محولات الشكل الجزيئي

اكتشف فريق UNM أن البروتينات يمكن أن تنتقل من قراءة الحمض النووي إلى إصلاحه ، مشيرة إلى الطريق نحو علاجات جديدة للسرطان

يقيمون داخل كل من خلايانا، يعمل حمضنا النووي ككتاب من الوصفات لصنع البروتينات. ولكن إذا كانت الوصفة خاطئة ، فماذا تفعل الخلية؟

اكتشف Peng Mao ، دكتوراه ، وفريقه سلسلة معقدة من الأحداث التي تستخدمها الخلايا لإصلاح حمضنا النووي أثناء قراءة الوصفات. نشر الفريق دراستهم في طبعة 20 يوليو على الإنترنت من وقائع الاكاديمية الوطنية للعلوم. يمكن أن تؤدي النتائج التي توصلوا إليها إلى تحسين علاجات السرطان.

يوضح ماو ، الأستاذ المساعد في قسم الطب الجزيئي بجامعة نيو مكسيكو ، أن كل خلية من خلايانا تحتوي على بروتينات تمكنها من تنفيذ مهامها. يقوم الحمض النووي بتشفير الوصفات لجميع هذه البروتينات في درجات هيكلها الذي يشبه السلم.

ولكن ، كما يقول ماو ، "الحمض النووي ليس مستقرًا كما كان يعتقد الناس في الأصل. يمكن أن يتلف - بعبارة أخرى ، تعديل كيميائي ".

تستخدم الخلايا عدة طرق مختلفة لإصلاح الضرر. درس ماو وفريقه ، الذي يضم علماء في UNM وفي مختبره السابق في جامعة ولاية واشنطن ، إحدى هذه الطرق ، والتي تسمى إصلاح الحمض النووي المقترن بالنسخ.

النسخ هو الخطوة الأولى في العملية التي تستخدمها الخلايا لترجمة شفرة الحمض النووي إلى بروتينات. داخل الفضاء الصغير لنواة الخلية ، يلتف الحمض النووي بشكل معقد على نفسه. لصنع بروتين ، يجب أن تفكك الخلية وتفصل قسم الحمض النووي الذي يحتوي على تسلسل الجين - الوصفة - لهذا البروتين.

في عملية النسخ ، تنتقل مجموعة من البروتينات تسمى بوليميراز الحمض النووي الريبي على طول الحمض النووي المنفصل والمفكك ، وتقوم بفك تشفير الجينات وبناء الجزيئات المقابلة التي تسمى الرنا المرسال. ثم ينتقل Messenger RNA إلى الهياكل التي تصنع البروتين في الخلية.

أثناء النسخ ، سيتوقف بوليميراز الحمض النووي الريبي إذا واجه قسمًا تالفًا من الحمض النووي. "[إنه] مثل قطار يتحرك على القضبان ،" يقول ماو. "إذا كان لديك ضرر ، فسيؤدي ذلك إلى إعاقة حركة القطار."

اكتشف فريق ماو تسلسلًا مصممًا للأحداث الخلوية يعمل على إصلاح تلف الجين لتحريك قطار بوليميراز RNA مرة أخرى.

ينتقل بروتين يسمى CSB إلى بوليميراز الحمض النووي الريبي المتوقف ويرتبط به ، مما يؤدي إلى إزاحة زوج من البروتينات تسمى SPT4 / SPT5. عندما ترتبط هذه البروتينات بـ RNA polymerase ، فإنها تساعدها على التحرك على طول الحمض النووي أثناء النسخ الجيني الطبيعي. عندما يتم إزاحتها ، تتوقف بوليميراز الحمض النووي الريبي.

يغير إطلاق SPT4 / SPT5 شكل بوليميراز الحمض النووي الريبي ، مما يسمح لبروتينات إصلاح الحمض النووي بالارتباط به. مع بروتينات إصلاح الحمض النووي ، ينتقل بوليميراز الحمض النووي الريبي من النسخ إلى الإصلاح. بمجرد إصلاح الحمض النووي ، يمكن لـ RNA polymerase استئناف نسخه.

ماو حريص على الإشارة إلى أن العلماء لا يعرفون حتى الآن كيف يتغير بوليميراز الحمض النووي الريبي من وضع إصلاح الجينات إلى وضع النسخ. هذه منطقة يود هو وفريقه دراستها. لكن معرفة المزيد عن رقصة البروتينات الخلوية هذه ، كما يقول ماو ، يمكن أن تساعد في جعل ترسانة أدوية السرطان الموجودة لدينا أكثر فاعلية.

يوضح ماو أنه من خلال تثبيط إصلاح الحمض النووي المقترن بالنسخ ، من الممكن توعية الخلايا السرطانية بالعلاج الكيميائي والعلاج الإشعاعي ، اللذين يعملان عن طريق إحداث كميات كبيرة من تلف الجينات السامة.

يقول ماو: "إذا كان لديك آليات إصلاح قوية مقترنة بالنسخ وأيضًا مسارات أخرى لإصلاح الحمض النووي". "سيعطي ذلك الخلايا السرطانية ميزة للبقاء على قيد الحياة." لذا فإن منع الخلايا السرطانية من استخدام إصلاح الحمض النووي المقترن بالنسخ يمكن أن يجعلها أكثر عرضة للأدوية والإشعاع.

يقول ماو إن فهم كيف تساعد البروتينات المختلفة أو تعيق عملية إصلاح الحمض النووي هذه سيساعد في التحكم في كيفية استجابة الخلايا السرطانية للعلاج الكيميائي والعلاج الإشعاعي.

يقول ماو عن اكتشاف فريقه: "نحن متحمسون للغاية". "هذا يعطينا الكثير من التشجيع. لا يزال هناك الكثير من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها ، حتى في هذا المسار المحدد ".

-

بينغ ماو ، دكتوراه ، هو أستاذ مساعد في قسم الطب الباطني ، قسم الطب الجزيئي ، في كلية الطب بجامعة نيو مكسيكو.

"دور Rad26 على نطاق الجينوم في تعزيز إصلاح ختان النيوكليوتيدات المقترنة بالنسخ في كروماتين الخميرة"نُشر في 20 يوليو 2020 ، طبعة على الإنترنت من وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم. هذا العمل هو تعاون بين كلية العلوم البيولوجية الجزيئية ومركز البيولوجيا التناسلية في جامعة ولاية واشنطن وقسم الطب الباطني ، برنامج علم الأورام الخلوية والجزيئية ، في مركز السرطان الشامل بجامعة نيو مكسيكو. المؤلفون هم: Mingrui Duan، PhD؛ كاثيريسان سيلفام ، دكتوراه ؛ جون جي ويريك ، دكتوراه ؛ وبنغ ماو ، دكتوراه.

دعم المعهد الوطني للسرطان التابع للمعاهد الوطنية للصحة البحث الوارد في هذا المنشور تحت رقم الجائزة P30CA118100 ، الباحث الرئيسي: شيريل ويلمان ، دكتوراه في الطب. المحتوى هو مسؤولية المؤلفين فقط ولا يمثل بالضرورة وجهات النظر الرسمية للمعاهد الوطنية للصحة.