سلول‌ها چگونه از تکثیر مضر DNA جلوگیری می‌کنند؟

به گزارش مجله خبری نگار،تحقیقات نشان می‌دهد شکست در صدور مجوز تکثیر DNA می‌تواند سلول‌ها را بکشد یا آن‌ها را سرطانی کند. این یافته می‌تواند به رویکرد علمی متفاوتی درباره سلامت و بیماری در سلول‌ها بیانجامد.

بر اساس مطالعه جدیدی که اخیرا در مجله Molecular Cell منتشر شده است، محققان متوجه شدند که همان پروتئینی که DNA را برای همانندسازی آماده می‌کند بر فرآیند همانند سازی آن‌ها کنترل دارد، بنابراین این پروتئین می‌تواند یک معمای دیرینه را در زیست شناسی حل کند.

سلول‌های انسان و سایر موجودات تکامل یافته، برای تضمین تکثیر دقیق ژنوم قبل از تقسیم آن‌ها، با استفاده از پروتئین‌های مجوزدهنده از سیستم‌های پیچیده‌ای برای بازرسی استفاده می‌کنند. در فرآیند آماده سازی برای تقسیم سلولی، پروتئین‌های مجوز دهنده به مکان‌های خاصی در DNA متصل می‌شوند و آن‌ها را به عنوان مبدا همانندسازی علامت گذاری می‌کنند. در این چرخه سلولی، DNA فقط در این مکان‌های تعیین شده شروع به تکثیر می‌کند که طبق علم کنونی، فقط یک بار انجام می‌شود.

دکتر توبیاس مایر، نویسنده‌ی ارشد این مطالعه، گفت: فاکتوری که اجازه تکثیر DNA را می‌دهد، پس از شروع به کار مبدا‌های تکراری، از بین می‌رود. به عبارت دیگر، سلول می‌تواند مجوز را روی قسمتی از DNA که قبلاً تکثیر شده، بارگذاری کند؛ بنابراین سه یا چهار نسخه از آن قسمت DNA به دست می‌آید. انتظار می‌رود که این سلول‌ها یکپارچگی ژنوم خود را از دست بدهند، بمیرند یا به سرطان تبدیل شوند.

اما در واقع، سلول‌ها از این اتفاق اجتناب می‌کنند. پی بردن به اینکه چگونه سلول‌ها از این اتفاق اجتناب می‌کنند، بسیار مشکل بوده است. نالین راتنایکا، نویسنده‌ی ارشد این مطالعه، گفت: ما باید همه رخداد‌ها را از اولین دقایق مرحله ساخت DNA در چرخه سلولی مطالعه می‌کردیم، ولی این دوره بسیار سریع اتفاق می‌افتد. برای حل این مشکل، راتنایکا از یک میکروسکوپ کامپیوتری برای نظارت بر هزاران سلول در حال رشد به طور همزمان استفاده کرد. او سلول‌های در حال تکثیر را در حین آزمایش از فعالیت باز داشت و فعالیت فاکتور‌های مجوز و چگونگی تکثیر آن‌ها را تجزیه و تحلیل کرد.

این کار نشان داد که یک عامل بازدارنده شناخته شده به نام CDT۱، نه تنها به بخشی از DNA اجازه می‌دهد تا به منشا همانند سازی تبدیل شود، بلکه به عنوان یک ترمز برای همانند سازی DNA نیزعمل می‌کند و از عملکرد تکثیر ضروری آنزیمی به نام CMG هلیکاز جلوگیری می‌کند.

برای شروع ساخت DNA، آنزیم‌های سلول ابتدا باید CDT۱ را تجزیه کنند. راتنایکا گفت: مکانیسم‌های فرضی برای هماهنگی انتقال از مرحله صدور مجوز چرخه سلولی تا مرحله خروج از چرخه سلولی، به یک سری عوامل بازدارنده مجوز، بستگی دارد. فاکتور CDT۱ خودش از پیشرفت سنتز DNA جلوگیری می‌کند.

دانشمندان در مرحله تایید نتایج متوجه شدند که این مکانیسم بازدارندگی را می‌توان در یک سیستم ساده که کل فرآیند ساخت DNA را با اجزای تصفیه شده در یک لوله آزمایش، بازتولید می‌کند، خلاصه کرد. دکتر مایر گفت: این مسئله به ما اجازه داد تا تمام اجزای سنتز DNA را بازسازی کنیم و ثابت کنیم که هلیکاز CMG مستقیماً توسط CDT۱ مهار می‌شود.

از آنجایی که شکست در صدور مجوز تکثیر می‌تواند سلول‌ها را بکشد یا آن‌ها را سرطانی کند، این نتایج درک جدیدی از سلامت و بیماری سلول ارائه می‌دهد. راتنایکا گفت: تحقیقات آینده برای شناسایی فیزیکی عملکرد Cdt۱، اطلاعات بیشتری در مورد نحوه عملکرد هلیکاز CMG ارائه خواهد داد و می‌تواند مناطق خاصی از این مجموعه را که با استفاده از دارو‌ها هدف قرار داده می‌شود، مشخص کند.