گروهی از دانشمندان برای اولین بار موفق به تصویر برداری از فرآیند شکست دو رشته‌ی DNA شدند

http://bionet.ir، بیونت، bionet، دو رشته DNA

آنزیم I-Dmol (بنفش) به صورت اختصاصی به DNA دو رشته ای (زرد و سبز) متصل می‌شود.

 

دانشمندان مرکز ملی تحقیقات سرطان اسپانیا (CNIO) به سرپرستی دکتر Guillermo Montoya روشی را برای ایجاد کریستال‌های زیستی ابداع کرده اند که به کمک آن توانستند برای اولین بار شکست‌های DNA دو رشته ای را مشاهده کنند. آنها همچنین شبیه ساز کامپیوتری را ایجاد کرده اند که می‌تواند این فرآیند را که تنها چند میلیونیوم ثانیه طول می‌کشد برای چشم انسان قابل رویت سازند. این مطالعه ۱۷ آذر در مجله Nature Structural & Molecular Biology به چاپ رسیده است.

در ادامه مطلب همراه بیونت باشید

دکتر Montoya در این مورد اظهار داشت:

" می‌دانیم که پروتئین‌های (آنزیم) اندونوکلئاز مسئول این شکست‌های دو رشته ای هستند اما تاکنون نمی‌دانستیم که این آنزیم دقیقا چطور عمل می‌کند. در این تحقیق ما به تفصیل، پویایی این واکنش پایه زیستی را که به وسیله آنزیم I-Dmol انجام می‌شود تشریح کرده‌ایم. مشاهدات ما می‌تواند به بسیاری از خانواده‌های اندونوکلئاز که به صورت مشابهی عمل می‌کنند تعمیم داده شود."

شکست‌های DNA در بسیاری از فرآیند‌های طبیعی که برای حیات ضروری هستند شامل: جهش زایی، همانند سازی، نوترکیبی و ترمیم، مشاهده می‌شوند. در شاخه زیست شناسی مولکولی نیز آنها می‌توانند به وسیله سنتز به وجود آیند. هنگامی ‌که مکانیسم دقیق به وجود آورنده این شکست‌ها مشخص شد، این دانش می‌تواند برای کاربرد‌های متعدد بیوتکنولوژی مورد استفاده قرار گیرد. این کاربردها می‌توانند شامل تصحیح جهش‌ها، درمان بیماری‌های نادر ژنتیکی و ایجاد ارگانیسم‌هایی با دستکاری ژنتیکی باشد.

یک واکنش با دور کند

آنزیم‌ها سیستم‌های پویای بسیار اختصاصی هستند. عملکرد برش آنها می‌تواند با یک ماشین برش پارچه با طراحی خاص مقایسه شود که تنها هنگامی‌ عمل برش را انجام می‌دهد که قطعه ای از لباس با ترکیب خاصی از رنگ‌ها از جلوی تیغه برش عبور کند.

در این مورد محققان بر روی مشاهده تغییرات ساختاری که در منطقه فعال آنزیم I-Dmol رخ می‌دهد تمرکز کردند. این ناحیه حاوی اسیدهای آمینه ای است که مانند یک تیغه عمل کرده و شکست‌های DNA را ایجاد می‌کند. با تغییر دما و تعادل pH گروه CNIO موفق شدند که واکنش شیمیایی را که به طور طبیعی در کسری از میکروثانیه رخ می‌دهد به مدت ۱۰ روز به تعویق بیاندازند. تحت چنین شرایطی آنها یک فیلم دور کند از کل فرآیند ایجاد کردند.

دکتر Montoya می‌افزاید:

"با وارد کردن کاتیون‌های مگنزیوم (magnesium) توانستیم واکنش آنزیمی ‌را راه انداخته و سپس کریستال‌های زیستی ایجاد کرده و در -۲۰۰ درجه سانتیگراد آنها را منجمد سازیم. بدین صورت توانستیم ۱۸۵ ساختار کریستالی ایجاد کنیم که تمام تغییرات ساختاری رخ داده در هر مرحله از واکنش را نشان دهد."

نهایتا با استفاده از تحلیل‌های کامپیوتری، محققان توانستند هفت مرحله مجزا از فرآیند شکست زنجیره DNA را نشان دهند. دکتر Montoya ابزار داشت:

" این دست آورد بسیار هیجان انگیز است زیرا مشخص شدن این مکانیسم به ما اطلاعاتی را می‌دهد که برای طراحی این آنزیم‌ها و تولید این قیچی‌های زیستی نیاز داریم. این قیچی‌ها ابزار حیاتی برای تغییر در ژنوم هستند."

منبع: Nature Structural & Molecular Biology

  • نویسنده : بهزاد دماوند
  • تاریخ انتشار : ۰۱-۱۰-۹۳