کشف مکانیسم تکثیر DNA مرتبط با سرطان

به گزارش واحد ژنتیک پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، محققان بینش واضح تری در مورد اینکه چگونه تغییرات رایج در ساختار DNA بر فرآیند همانندسازی DNA تأثیر می گذارد، به دست آورده اند. این تغییرات ساختاری می تواند تکثیر را متوقف کند و باعث ایجاد استرس همانندسازی شود که بر پایداری ژنوم تأثیر می گذارد و یکی از نشانه های بارز سرطان است.

تنها به یک ساختار غیرمعمول نیاز است تا تکثیر DNA متوقف شود

محققان از فاکتورهای همانندسازی خالص برای بازآفرینی فرآیند تکثیر DNA در یک لوله آزمایش استفاده کردند. آنها در ارتباط با تکنیک های پیشرفته مختلف، اثرات ساختارهای DNA جایگزین به نام G-quadruplexes (G4s) و i-Motifs (iMs) را بر روی همانندسازی DNA بررسی کردند. از طریق یک سری آزمایش، آنها نشان دادند که تنها یک ساختار G4 یا iM برای متوقف کردن فرآیند تکرار کافی است. آنها همچنین دریافتند که iM ها می توانند باعث شکستگی DNA شوند. انسداد در تکثیر DNA می تواند باعث بازآرایی های مختلف ژنوم شود که در آن ژن ها می توانند حذف شوند، به جای دیگری منتقل شوند یا جهش پیدا کنند. این تغییرات همچنین می تواند بر بیان ژن تأثیر بگذارد. اگر آسیب DNA یا تغییر بیان ژن بر فرآیندهای سلولی تأثیر بگذارد، می تواند منجر به تقسیم سلولی کنترل نشده و ایجاد سرطان شود. تحقیقات قبلی نشان می دهد که حدود دو سوم جهش هایی که باعث ایجاد سرطان می شوند، ناشی از اشتباهاتی است که در حین تکثیر DNA ایجاد می شود.

چگونه ساختارهای ثانویه در طول همانندسازی DNA تشکیل می شوند

در حالی که DNA به شکل تک رشته ای در معرض دید قرار می گیرد، توالی های خاصی می توانند به ساختارهای ثانویه DNA غیرعادی تبدیل شوند. توالی هایی که حاوی تعداد زیادی نوکلئوتید گوانین (G) هستند می توانند به ساختاری به نام G-quadruplex یا G4 تا شوند، در حالی که توالی های غنی از نوکلئوتیدهای سیتوزین (C) می توانند نوع متفاوتی از ساختار چهارگانه به نام موتیف intercalated یا iM را تشکیل دهند. هر دو نوع ساختار با بی ثباتی ژنتیکی و جهش مرتبط هستند. در حالی که استرس همانندسازی می تواند توسط عوامل مختلفی ایجاد شود، رایج ترین منبع داخلی خود الگوی DNA است. تحقیق اخیر نشان می دهد که توالی های خاصی در ژنوم انسان منجر به ساختارهای ثانویه می شوند که به خودی خود برای توقف تکثیر کافی هستند. تخمین های کنونی نشان می دهد که صدها هزار توالی تشکیل دهنده G4 در ژنوم انسان وجود دارد، بنابراین پتانسیل زیادی برای این اتفاق وجود دارد.

باز کردن راه های جدید تحقیقاتی

این کار درک دانشمندان را از چگونگی ایجاد ناپایداری ژنوم توسط توالی های DNA تکراری و سازنده بهبود بخشیده است. این دانش نه تنها به سرطان، بلکه به بیماری های دیگر، از جمله شرایط تخریب عصبی ناشی از گسترش مکرر، مانند سندرم X شکننده و بیماری هانتینگتون، مرتبط است. در دراز مدت، محققان امیدوارند که متخصصان مراقبت های بهداشتی بتوانند از وضعیت استرس تکراری بیمار برای کمک به تصمیم گیری های درمانی خود استفاده کنند. به عنوان مثال، DNA تک رشته ای می تواند یک بیومارکر مفید برای تشخیص تومورها باشد. درک عوامل استرس تکراری برای توسعه درمان های کارآمدی که پاسخ سلولی به استرس همانندسازی و آسیب DNA را هدف قرار می دهند، ضروری است.