يكشف الباحثون عن آلية إصلاح الحمض النووي

16 مايو 2023 (أخبار Nanowerk) تضيف دراسة جديدة إلى صورة جديدة جذرية ناشئة عن كيفية إصلاح الخلايا البكتيرية باستمرار للأجزاء المعيبة من الحمض النووي الخاص بها. نشرت في المجلة الموبايل (“RNA Polymerase Drives Ribonucleotide Excision DNA Repair in E. كولاي")، يصف التقرير الآلية الجزيئية وراء مسار إصلاح الحمض النووي الذي يقاوم الإدخال الخاطئ لنوع معين من وحدات البناء الجزيئية، الريبونوكليوتيدات، في الرموز الجينية. تتكرر مثل هذه الأخطاء في عملية نسخ التعليمات البرمجية في البكتيريا والكائنات الحية الأخرى. نظرًا لأن الدمج الخاطئ للريبونوكليوتيد يمكن أن يؤدي إلى تغييرات ضارة في كود الحمض النووي (الطفرات) وانكسار الحمض النووي، فقد تطورت جميع الكائنات الحية ليكون لديها مسار إصلاح الحمض النووي يسمى إصلاح استئصال الريبونوكليوتيد (RER) الذي يعمل على إصلاح مثل هذه الأخطاء بسرعة. يقوم إنزيم الدراسة RNAseHII بإصلاح الحمض النووي عن طريق الاعتماد على الإنزيم الذي يقرأ الشفرة الوراثية، بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA بوليميراز)، وقطع (انظر المقص) الحروف البرمجية الموجودة في غير مكانها عندما "يراها" في المادة الوراثية البكتيرية. (© Cell Press) في العام الماضي، نشر فريق بقيادة إيفجيني نودلر، دكتوراه وأستاذ جولي ويلسون أندرسون في قسم الكيمياء الحيوية والصيدلة الجزيئية في جامعة نيويورك لانغون هيلث، تحليلين لإصلاح الحمض النووي في الكائنات الحية E. كولاي الخلايا. ووجدوا أن معظم عمليات إصلاح أنواع معينة من تلف الحمض النووي (الآفات الضخمة)، مثل تلك الناجمة عن الأشعة فوق البنفسجية، يمكن أن تحدث لأن أقسام الكود التالفة تم التعرف عليها لأول مرة بواسطة آلة بروتينية تسمى بوليميراز الحمض النووي الريبي. يقوم بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA) بتشغيل سلسلة الحمض النووي، ويقرأ كود "حروف" الحمض النووي أثناء نسخ التعليمات إلى جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA)، والتي تقوم بعد ذلك بتوجيه عملية بناء البروتين. وجد نودلر وزملاؤه أنه خلال عملية النسخ هذه، يجد بوليميريز الحمض النووي الريبي (RNA) أيضًا آفات الحمض النووي، ومن ثم يعمل كمنصة لتجميع آلة إصلاح الحمض النووي تسمى مجمع إصلاح استئصال النوكليوتيدات (NER). يقوم NER بعد ذلك بقص الحمض النووي المعيب الذي تم العثور عليه واستبداله بنسخة دقيقة. وبدون عمل بوليميراز الحمض النووي الريبوزي (RNA)، يحدث القليل من NER، إن وجد، في البكتيريا الحية. الآن تقدم الدراسة الجديدة في الخلية أول دليل على أن RER، كما هو الحال في مسار NER، يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالنسخ. وجد مؤلفو الدراسة دليلاً على أن الإنزيم الرئيسي المشارك في RER، RNaseHII، يتعاون أيضًا مع بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA) أثناء قيامه بمسح النوكليوتيدات الريبية المدمجة بشكل خاطئ في سلاسل الحمض النووي للخلايا البكتيرية الحية. يقول نودلر، وهو أيضًا باحث في معهد هوارد هيوز الطبي: "لا تزال نتائجنا تلهمنا بإعادة التفكير في بعض المبادئ الأساسية في مجال إصلاح الحمض النووي". "للمضي قدمًا، يخطط فريقنا للتحقيق فيما إذا كان بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA) يقوم بمسح الحمض النووي بحثًا عن جميع أنواع المشاكل ويحفز إصلاح الجينوم على نطاق واسع، ليس فقط في البكتيريا، ولكن في الخلايا البشرية أيضًا."

تقنيات القطع المتطورة

الريبونوكليوتيدات (اللبنات الأساسية للحمض النووي الريبي) وديوكسيريبونوكليوتيدات (مكونات الحمض النووي) هي مركبات مرتبطة ببعضها البعض. عندما تقوم الخلايا بنسخ وبناء سلاسل الحمض النووي في الخلايا البكتيرية، فإنها غالبًا ما تقوم عن طريق الخطأ بدمج ريبونوكليوتيدات في سلاسل الحمض النووي بدلاً من ديوكسي ريبونوكليوتيدات لأنها تختلف بذرة أكسجين واحدة فقط، كما يقول مؤلفو الدراسة. في الخلايا البكتيرية، من المعروف أن DNA بوليميراز III يرتكب حوالي 2,000 خطأ من هذا القبيل في كل مرة ينسخ فيها المادة الوراثية للخلية. للحفاظ على سلامة الجينوم، تتم إزالة الجزء الأكبر من الريبونوكليوتيدات في غير مكانها بواسطة مسار RER، ولكن كان السؤال الرئيسي هو كيف يجد RNaseHII آفات الريبونوكليوتيدات النادرة نسبيًا وسط "محيط" من رموز الحمض النووي الخلوي السليم بهذه السرعة. كما فعلوا في دراساتهم عام 2022، استخدم الباحثون قياس الطيف الكتلي الكمي والتشابك بين البروتين والبروتين في الجسم الحي لرسم خريطة المسافات بين البروتينات المرتبطة كيميائيًا، وبالتالي حددوا الأسطح الرئيسية لـ RNaseHII وRNA بوليميراز أثناء تفاعلهما في الخلايا البكتيرية الحية. وبهذه الطريقة حددوا أن معظم جزيئات RNaseHII تقترن ببوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA). بالإضافة إلى ذلك، استخدموا المجهر الإلكتروني المبرد (CryoEM) لالتقاط الهياكل عالية الدقة لـ RNaseHII المرتبطة ببوليميراز RNA للكشف عن تفاعلات البروتين البروتين التي تحدد مجمع RER. علاوة على ذلك، فإن التجارب الجينية الموجهة البنية والتي أضعفت تفاعل بوليميراز الحمض النووي الريبوزي / RNaseHII أضرت بـ RER. يقول مؤلف الدراسة الأولى Zhitai Hao، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر نودلر: "يدعم هذا العمل نموذجًا يقوم فيه RNaseHII بمسح الحمض النووي بحثًا عن النيوكليوتيدات الريبية في غير مكانها عن طريق الركوب على بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA) أثناء تحركه على طول الحمض النووي". "هذا العمل حيوي لفهمنا الأساسي لعملية إصلاح الحمض النووي وله آثار سريرية بعيدة المدى."

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
• شراء وبيع الأسهم في شركات ما قبل الاكتتاب مع PREIPO®. الوصول هنا.
• المصدر https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=63002.php