قد تكون البنية غير العادية 'اللولب الرباعي' في الحمض النووي وراء متلازمة الشيخوخة النادرة

G-quadruplexes في الحمض النووي التيلومري البشري. (ألفريد باسيكا / جيتي إيماجيس)

أصبحت البنية الحلزونية المزدوجة مرادفًا للحمض النووي ، لكنها ليست الطريقة الوحيدة التي تضغط فيها خيوط المعلومات الجينية الطويلة على نفسها في مساحة ضيقة.

عندما يتضاعف خيط مزدوج من الحمض النووي مرة أخرى على نفسه أو يرتبط بشريط مزدوج آخر ، فيمكنه في الواقع إنشاء عقدة رباعية الجديلة ، تُعرف باسم G-quadruplex.

العلماء اكتشفت لأول مرة هذه 'الحلزون المزدوج المزدوج' في الخلايا البشرية الحية في عام 2013 ، وفي السنوات التي تلت ذلك ، تم العثور على هذه العقد فيتركيزات عاليةفي الخلايا السرطانية.

الآن ، ربط باحثون من إمبريال كوليدج لندن تراكم G-quadruplexes بمرض بشري آخر - وهو اضطراب وراثي نادر يعرف باسم متلازمة كوكايين (CS).

CS هو حالة متنحية تؤثر على أجهزة متعددة في الجسم. يتميز بالشيخوخة المبكرة ، وحساسية الشمس ، وتنكس الدماغ ، وفشل النمو.

في معظم الحالات ، يرتبط الاضطراب بطفرة في بروتين متلازمة كوكايين ب (CSB) ، وفي التجارب المعملية التي تشمل الخلايا البشرية والحشرات والبكتيرية ، أظهر الباحثون الآن أن هذا البروتين يرتبط بـ ' تقارب بيكومولار مذهل 'إلى G-quadruplexes التي تتكون من خيوط DNA مختلفة ومتعددة.

في المقابل ، لا يبدو أن هذه البروتينات ترتبط بنفس القدر من التقارب مع الحلزون المزدوج الذي تضاعف فقط مرة أخرى على نفسها لإنشاء بنية رباعية الشرائط.

هذا اكتشاف مهم لأنه يشير إلى أن بروتين CSB يلعب بطريقة ما دورًا في خلط ومطابقة خيوط الحمض النووي داخل نواة الخلية ، وتحديداً عندما يتعلق الأمر بالحمض النووي الريبوزومي.

يحمل هذا النوع من الحمض النووي رموز نسخ البروتينات الخلوية ، لذلك إذا تحور بروتين CSB ولم يعد قادرًا على الارتباط بـ G-quadruplexes ، فقد لا يتم تصنيع هذه البروتينات أبدًا.

سابق التجارب أظهرت أن نقص CSB الوظيفي يميل إلى إيقاف نسخ هياكل G-quadruplex. بدون نسخة رسول من هذا الحمض النووي ، لا يمكن للمعلومات الجينية مغادرة الخلية والتواصل مع بقية الجسم.

'بالنظر إلى أن فقدان وظيفة CSB يؤدي إلى ظهور أنماط ظاهرية للشيخوخة المبكرة ، تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن التفاعل بين CSB وجزيئات الحمض النووي الريبوزومي G4s ضروري للحفاظ على التوازن الخلوي ،' يشرح .

إذا كان الباحثون على حق ، وهذه النتائج تنطبق على الجسم في ظروف العالم الحقيقي ، فقد يعني ذلك أن متلازمة كوكايين تؤدي إلى الشيخوخة المبكرة لأنها تعيق إنتاج البروتينات المشفرة بواسطة بعض G-quadruplexes.

ركزت معظم الأبحاث السابقة حول G-quadruplexes على الهياكل التي تتشكل عندما ينثني جزيء اللولب المزدوج مرة أخرى على نفسه. لكن هذا البحث الجديد هو من أوائل الأبحاث التي تبحث في دور G-quadruplexes التي تتكون من جزيئين منفصلين مزدوجي الحلزون.

يبلغ طول الحمض النووي الجيني الخاص بنا أكثر من مترين ، ولكن يتم ضغطه في مساحة قطرها بضعة ميكرونات فقط. لذلك لا ينبغي أن يكون مفاجئًا أن هناك طرقًا يمكن من خلالها الاستفادة من الهياكل الحلقية طويلة المدى لضغط الحمض النووي في تفاعلات أكثر تعقيدًا مما كنا نتخيله ، يقول عالم الأحياء الكيميائية ماركو دي أنطونيو من إمبريال كوليدج لندن.

'لا يزال هناك الكثير مما لا نعرفه عن الحمض النووي ، لكن نتائجنا تظهر أن كيف وأين تتشكل هياكل G-quadruplex تؤثر على وظيفتها ، مما يجعلها أكثر أهمية من الناحية البيولوجية مما كان يعتقد سابقًا.'

يمكن أن تساعد الدراسة الجديدة الباحثين في النهاية على التوصل إلى علاجات لأمراض مثل متلازمة كوكايين. إذا كان من الممكن إيقاف CSBs المختلة وظيفيًا من الارتباط بـ G-quadruplexes في المقام الأول ، فربما يمكن تخفيف هذا الاضطراب التنكسي النادر في المستقبل.

تم نشر الدراسة في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.