה של המתגים השולטים בהם".

עצמות פלורסנטיות

גיום אנדריי וצוותו פיתחו טכניקת ניסוי חדשנית, שזכתה בשנת 2023 בפרס ה-Swiss 3R Competence Center, המאפשרת להשיג עוברי עכברים הנושאים תצורה גנטית מדויקת מתאי גזע עכברים. "במקרה זה, לעוברי העכברים שלנו יש עצמות ניאון הנראות באמצעות הדמיה, מה שמאפשר לנו לבודד את התאים המעניינים אותנו ולנתח כיצד המשפרים פועלים במהלך התפתחות העצם", מסביר פבריס דרבלי, חוקר פוסט-דוקטורט ב המעבדה של פרופסור אנדריי והמחבר הראשון של עבודה זו.

הצוות עקב אחר פעילות הכרומטין, המבנה שבו ארוז ה-DNA, במיוחד בתאי עצם ניאון. באמצעות סמנים של הפעלת גנים, המדענים הצליחו לזהות במדויק אילו רצפים רגולטוריים נכנסו לפעולה כדי לשלוט בגנים האחראים לבניית העצם. לאחר מכן הם אישרו את הגילוי שלהם על ידי ביטול סלקטיבי של המשפרים מבלי להשפיע על הגן המקודד.

אז ראינו אובדן הפעלה של הגנים המדוברים, מה שמעיד גם על כך שזיהינו את המתגים הנכונים וגם שתפקידם הוא אכן מכריע לתפקוד תקין של הגן."

פבריס דרבלי, מחבר ראשון

מיפוי תלת מימדי

מתוך 2700 מתגים שזוהו בעכברים, 2400 נמצאים בבני אדם. "כל כרומוזום הוא גדיל ארוך של DNA. כמו פנינים על שרשרת, המשפרים והגנים שהם שולטים יוצרים כדורים קטנים של DNA על אותו חוט כרומוזומלי. הקרבה הפיזית הזו היא שמאפשרת להם ליצור אינטראקציה בצורה כל כך מבוקרת", מסביר גיום אנדריי. שינויים בפעילות של אזורים אלה יכולים גם להסביר את ההבדלים בגודל בין בני אדם: פעילותם של תאי העצם אכן קשורה לגודל העצמות ולכן של פרטים.

יתרה מכך, מחלות עצם רבות אינן ניתנות להסבר על ידי מוטציה המשפיעה על הרצף של גן ידוע. ניתן היה למצוא את התשובה במקום אחר, וליתר דיוק באזורים שאינם מקודדים אך מווסתים של הגנום. "יש כבר כמה מקרים מתועדים שבהם מוטציה במתגים ולא בגנים עצמם היא הגורם למחלת העצם. לכן סביר מאוד שמספר המקרים מוזל, במיוחד כאשר הגנים של החולים נראים תקינים", מסבירים המחברים. ומעבר למחלות עצם, כשלים של מתגים גנטיים שונים, שעדיין לא מובנים, יכולים להיות הגורם לפתולוגיות התפתחותיות רבות אחרות.