مکانیسم غیر معمول سنتز DNA، دلیلی بر جهش های ژنتیکی





به گزارش پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی، محققان جزئیاتی را کشف کردند که توضیح می دهد سلول ها چگونه شکستگی های دو رشته DNA (نوعی تخریب ویران کننده DNA) را ترمیم می کنند.

این محققان دریافتند در زمانی که دو رشته DNA توسط اکسیداسیون، تابش یونیزه کننده، اشتباهات همانند سازی و محصولات متابولیک خاص شکسته می شود، سلول ها با به کار گیری کروموزوم های مشابه ا ی و از طریق مکانیسم ای که شامل هر دو انتهای شکسته مولکول می باشد، به ترمیم شکاف ایجاد شده می پردازند. برای ترمیم یک کروموزوم شکسته ای که یک انتهای خود را از دست داده است، شکل منحصر به فردی از یک ماشین همانند سازی DNA به عنوان یک استراتژی لاعلاج برای بقاء سلول آرایش می یابد.
دانشجویان فارغ التحصیل این تیم تحقیقاتی زیر نظر Anna Malkova (استاد زیست شناسی دانشگاه IUPUI) و Kirill Lobachev (استاد زیست شناسی پژوهشگاه علوم جرجیا) مشغول به کار بودند.
Malkova می گوید: ما قبلا نشان داده بودیم که در مقایسه با روش معمول ساخت DNA، نرخ جهش های ایجاد شده با شکست های همانند سازی، 1000 برابر بیشتر است، اما هرگز نمی دانستیم چرا؟
آزمایشگاه Lobachev از تکنیک آنالیز برش – لبه (cutting-edge) و تجهیزات در دسترس استفاده کرد و این کار به محققین این اجازه را داد تا درون سلول مخمر را ببینند و فرایند ترمیم DNA شکسته شده را در زمان های مختلف فریز کنند. آنها متوجه شدند که این الگوی ترمیم DNA مانند چنگال همانند سازی سنتی (ناحیه Y شکل مولکول DNA در حال همانند سازی) نیست و در عوض از یک ساختار حباب مانند برای سنتز رشته دراز قطعه حذف شده استفاده می کند. این ساختار حباب مانند پیش از این در سلول های یوکاریوتی هرگز مشاهده نشده بود.
در سال 1958 و کمی بعد از کشف ساختار DNA، مزلسون و استال نشان دادند که سنتز سنتی DNA (که در طول فاز S از چرخه سلولی رخ می دهد) بصورت نیمه حفاظتی می باشد. آنها کشف کردند که دو مارپیچ دورشته ای از DNA از یک مارپیچ دو رشته ای ایجاد می شود که هر کدام از این دو رشته ای های جدید شامل یک رشته DNA اصلی و یک رشته جدید است.
Malkova می گوید: ما نشان دادیم که همانند سازی القاء شده با شکست، با همانند سازی DNA در طول فاز S متفاوت است وبجای اینکه با چنگال همانند سازی نرمال انجام گیرد، با مهاجرت حباب انجام می شود که در نهایت منجر به سنتز حفاظتی DNA و افزایش جهش زایی می شود. این همانند سازی ها منجر به ناپایداری های ژنتیکی و تشکیل تومور می شوند.
در طول همانند سازی القاء شده توسط شکست، یک انتهای شکسته شده DNA با توالی مشابه اش جفت می شود. همانند سازی در روش غیر معمول حباب مانند، پیش می رود سپس صد ها کیلو باز از کپی های DNA از دهنده DNA از طریق تلومر در انتهای کروموزوم بوجود می آید. سنتز می تواند کل بازوی یک کروموزوم را در بر بگیرد و تنها شامل وصله های کوچک نمی شود.
الگوی حباب شکل همانند سازی DNA در سلول های که تقسیم نمی شوند ( وضعیتی که بیشتر سلول های بدن دارا می باشند) هم می تواند رخ دهد که این نوع از همانند سازی یک راه بالقوه برای تشکیل سرطان است.
حباب همانند سازی القاء شده با شکست یک دنباله دراز تک رشه ای دارد که موجب رخداد جهش می شود. دنباله تک رشته ای احتمالا مسئول نرخ بالای جهش است زیرا با فرار سایر مکانیسم های ترمیم (که به سرعت خطا را در سنتز DNA کشف و تصحیح می کنند) می تواند جهش ها را افزایش دهد.
موقعی که این جهش تبدیل به سرطان و سایر بیماری ها می شود چیزی که بنظر در حال رخ دادن است، شیوع ناپایداری است که مکانیسم های رخداد این شیوع نیز نامشخص است.


منبع : Vimb