عصاره زندگی در DNA دو رشته‌ای

حلقه‌ای از ۶ پروتئین که تحت عنوان هلیکاز شناخته می‌شوند در اطراف DNA و به‌خصوص در اطراف نقطه‌ای به نام origin DNA قرارگرفته‌اند. هرکدام از ۶ پروتئین رنگ خاص خود رادارند که همراه حلقه DNA در مرکزشان در شکل دیده می‌شوند.

در ادامه همراه بیونت باشید

برای سال‌ها، دانشمندان سردرگم بودند که چه چیزی DNA دو رشته‌ای درهم‌تنیده را از هم باز می‌کند تا ۲ رشته آن از هم جداشده و آماده تکثیر باشند. فهم این موضوع می‌تواند کلید درک نحوه تکثیر ارگانیسم‌های سالم و سرطانی به‌منظور حفظ بقای آن‌ها باشد.

گروهی از دانشمندان USC، معتقد بودند این معما را حل کرده‌اند. تکثیر توسط حلقه‌ای از پروتئین‌ها که در origin DNA به آن متصل می‌شوند انجام می‌شود. این حلقه چسبیده به رشته DNA قرار می‌گیرد و باعث باز شدن ۲ رشته از هم و شروع تکثیر می‌شود.

تمامی این کارها در مقیاس نانو اتفاق می‌افتد که با چشم غیرمسلح برای ما قابل‌رؤیت نیست. اندازه یک‌رشته DNA حدود ۱ نانومتر است و این مقدار آن‌قدر کوچک است که ضخامت یک تار مو برابر ۱۰۰۰۰۰ رشته DNA است.

محققان بامطالعه ویروس سرطانی SV40 به کشفیات جدیدی دست یافتند. این ویروس، تکثیر DNA را توسط حلقه‌ای از پروتئین‌ها به نام هلیکاز انجام می‌دهد که این کار را به تقلید از حلقه‌های پروتئینی مسئول تکثیر ژنتیکی در سلول‌های سالم انجام می‌دهد

این یافته‌ها در تاریخ ۶ دسامبر در ژورنال eLife منتشرشده است.

فهم مکانیسم باز شدن origin DNA به ما اجازه می‌دهد تا یک فرایند اساسی دخیل در تکثیر ژنتیکی را یاد بگیریم.

پروفسور Xiaojiang Chen (پروفسور علوم بیولوژیک و شیمی در دانشگاه USC و مدیر کالج مرکزی نانو بیو فیزیک) می‌گوید:

دانشی که ما به دست آورده‌ایم، ممکن است در آینده برای اختراعات و فرایندهای متوقف کننده تکثیر سلول‌های ویروسی و سرطانی کاربرد داشته باشد.

کپی‌های زیراکسی

هنگامی‌که origin DNA باز می‌شود، ۲ رشته DNA به رشته‌های جدا از هم تقسیم می‌شوند.

Chen توضیح داد که:

این رشته‌های DNA بعداً به‌عنوان الگویی برای تکثیر رشته مقابل استفاده می‌شوند که این کپی DNA مادری است که به‌محض اینکه تکثیر تکمیل شد، یک DNA دو رشته‌ای تبدیل به ۲ کپی کاملاً مشابه از خودش می‌شود.

Chen افزود:

تکثیر DNA برای وراثت و بقا حیاتی است.

موضوع بالا را مرکز سرطان‌شناسی دانشکده Keck دانشگاه USC هم تائید کرده است.

باز شدن origin DNA یک مرحله بسیار ضروری برای تکثیر DNA در سلول‌های ما و برخی سلول‌های توموری و ویروسی است.

 

چرا origin DNA این‌قدر مهم است؟

سکانس DNA نرمال دارای نوکلیوتیدهای A,T,C,G است که سهم کم‌وبیش برابری در سکانس DNA دارند اما origin DNA، نسبت به‌جاهای دیگر A و T بیشتری دارد.

برای انجام تکثیر، دانشمندان از هلیکاز به‌دست‌آمده از آنتی‌ژن توموری بزرگ استفاده کردند که این آنتی‌ژن از ویروس SV40 به دست آمد که با سرطان‌های مغز و استخوان در انسان مثل مزوتلیوما و لنفوما ارتباط دارد.

۶ پروتئین این آنتی‌ژن توموری بزرگ تشکیل هلیکاز می‌دهند که عملکرد هلیکاز سلول‌های نرمال را تقلید می‌کند.

دانشمندان تصویری ۳ بعدی از ساختار اتمی هلیکاز توسط کریستالوگرافی به‌وسیله X-RAY به دست آوردندکه این تکنیک کریستالوگرافی برای مطالعه بیومولکول های با ابعاد نانو یا ساختارهای دیگر در سطح اتم بکار می‌رود.

Chen گفت:

تصاویر آشکار کردند که پروتئین‌های احاطه‌کننده DNA به آن متصل شده‌اند سپس اتصالشان مثل منگنه محکم می‌شود تا اینکه باند بین ۲ رشته می‌شکند و origin DNA باز می‌شود.

Chen گفت:

اگرچه دانشمندان از ویروس‌های سرطانی برای مطالعه تکثیر استفاده می‌کنند اما سلول‌های سالم هم به روش مشابهی تکثیر می‌یابند.

 

در صورت تمایل می‌توانید مقاله کامل این مطلب را به زبان انگلیسی از لینک منبع مشاهده نمایید، اگر مقاله رایگان نبود از بخش دانلود رایگان مقالات، مقاله کامل را به صورت PDF دریافت کنید.

 

منبع: eLife

  • نویسنده : پویا مجیدی
  • تاریخ انتشار : ۳۰-۱۰-۹۵