ينتهي الحمض النووي: أداة مشتركة ، وظيفة مختلفة

٥ فبراير، ٢٠٢٤

ينتهي الحمض النووي: أداة مشتركة ، وظيفة مختلفة

٥ فبراير، ٢٠٢٤

لا جولا ، كاليفورنيا - في كل مرة تقوم فيها الخلية بإصلاح أو تكرار الحمض النووي الخاص بها ، يتم لف الخيط الفردي الناتج بمركب بروتين مخصص. في حقيقيات النوى أو الكائنات الحية التي تحتوي خلاياها على نواة ، يتم التعامل مع هذه الوظيفة بواسطة مركب ثلاثي يسمى بروتين النسخ A (RPA). اكتشف باحثون في معهد سالك للدراسات البيولوجية الآن مركبًا جديدًا يشبه تقنية RPA والذي يستقر على وجه التحديد في نهاية "ذيل" الحمض النووي القصير أحادية السلسلة لكروموسومات الخميرة.

تم الإبلاغ عن النتائج التي توصلوا إليها في النسخة الإلكترونية من الطبيعة البنائية والبيولوجيا الجزيئية، سيساعد العلماء على فهم أفضل للديناميكيات التي تحافظ على نهايات الكروموسومات ، المسماة التيلوميرات ، سليمة.

يقول المؤلف الرئيسي للدراسة: "إن تحديد هذا المركب الجديد الشبيه بـ RPA ، والذي يستهدف منطقة معينة من الجينوم ، يشير إلى أن العديد من المجمعات الشبيهة بـ RPA قد تطورت ، كل منها يقدم مساهمات فردية في الاستقرار الجيني". فيكي لوندبلاد، دكتوراه، أستاذ في مختبر بيولوجيا الخلايا الجزيئية في معهد سالك.

مع كل جولة انقسام خلوي ، تتآكل التيلوميرات - الامتدادات الطويلة من الحمض النووي المتكرر - أكثر قليلاً. وشبه البعض هذا التقصير التدريجي بساعة بيولوجية وراثية تنتهي بمرور الوقت. في الواقع ، عندما تصل التيلوميرات إلى "طول حرج" ، لا يمكن للخلية أن تتكاثر - وهي علامة مميزة للشيخوخة الخلوية.

في خلايا معينة ، مثل الخلايا الجرثومية أو خلايا خميرة الخباز ، والتي تحتاج إلى الانقسام إلى أجل غير مسمى ، يقوم إنزيم يسمى تيلوميراز بإطالة التيلوميرات للتعويض عن الاستنزاف المستمر في نهايات الكروموسوم. في الوقت نفسه ، فإن نشاط التيلوميراز هو الآلية الرئيسية التي من خلالها تحقق خلايا الورم البشرية النمو الخالد.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تبدو النهايات الطبيعية للكروموسومات مثل خيوط مكسورة من الحمض النووي التي صممت آلية إصلاح الخلية لإصلاحها. لقد كان هذا لغزًا طويل الأمد ، لأن إصلاح نهايات الكروموسوم كما لو كانت فواصل مزدوجة الخيط قد يؤدي إما إلى تدهور غير منظم أو اندماج من طرف إلى طرف. مثل هذه الأحداث الإصلاحية مميتة للجينوم ، وفي بعض الأماكن ، يمكن أن تعزز تطور السرطان.

منذ حوالي 10 سنوات ، اكتشف Lundblad أن Cdc13 ، وهو بروتين يربط الحمض النووي التيلومري أحادي السلسلة ، يلعب دورًا رئيسيًا في تيلوميرات خميرة الخباز. لكن وظيفة اثنين من البروتينات المرتبطة بـ Cdc13 ، Stn1 و Ten1 ، ظلت غير واضحة.

عندما بحث أعضاء مختبر Lundblad في بنك بيانات البروتين عن أقارب Stn1 ، قاموا بحفر Rpa2 ، الوحدة الفرعية الوسطى لمجمع RPA. على وجه الخصوص ، يشترك Stn1 و Rpa2 في أوجه التشابه في منطقة تُعرف باسم طية ربط قليل النوكليوتيد / قليل السكاريد أو طية البروتين التي تُستخدم عادةً للتعرف على الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي والارتباط بهما.

بناءً على هذه النتائج ، طورت Lundblad وزملاؤها نموذجًا يتنبأ بأن Cdc13 و Stn1 و Ten1 يجتمعون معًا في نهاية الكروموسومات لتشكيل مركب RPA مخصص للتيلومير أطلقوا عليه اسم مجمع t-RPA.

اختبر طالب الدراسات العليا والمؤلف الأول Hua Gao هذا النموذج ، باستخدام تجارب كيميائية حيوية مفصلة كشفت أن Stn1 و Ten1 يتصرفان تمامًا مثل نظرائهما في مجمع RPA التقليدي. ومع ذلك ، فإن Stn1 و Ten1 لهما نفس الميل للحمض النووي التيلومري أحادي الشريطة مثل Cdc13 ، مما يساعد على ضمان أن هذا المركب يستهدف فقط أطراف الكروموسوم.

وفقًا لـ Lundblad ، تثير هذه النتيجة أسئلة مهمة حول أوجه التشابه البيولوجي المحتملة بين مجمع RPA التقليدي ومركب t-RPA المكتشف حديثًا.

يقول لوندبلاد: "في حين أن مركب RPA التقليدي يعمل في مكان آخر في الجينوم لرفع علامة حمراء لجذب انتباه آلية الإصلاح", "من الغريب أن مركب t-RPA يؤدي الوظيفة المعاكسة تمامًا في نهايات الكروموسوم ، مما يضمن ألا تصبح هذه الأطراف أهدافًا لإصلاح الحمض النووي."

تعمل مجموعة Lundblad حاليًا على توضيح ما يميز أنشطة مجمعي RPA عن بعضهما البعض. ومن بين الباحثين الذين ساهموا أيضًا في هذا العمل باحثة ما بعد الدكتوراه راشيل ب. سيرفانتس ، دكتوراه ، وطلاب الدراسات العليا إدوارد ك. H. Otero.

معهد سالك للدراسات البيولوجية في لا جولا ، كاليفورنيا ، هو منظمة مستقلة غير ربحية مكرسة للاكتشافات الأساسية في علوم الحياة ، وتحسين صحة الإنسان وتدريب الأجيال القادمة من الباحثين. افتتح جوناس سالك ، دكتوراه في الطب ، الذي قضى لقاح شلل الأطفال على مرض شلل الأطفال المسبب للشلل في عام 1955 ، المعهد في عام 1965 بهدية أرض من مدينة سان دييغو وبدعم مالي من مسيرة الدايمز.