هنگامی که مشکلی در حین تکثیر DNA پیش می‌آید، سلول‌ها با نسخه 911 خود تماس می‌گیرند تا فرآیند را متوقف کنند و مشکل را برطرف کنند – ایمنی شکستی که برای حفظ سلامت و جلوگیری از بیماری بسیار مهم است.
اکنون، دانشمندان مؤسسه Van Andel و دانشگاه راکفلر برای اولین بار نشان داده‌اند که چگونه یک قطعه کلیدی از این فرآیند تعمیر – که به طور مناسب گیره ایست بازرسی DNA 911 نامیده می‌شود – در محل آسیب DNA به کار گرفته می‌شود. این یافته ها، امروز در زیست شناسی ساختاری و مولکولی طبیعتبینش های جدیدی را در مورد روشی که سلول ها تضمین می کنند دستورالعمل های ژنتیکی به درستی از یک نسل از سلول ها به نسل بعدی منتقل می شود، روشن می کند. این پروژه توسط نویسندگان همکار مطالعه، Huilin Li، Ph.D. از VAI، و Michael E. O’Donnell، Ph.D. از دانشگاه راکفلر و موسسه پزشکی هاوارد هیوز هدایت شد.
لی گفت: “آسیب DNA می تواند عواقب شدیدی داشته باشد، از جمله سرطان و سایر بیماری ها. به همین دلیل، سلول های ما کنترل و تعادل زیادی برای اطمینان از یکپارچگی DNA دارند.” “ساختار با وضوح بالا ما از گیره ایست بازرسی DNA 911 در حالی که با مولکولی که آن را روی رشته DNA بارگذاری می کند در تعامل است، نگاهی دقیق به فرآیند ضروری ترمیم DNA به ما می دهد. امیدواریم بتوان از این بینش ها در جهت توسعه جدید استفاده کرد. استراتژی های درمانی برای بیماری های مرتبط با آسیب DNA.”
هر روز میلیاردها سلول در بدن انسان از طریق تقسیم سلولی جایگزین می شوند، فرآیندی که طی آن یک سلول به دو قسمت تقسیم می شود. این عملکرد اساسی باعث رشد و تسهیل نگهداری بافت هایی مانند پوست و ماهیچه می شود. بخش مرکزی این سیستم تکثیر DNA است که در آن کتابچه راهنمای ژنتیکی ما به دقت تکثیر می شود تا اطمینان حاصل شود که هر سلول یک کپی دقیق دارد.
آسیب DNA می تواند ناشی از اشتباهات در این فرآیند یا از طریق عوامل دیگری باشد که مستقیماً به DNA آسیب می زند، مانند قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش خورشید یا مواد سرطان زا مانند دود تنباکو. هنگامی که آسیب رخ می دهد، سلول ها دارای سیستم های واکنش اضطراری هستند تا یا تا زمانی که مشکل برطرف شود، تکثیر را متوقف کنند یا سلول را بکشند، بنابراین از انتقال اطلاعات نادرست جلوگیری می کنند.
در اینجاست که گیره ایست بازرسی DNA 911 وارد می شود. هنگامی که آسیب DNA تشخیص داده می شود، گیره حلقه ای شکل روی DNA بارگذاری می شود و به محل خطا منتقل می شود. هنگامی که به آنجا رسید، سیگنالی برای توقف تقسیم سلولی ارسال می‌کند و در عین حال مولکول‌های ترمیم‌کننده دیگر را برای حذف DNA آسیب‌دیده و جایگزینی آن با یک توالی اصلاح‌شده، پرچم‌گذاری می‌کند.
این ساختار با استفاده از میکروسکوپ‌های کریو الکترونی VAI (cryo-EM) تعیین شد که به دانشمندان اجازه می‌دهد ساختارهای مولکولی را در سطح اتمی تجسم کنند. در مورد گیره ایست بازرسی DNA 911، cryo-EM نیز یک شگفتی را نشان داد: به جای بارگیری روی DNA از انتهای 3′ (یا “سه اول”) مانند سایر گیره های DNA شناخته شده، گیره 911 بر روی DNA از بارگذاری می شود. انتهای مخالف، انتهای 5′ (“پنج اول”) نامیده می شود. این یافته جدید و غیرمنتظره آنچه را که در مورد تکثیر DNA می دانیم تغییر شکل می دهد و زمینه را برای مطالعات بیشتر در این زمینه فراهم می کند.
سایر نویسندگان مطالعه Fengwei Zheng، Ph.D. از VAI هستند. و Roxana E. Georgescu، Ph.D.، و Nina Y. Yao، Ph.D.، از دانشگاه راکفلر. داده‌های Cryo-EM با همکاری Cryo-EM Core VAI و مجموعه میکروسکوپ پیشرفته کریو الکترونی دیوید ون اندل جمع‌آوری شد.
منبع داستان:
مواد ارائه شده توسط موسسه تحقیقاتی وان آندل. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.