چگونه DNA خود را از آسیب حاصل از نور UV محافظت می کند

در هفته ای که مجمع جراحان آمریکا یک گزارش ۱۰۱ صفحه ای در مورد خطرات سرطان پوست چاپ کرده اند، محققان دانشگاه ایالت مونتانا، مقاله ای در مورد "پاسخ DNA، زمانی که در معرض نور فرا بنفش قرار می گیرد" منتشر کردند. این یافته ها دانش پایه در مورد آسیب DNA به وسیله اشعه UV موجود در نور خورشید را بهبود می بخشد. این آسیب می تواند منجر به سرطان پوست، پیر شدن، و بعضی بیماری های چشمی شود.

Bern Kohler پروفسور MSU در دپارتمان شیمی و بیوشیمی و یکی از نویسندگان این مقاله می گوید:

" مقاله ما دانش پایه در مورد پاسخ DNA به پرتو UV را بهبود می بخشد. در این تحقیق، ما وقایع ابتدایی پس از جذب انرژی پرتوUV توسط DNA را مشاهده کردیم. این وقایع مشخص میکنند که آیا DNA آسیب دیده است یا خیر."

DNA همانند یک نردبان مارپیچ بوده دستورالعمل های ژنتیکی منحصر به هر فرد را دارا می باشد. DNA به طور معمول در مقابل اشعه فرا بنفش به شدت پایدار می باشد اما این پرتو ها گاهی منجر به جهش می شوند. قرار گرفتن در معرض پرتو UV عامل عمده ابتلا به سرطان پوست می باشد و در سال حدود ۵ میلیون مورد ابتلا به سرطان پوست  و ۹۰۰۰ مورد مرگ به این دلیل تنها در آمریکا گزارش شده است، اما اگر DNA به راحتی آسیب ببیند این تعداد می توانند بسیار افزایش یابد.

Kohler می گوید:

" در واقع   UVبسیار خطرناک می باشد در حالی که DNA ما خیلی کمتر از چیزی که انتظار می رود آسیب می بیند. در تکامل اولیه زندگی بر روی زمین زمانی که لایه اوزون وجود نداشت میزان UV به مقدار قابل توجهی زیاد تر بوده و DNA به عنوان عامل اصلی حیات از بین نرفته است. ما در پی شناسایی مکانیسم مولکولی مقاومت DNA نسبت به آسیب بر اثر تابش UV هستیم."

در مقاله ای که در ۲۸ جولای در مجله علمی "Proceedings of the National Academy of Sciences" به چاپ رسیده است، Kohler و همکارانش از MSU، یوتا و ایتالیا چگونگی مقابله سریع DNA در برابر تابش نور UV را شرح داده اند.

به سرعتی که برای چشم قابل دیدن نمی باشد، نور UV موجب انتقال الکترون از یک باز به باز دیگر در مارپیچ DNA می شود. یک باز کوچکترین واحد ساختاری رمز ژنتیکی می باشد، مولکول کوچکی که یک ساختار یگانه در نردبان DNA ایجاد میکند.

در یک سلول خورشیدی نسل جدید، نور، الکترون ها را نیز منتقل می کند، اما در DNA محققان مشاهده کردند که الکترون منتقل شده در کسری از نانو ثانیه به محل اولیه خود باز می گردد. این حرکت نوسانی الکترون چگونگی پایدار ماندن DNA را توضیح می دهد. همچنین، محققان متوجه شدند که الکترون منتقل شده می تواند برای ترمیم آسیب DNA نیز به کار رود به گونه ای که مشخص کند چه پروتئین های ترمیمی برای مقابله با آسیب UV وارد عمل شوند.

این یافته ها جدید ترین نتایج ۱۵ سال تحقیق Kohler در زمینه اتفاقات ایجاد شده بر روی  DNA هنگام جذب نور UV را می باشد.

Kohler می گوید:

"این یافته به کمک ساختن دستگاه لیزر مادون قرمز به وسیله Yuyuan (Tom) Zhang که متخصص اسپکتروسکوپی فوق سریع و محقق تحصیلات تکمیلی پس از دکتری در MSU و نویسنده اول مقاله PNAS است، امکان پذیر شد."

Zhang حدود دو سال پیش به MSU آمده اولین کارش ساختن دستگاهی بوده که اولین نمونه در مونتانا و تنها گونه کاربردی در دنیا می باشد. دستگاه پالس های بسیار کوتاه نور فرابنفش را به نمونه های DNA شلیک می کند، سپس لرزش های ایجاد شده در DNA را اندازه گیری می کند. لرزش ها بسیار سریع می باشند به گونه ای که Kohler سرعت آن ها را به جای نانو ثانیه به فمتو ثانیه تشبیه می کند. یک فمتو ثانیه یک میلیونیوم یک نانو ثانیه می باشدو یک نانو ثانیه یک میلیاردیوم یک ثانیه می باشد.

Kohler می گوید با بررسی این لرزش ها، تیم تحقیقاتی موفق به شناسایی انتقال یک الکترون از یک باز در یک رشته DNA به باز مجاور خود در همان رشته در زمان تابش نور UV شدند. او اضافه می کند که مولکول ها به طور ثابت در حال لرزش می باشند و جذب نور منجر به لرزش های بیشتری می شود. حذف و یا اضافه کردن یک الکترون در مولکول، منجر به تغییرات نوع لرزش می شود که به وسیله گروه MSU در آزمایشگاه شناسایی شده است.

دستگاهی که آن ها به کار برده اند بیشتر یک اتاق را در ساختمان شیمی و بیو شیمی MSU اشغال کرده است. این دستگاه شامل جعبه های سیاه، آینه ها، تیغه های ثابت، لوله های پلاستیکی ظریف، و چیزی شبیه یک آکواریوم می باشد که هر جزع کارایی خاصی داشته و بر روی میز های فلزی ثابت شده اند. به عنوان مثال تیغه های فلزی، پرتو لیزی را مهار می کنند. آینه ها، نور را به سمت آکواریوم که حاوی نمونه DNA می باشد منعکس می کنند. هوای داخل آکواریوم خشک تر از یک کویر بوده فاقد عوامل مداخله گر مانند بخار آب و دی اکسید کربن می باشد.

Zhang میگوید سه ماه طول کشیده تا این دستگاه را بسازد.Kohler می گوید این دستگاه برای مطالعه DNA حیاتی می باشد و تنها برای دانشجویان MSU و افراد آموزش دیده قابل استفاده می باشد.

منبع: PNAS

  • نویسنده : سامان میلانی زاده
  • تاریخ انتشار : ۰۹-۰۷-۹۳
  1. حسن گفت:

    چگونه در برابر اشعه فرابنفش از DNAخود محافظت کنیم؟؟لطفا جواب بدید

  2. myt گفت:

    سلام
    مطلب جالبی بود
    قلت عملاعی و نوشتاری، دستوری ظیاد داره
    و از نظر ترجمه یه نظر میرسه میشد بهتر باشه
    ممنون