نوع جدیدی از آسیب DNA که در میتوکندری شناسایی شد!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا ریورساید در مطالعه‌ای تازه که در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده، نوع جدیدی از آسیب DNA را درون میتوکندری‌ها شناسایی کرده‌اند؛ ساختار‌هایی کوچک در سلول که انرژی تولید می‌کنند و نقشی کلیدی در پیام‌رسانی سلولی دارند.

این کشف می‌تواند به درک بهتر بیماری‌هایی مانند سرطان و دیابت که با اختلال عملکرد میتوکندری مرتبط‌اند کمک کند.

میتوکندری‌ها دارای DNA اختصاصی خود با نام DNA میتوکندریایی (mtDNA) هستند که برای تولید انرژی و ارسال سیگنال‌های درون‌سلولی و برون‌سلولی حیاتی است. دانشمندان مدت‌ها می‌دانستند که mtDNA بیشتر از DNA هسته‌ای در معرض آسیب قرار دارد، اما علت این آسیب‌پذیری به‌روشنی مشخص نبود. مطالعه جدید نشان می‌دهد که چسبیدگی‌های گلوتاتیونی یا GSH-DNA adducts یکی از عوامل کلیدی این آسیب هستند.

آسیبی چسبنده در قلب انرژی سلول

آدداکت‌ها زمانی شکل می‌گیرند که یک ماده شیمیایی به DNA متصل شود و برچسب حجیمی ایجاد کند؛ برچسبی که اگر ترمیم نشود می‌تواند احتمال جهش و بروز بیماری را افزایش دهد. آزمایش‌ها روی سلول‌های کشت‌شده انسانی نشان داد این برچسب‌ها تا ۸۰ برابر بیشتر در mtDNA انباشته می‌شوند تا در DNA هسته‌ای؛ موضوعی که نشان می‌دهد DNA میتوکندری به‌طور ویژه نسبت به این نوع آسیب حساس است.

به گفته لینلین ژائو، نویسنده ارشد پژوهش و استاد شیمی دانشگاه UCR، mtDNA تنها ۱ تا ۵ درصد از DNA سلول را تشکیل می‌دهد، ساختار دایره‌ای دارد شامل ۳۷ ژن است و صرفا از مادر به ارث می‌رسد؛ در حالی که DNA هسته‌ای خطی است و از والدین مشترک به ارث می‌رسد. او می‌گوید: سیستم‌های ترمیم mtDNA به اندازه سیستم‌های ترمیم DNA هسته‌ای قوی و کارآمد نیستند، به همین دلیل این ماده ژنتیکی بیشتر در معرض آسیب قرار می‌گیرد.

یو هسوان چن، نویسنده اول مقاله، میتوکندری را به موتور سلول تشبیه می‌کند و mtDNA را کتابچه راهنمای موتور. او توضیح می‌دهد: گاهی آسیب mtDNA به شکل یک جهش نیست؛ بلکه شبیه یک برگه چسبنده است که به صفحه‌ها می‌چسبد و خواندن آن را سخت می‌کند. این همان کاری است که آدداکت‌های GSH-DNA انجام می‌دهند.

از آسیب DNA تا بیماری

پژوهشگران نشان دادند که انباشت این برچسب‌های چسبنده، عملکرد میتوکندری را به طور معناداری تغییر می‌دهد. آنها کاهش تولید پروتئین‌های ضروری برای تولید انرژی و در مقابل افزایش پروتئین‌های مرتبط با پاسخ به استرس و ترمیم میتوکندری را مشاهده کردند؛ نشانه‌ای از اینکه سلول تلاش می‌کند با آسیب مقابله کند.

مدل‌سازی‌های رایانه‌ای نیز نشان داد این برچسب‌ها انعطاف‌پذیری mtDNA را کاهش داده و آن را سخت‌تر می‌کنند. به گفته چن این احتمالا یک راه برای علامت‌گذاری DNA آسیب‌دیده است تا سلول بداند نباید آن را تکثیر کند.

به باور ژائو، کشف این نوع جدید از تغییرات DNA میتوکندری می‌تواند مسیر‌های تازه‌ای برای مطالعه بیماری‌ها بگشاید.

وی می‌گوید: آسیب mtDNA و التهاب ناشی از آن با بیماری‌هایی مانند تخریب عصبی و دیابت مرتبط است. mtDNA آسیب‌دیده می‌تواند از میتوکندری فرار کند و واکنش‌های ایمنی و التهابی را فعال کند. نوع جدید تغییری که یافته‌ایم، می‌تواند درک ما را از نحوه اثرگذاری mtDNA آسیب‌دیده بر سیستم ایمنی و التهاب گسترش دهد.

این یافته‌ها به گفته پژوهشگران نقطه آغاز مسیر‌های پژوهشی تازه‌ای است که می‌تواند در آینده به روش‌های درمانی جدید برای بیماری‌های مرتبط با عملکرد نادرست میتوکندری منجر شود.