สวิทซ์ เปิด-ปิด ยีน

สวิทซ์ เปิด-ปิดยีนของร่างกายสิ่งมีชีวิต มี 2 ชนิด

1. ยีนอื่นๆภายในโครโมโซม ทำหน้าที่เป็นสวิทซ์เปิด-ปิดยีน แบบนี้เรียกกันให้เข้าใจตรงนี้ว่า สวิทซ์ควบคุมชนิดยีน (genetic)

2. สวิทซ์อื่นนอกเหนือจากยีน (epigenetic)

แวะไปอ่าน นิยาม “อิพิจีเนติกส์” หน้านี้ด้วย………….. http://www.u-sabai-d.com/blogWP/?p=28

 

สัตว์ทุกชนิดมีเซลล์ที่ทำหน้าที่แตกต่างกัน เช่น เซลล์เม็ดเลือดแดง เซลล์เม็ดเลือดขาว เซลล์ไต เซลล์ตับ เซลล์กล้ามเนื้อ  เซลล์ที่แตกต่างกันเหล่านี้พัฒนาเปลี่ยนแปลงมาจากเซลล์ไข่ที่ปฏิสนธิ ในสัตว์ตัวหนึ่งเซลล์ทุกเซลล์ที่ทำหน้าที่แตกต่างกันเหล่านี้มีดีเอ็นเอที่ประกอบด้วยยีนเหมือนกันทุกประการ แต่ที่มันมีลักษณะ คุณสมบัติ และหน้าที่ที่แตกต่างกันนั้น เนื่องจากการเลือกเปิด-ปิดสวิทซ์ที่ถูกต้องเหมาะสม  ตัวอย่าง เช่นโปรตีนที่เป็นองค์ประกอบในการลอกรหัส (transcription factor = แฟคเตอร์ในการลอกรหัส) จะไปจับดีเอ็นเอส่วนควบคุมการทำงานของยีนเพื่อสร้างฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง (เท่ากับเปิดสวิทซ์ในเซลล์นี้) แต่จะไม่มีการสร้างฮีโมโกลบินในเซลล์ประสาท (สวิทซ์ของยีนนี้ไม่เปิดในเซลล์นี้ = ปิดสวิทซ์)

 

มาดูการวิจัยที่ศึกษา การเปิดปิดสวิทซ์ของยีน ในแมลงหวี่ ซึ่งมีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Drosophila melanogaster

 

แฟคเตอร์ในการลอกรหัส จำพวกหนึ่งเรียกว่า ฮ็อกซ์ (Hox) ซึ่งเป็นโปรตีนสร้างจากยีน Hox  โปรตีนฮ็อกซ์ พบในสัตว์ทุกชนิดตั้งแต่แมลงหวี่ หนู ถึงมนุษย์  ทำหน้าที่จัดสรรแบ่งส่วนพื้นที่ร่างกาย ตัวอ่อนเอ็มบริโอ ในแนวแกน หัวถึงหาง ดังนั้นจะทำหน้าที่แบ่งส่วนร่างกายแมลงหวี่ ซึ่งมีสามส่วนที่สำคัญ คือ หัว อก และ ท้อง พบว่าแฟคเตอร์ในการลอกรหัสชนิดนี้ คือ ฮ็อกซ์ชนิดต่างๆ (แตกต่างกัน 4 ชนิดคือ Scr, Antp, Ubx, และ Abd-B)  ถูกสร้างขึ้นในบริเวณที่แตกต่างกัน (และในปริมาณมากน้อยแตกต่างกัน) ตลอดแนวหัวถึงหางนี้ (ลักษณะคล้ายกันนี้ ปรากฏในตัวอ่อนเอ็มบริโอของหนู และมนุษย์)

ในแมลงหวี่ ส่วนของอก แบ่งเป็น 3 ชิ้น ชิ้นที่สองเป็นตำแหน่งของปีก 1 คู่ ส่วนอกชิ้นที่สามมีแง่งเล็กๆคล้ายลูกโป่ง โผล่ขึ้นมาคู่หนึ่ง เรียกว่า ฮอลเทอเรส (halteres) ทำหน้าที่ช่วยทำทรงตัวในการบิน (flight stabilizer) ส่วนต่างๆเหล่านี้จะเกิดขึ้นปกติได้ จะต้องมีแฟคเตอร์ฮ็อกซ์ชนิดที่เหมาะสมในช่วงเวลาที่ถูกต้อง!

 

ปกติบริเวณที่เจริญเป็นปีก สวิทซ์ของยีน Ubx จะปิด แต่จะเปิดที่บริเวณจะเจริญเป็น ฮอลเทอเรส  ลองเดาซิว่า  ถ้าทดลองปิดยีนนี้ที่บริเวณที่จะเจริญเป็น ฮอลเทอเรส ด้วยจะเกิดอะไรขึ้น

.......................

..............

.........

.....

...

แทนที่จะเกิดอกชิ้นที่สามพร้อมกับฮอลเทอเรส กลับเกิดชิ้นอกชิ้นที่สองขึ้น พร้อมกับปีกอีก 1 คู่

 (ดูรูปแมลงหวี่ชัดๆ พร้อมรายละเอียดมากขึ้นจากเว็บที่อ้างอิง)

 

ทั้งหมดนั่นคือสวิทซ์ชนิดยีน

พัฒนาของสัตว์หลังจากนั้นจะเกี่ยวข้องกับ สวิทซ์อื่นนอกเหนือจากยีน

 

 

 

  สวิทซ์แบบที่สอง มีความสำคัญไม่น้อยกว่า แบบแรก ลองดูภาพนี้ซิครับ

 

 

หนูเมาส์ “อกูติ (Agouti)” เป็นพี่สาว-น้องสาว แบบแฝดเหมือน (genetically identical twin) คือ มียีนและดีเอ็นเอเหมือนกันทุกประการ แต่ผลของสวิทซ์นี้ทำให้ตัวหนึ่งขนสีเหลือง และอีกตัวขนสีน้ำตาล ตัวสีเหลืองอ้วนและมีโอกาสเป็นเบาหวานและมะเร็ง ขณะที่ตัวสีน้ำตาลหุ่นดี และมีความเสี่ยงต่อโรคต่ำ (คือสุขภาพดีกว่า)

พบว่ามีประมาณ 25,000 ยีนที่ควบคุมโดยสวิทซ์ชนิดนี้

การเปิดปิดสวิทซ์ไม่ใช้สวิทซ์ชนิดยีน

แต่สวิทซ์อื่นนอกเหนือจากยีน ซึ่งทำได้ 3 วิธี (http://www.u-sabai-d.com/blogWP/?p=28) แต่ดร. ดอลินอย (Dr. Dana Dolinoy) อธิบายวิธีหนึ่ง คือการเติมหมู่เคมี เมธิล ให้ดีเอ็นเอ หนูตัวเหลือง ดีเอ็นเอของยีนไม่มีการเติมหมู่เมธิล ยีนเหล่านั้นเปิดตลอด ทำงานตลอด ในขณะที่หนูตัวสีน้ำตาลดีเอ็นเอถูกเติมเมธิลทั้งหมด ทำให้ยีนปิด ถ้าการเติมหมู่เมธิลเกิดกับยีนหรือดีเอ็นเอเพียงบางส่วน ยีนก็เปิด-ปิดบางส่วน เช่น เกิดมีหนูขนสีเหลือง แซมด้วยสีน้ำตาล (ไปดูวิดีทัศน์ของเธอตามที่อยู่ที่ให้ข้างล่าง)

ในเนื้อหา แสดงให้เห็นด้วยว่า การเปิดปิดสวิทซ์ชนิดนี้ เปลี่ยนแปลงได้ เช่นสารเคมีที่ได้จากสิ่งแวดล้อม (นี่คงจะเป็นนัย ให้เรารู้ว่า ไม่ใช่เฉพาะยีนในดีเอ็นเอ ที่กำหนดลักษณะของเราๆ ท่านๆ แต่สิ่งต่างๆ โดยเฉพาะสารเคมีที่ได้จากภายนอก ดังนั้น ถ้าเรามียีนมะเร็ง แต่เราไม่เปิดสวิทซ์มัน เราก็ไม่เป็น แต่ถ้าเราทานหรือได้รับสารเคมี ที่บังเอิญมันไปเปิดสวิทซ์ ก็เตรียมเงินไว้ หรือไปทำประกันมะเร็งซะ) ในการทดลอง ให้สารอาหารที่จะเป็นแหล่ง เมธิล พบว่าหนูรุ่นลูกรุ่นหลาน ดีเอ็นเอถูกเติมเมธิลหมดและขนเป็นสีน้ำตาล 

ในคนกำลังศึกษาอยู่ โดยติดตามพฤติกรรม และการกินอาหาร และการใช้ชีวิต คงต้องรออีก....รอ...รอ..

ความรู้เรื่องของ สวิทซ์ ชนิดนี้ แน่นอนว่าสามารถที่จะนำไปสู่การประยุกต์ทางการแพทย์เพื่อสุขภาพที่ดีในอนาคต
 

Reference

http://www.pbs.org/wgbh/nova/genes/mice.html

 

 

 

แถมวิดีทัศน์อีก 1 เรื่อง ดูซิว่า เด็กหญิงแฝดเหมือน (มียีนเหมือนกันทุกประการ) ทำไมโตแล้วพัฒนาการแตกต่างกันลิบลับ

 

 

Reference สำหรับสวิทซ์ชนิดที่ 1 ข้างบน:

Prof. Nipam Patel , UC Berkeley                                                                                  

(รายงานวิจัยล่าสุดพบว่า ลำดับกรดอะมิโนต่อกันสี่ตัวคือ tyrosine, proline, tryptophan และ methionine เรียกว่า โมทีฟ YPWM เป็นส่วนที่สำคัญในฮ็อกซ์ชนิดที่เรียกว่า Antp (Antennapedia) ต่อการเปลี่ยนแปลง”ส่วนตาไปเป็นปีกในแมลงหวี่ “ซึ่งในการเปลี่ยนแปลงนี้ต้องการโปรตีนอีกชนิด เรียกว่า BIP2 ร่วมด้วย    อ้างอิง: Prince, F. et al (2008) The YPWM motif links Antennapedia to the basal transcriptional machinery. Development.135(9):1669-79.)