حل لغز طي الـ RNA: عندما تتعثر خوارزميات التنبؤ أمام مرونة شفرة الحياة

بقلم: أ.د.إيهاب محمد زايد

رئيس قسم بحوث دراسة الخلية بمعهد بحوث المحاصيل الحقلية – مركز البحوث الزراعية

في الوقت الذي أبهرت فيه تقنيات الذكاء الاصطناعي العالم بقدرتها الفائقة على حل معضلة طي البروتين (Protein Folding) بدقة متناهية، ظل جزيء الحمض النووي الريبوزي (RNA) يمثل اللغز الأعتى والصخرة التي تتحطم عليها الخوارزميات التنبؤية. والتنبؤ بالبنية والتشكل الفضائي للـ RNA يُعد أداة ذات قيمة علمية وظيفية هائلة للعلماء والباحثين؛ إذ إن شكل الجزيء ثلاثي الأبعاد هو الموجه الرئيسي لوظيفته البيولوجية والتنظيمية داخل الخلية.

وعلى عكس البروتينات ذات البنى الأكثر استقرارًا، فشلت نماذج الذكاء الاصطناعي التقليدية حتى الآن في كسر شفرة طي الـ RNA. إلا أن فريقًا بحثيًا في معهد الجينوم التكاملي (Innovative Genomics Institute – IGI) أحرز مؤخرًا إنجازًا فارقًا وتقدمًا ملموسًا في التغلب على العقبتين الرئيسيتين اللتين يعاني منهما هذا المجال: محدودية البيانات التركيبية المتاحة، وقدرة الـ RNA الفريدة على اتخاذ أشكال وهيئات فراغية متعددة.

تتجلى أبعاد هذا التحدي العلمي والحلول المبتكرة في محورين جوهريين:

• تجاوز ندرة البيانات التركيبية: تُعد قواعد البيانات الخاصة بالأشكال ثلاثية الأبعاد المحددة تجريبيًا للـ RNA ضئيلة جدًا مقارنة بالبروتينات. وتغلب فريق الـ IGI على هذه العقبة عبر تطوير استراتيجيات حاسوبية متقدمة تعتمد على التعلم المدمج وإعادة استغلال البيانات الجينية والتطورية لتغذية الخوارزميات.

• فك معضلة التحول وتعدد الأشكال (Conformational Flexibility): لا يتخذ جزيء الـ RNA شكلًا ثابتًا واحدًا، بل يتميز بالمرونة العالية والقدرة على تغيير هيئته الفراغية استجابةً للبيئة الخلوية والمستحثات الحيوية. وقدم الفريق نماذج قادرة على التنبؤ بالحالات الديناميكية الممكنة للـ RNA بدلًا من الاقتصار على شكل استاتيكي واحد.

إن هذا التقدم في التنبؤ بتركيب الـ RNA يحمل انعكاسات مباشرة على علوم البيولوجيا الجزيئية وأبحاث دراسة الخلية النباتية والزراعية؛ فالعديد من جزيئات الـ RNA غير المشفرة (Non-coding RNAs) تلعب أدوارًا حاسمة في تنظيم التعبير الجيني، وتوجيه استجابات المحاصيل الحقلية للإجهادات البيئية والمناخية، وتنظيم نمو الأنسجة.

وفي هذا الصدد، تتجلى التطبيقات الواعدة لهذه الثورة الحاسوبية في منظومتنا البحثية بمركز البحوث الزراعية عبر:

1. فهم آليات التنظيم الأبيجيني: التنبؤ بالبنية الفراغية لجزيئات الـ RNA المنظمة للتعبير الجيني تحت ظروف الجفاف والملوحة في المحاصيل الاستراتيجية.
2. تصميم أدوات جزيئية دقيقة: التنبؤ الدقيق بتركيب الـ gRNA المستخدم في تقنيات التحرير الجيني (CRISPR) لزيادة كفاءة استهداف الجينات المرغوبة.
3. تطوير المبيدات الحيوية القائمة على الـ RNAi: فهم الثبات التركيبي لجزيئات الـ RNA المستخدمة في تثبيط الآفات والأمراض النباتية لضمان كفاءتها الميدانية.

إن كسر حاجز التنبؤ بتركيب الـ RNA يمثل الجسر الجديد نحو بيولوجيا جزيئية أكثر دقة. والتكامل بين نماذج الذكاء الاصطناعي المتقدمة وعلوم الخلية يفتح آفاقًا غير مسبوقة لتطوير حلول طبية وزراعية تستند إلى الفهم العميق لمرونة شفرة الحياة.

🔹 تابعونا على قناة الفلاح اليوم لمزيد من الأخبار والتقارير الزراعية.
🔹 لمتابعة آخر المستجدات، زوروا صفحة الفلاح اليوم على فيسبوك.