ژنوم گیاهان و جانوران پر است از بقایای ویروس‌هایی که صدها میلیون سال پیش خود را در DNA آن‌ها جا داده‌اند. بسیاری از این بقایای ویروسی غیرفعال اند، اما آخرین تحقیقات پیشنهاد می‌کند که برخی از آن‌ها به ژن‌هایی تکامل یافته‌اند که به سلول‌ها اجازه‌ی برقراری ارتباط با یکدیگر را می‌دهند.
دو مقاله که یازدهم ژانویه در Cell۱.۲ منتشر شده است، پیشنهاد می‌کند که پروتئین کدشونده توسط یکی از این ژن‌ها، از ساختار ویروسی خود استفاده می‌کند تا اطلاعات را بین سلول‌ها منتقل نماید: نوع جدیدی از ارتباط سلولی که شاید مکانیسمی کلیدی برای تشکیل حافظه‌ی طولانی‌مدت و دیگر عملکردهای نورولوژیک باشد.
دو گروه تحقیقاتی که به طور مستقل وزیکول‌های خارج سلولی (تکه‌هایی از غشاهای سلولی که از آن جوانه می‌زنند) را مطالعه می‌کردند، در کشف این پدیده به هم رسیدند. این وزیکول‌ها در حال گردش داخل بدن هستند ولی چیز زیادی درباره‌ی عملکرد آن‌ها در دست نیست. این تیم‌ها که توسط دانشمند علوم عصبی، Jason Shepherd در دانشگاه یوتا در سالک لیک سیتی و بیولوژیست سلولی، Vivian Budnik، در دانشکده‌ی پزشکی ماساچوست در ورکستر، رهبری می‌شدند، تحقیقات خود را روی مگس (دروزوفیلا ملانوگستر) و موش به انجام رسانده‌اند.
پوشش‌های محافظتی
محققان به این نتیجه رسیدند که بسیاری از وزیکول‌های خارج‌سلولی نورون‌ها حاوی ژنی به نام Arc هستند. این ژن به ایجاد ارتباط بین سلول‌ها کمک می‌کند. موش‌هایی که دستکاری شده بودند تا این ژن را نداشته باشند، مشکلاتی در شکل دادن به حافظه‌ی بلندمدت از خود نشان می‌دادند؛ همچنین چندین اختلال عصبی انسان هم با این ژن مرتبط شناخته شده است.
وقتی شفرد و بوندیک توالی‌های ژنتیکی این ژن را در موش و مگس آنالیز کردند، به این نتیجه رسیدند که با ژنی ویروسی به نام gag مشابهت دارد. رتروویروس‌هایی مثل HIV از پروتئین Gag برای سرهم کردن پوشش‌های محافظتی به نام کپسید استفاده می‌کنند که کارش انتقال ماده‌ی ژنتیک ویروس بین سلول‌ها هنگام عفونت‌زایی است.
وقتی پروتئین Arc زیر میکروسکوپ با رزولوشن بالا مورد مشاهده قرار گرفت، کپسید مشابهی دیده شد که دستورالعمل‌های ژنتیکی (mRNA) را درون خود دارد و Arc را کد می‌کند. سپس این کپسید درون قسمتی از غشا قرار گرفته و به عنوان یک وزیکول خارج سلولی آزاد می‌شود. تاکنون هیچ پروتئین غیرویروسی مشاهده نشده که کپسید بسازد و mRNA را بین سلول‌ها انتقال دهد. این کار از این نظر پیشگامانه است.
ایجاد ارتباطات
نورون‌های حرکتی (که به عضلات دستور حرکت می‌دهند) در مگس‌ها نیز وزیکول‌هایی می‌سازند که حاوی Arc است. با رسیدن این وزیکول‌ها به سلول‌های ماهیچه‌ای، آن‌ها با غشا یکی شده و پروتئین Arc و mRNA را به درون سلول آزاد می‌نمایند. این که سلول با این مولکول‌ها چه کار می‌کند، هنوز معلوم نیست، ولی این را می‌دانیم که مگس‌های فاقد این ژن، ارتباطات عصبی-عضلانی کمتری دارند.
گروه شفرد نیز پدیده‌ی مشابهی را در نورون‌های مغز موش‌ها یافته است. نورون‌هایی که وزیکول‌های خارج سلولی را از دیگر نورون‌ها جذب کرده‌اند، با اولین تحریک شروع به استفاده از Arc mRNA برای پروتئین‌سازی می‌کنند.
دانشمندان فکر می‌کنند این وزیکول‌های حاوی Arc در کمک به نورون‌ها به منظور شکل دادن و از بین بردن ارتباطات با تکوین سیستم عصبی جانور یا تطابق آن با محیط یا حافظه‌ی جدید، ایفای نقش می‌کنند. با این که متغیرهای Arc در موش و مگس مشابه است، ولی به نظر می‌آید این ژن‌ها از رتروویروس‌های جداگانه‌ای و در زمان‌های مختلف به سلول‌های این دو جانور وارد شده‌اند. باید چیزی کاملاً بنیادی راجع به این پدیده وجود داشته باشد که هم در موش و هم در مگس پدیدار شده است.
جستجوهای بیشتر
محققانِ وزیکول‌های خارج سلولی با این نتایج بسیار ذوق‌زده هستند و این، اطلاعات بسیار کم ما را درباره‌ی ماهیت و عملکرد آن‌ها در بدن نشان می‌دهد. در واقع این مطالعات بیشتر از آن که به چیزی پاسخ بدهند، سؤالات فراوانی را به وجود آورده‌اند. این که محرک نورون‌ها برای تولید وزیکول‌های خارج سلولی چیست یا چه مواد دیگری امکان دارد درون آن‌ها باشد، جزو پرسش‌هایی هستند که بی‌صبرانه منتظر پاسخ‌شان هستیم.
شفرد و بوندیک قرار است به تحقیق درباره‌ی Arc ادامه بدهند ولی جالب‌تر برای آن‌ها، اضافه کردن پروتئین‌های دیگر به این لیست می‌باشد. ژنوم انسان حدوداً حاوی ۱۰۰ ژن شبیه gag است که پروتئین‌های کپسیدی می‌سازند. این امکان وجود دارد که این نوع جدید از ارتباط بین سلول‌ها شایع‌تر از چیزی باشد که فکر می‌کنیم. به نظر می‌آید چند ثانیه بیشتر نشده که خط شروع را پشت سر گذاشته‌ایم!
