بنية غير عادية في الحمض النووي قد تكون وراء متلازمة الشيخوخة النادرة!

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

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

واكتشف العلماء لأول مرة هذا “الحلزون المزدوج” في الخلايا البشرية الحية في عام 2013، وفي السنوات التي تلت ذلك، عثر على هذه العقد بتركيزات عالية في الخلايا السرطانية.

والآن، ربط باحثون من إمبريال كوليدج لندن تراكم G-quadruplexes بمرض بشري آخر – وهو اضطراب وراثي نادر يعرف باسم متلازمة كوكايين (CS)، وهي حالة تؤثر على أنظمة متعددة في الجسم. وتتميز بالشيخوخة المبكرة، وحساسية الشمس، وتنكس الدماغ، وفشل النمو.

وفي معظم الحالات، يرتبط الاضطراب بطفرة في بروتين متلازمة كوكايين بـ (CSB)، وفي التجارب المعملية التي تشمل الخلايا البشرية والحشرات والبكتيرية، أظهر الباحثون الآن أن هذا البروتين يرتبط بـ “تقارب بيكومولار مذهل” مع G- المضاعفات الرباعية التي تتكون من عدة خيوط مختلفة من الحمض النووي.

وفي المقابل، لا يبدو أن هذه البروتينات ترتبط بنفس القدر تقريبا من التقارب مع الحلزون المزدوج الذي تضاعف مرة أخرى على نفسه فقط لإنشاء هيكل رباعي الخيوط.

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

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

وأظهرت التجارب السابقة أن نقص CSB الوظيفي يميل إلى إيقاف نسخ هياكل G-quadruplex. وبدون نسخة مرسال من هذا الحمض النووي، لا يمكن للمعلومات الجينية مغادرة الخلية والتواصل مع بقية الجسم.

ويوضح الباحثون: “بالنظر إلى أن فقدان وظيفة CSB يؤدي إلى ظهور أنماط ظاهرية للشيخوخة المبكرة، فإن النتائج التي توصلنا إليها تشير إلى أن التفاعل بين جزيئات CSB وجزيئات الحمض النووي الريبوزومي G4s ضروري للحفاظ على التوازن الخلوي”.

وإذا 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 من قبل بعض G-quadruplexes.

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

ويقول عالم الأحياء الكيميائية ماركو دي أنطونيو، من جامعة إمبريال كوليدج بلندن: “يبلغ طول الحمض النووي الجيني الخاص بنا أكثر من مترين، ولكن يتم ضغطه في مساحة لا يتجاوز قطرها بضعة ميكرونات. لذلك لا ينبغي أن يكون مفاجئا أن هناك طرقا يمكن الاستفادة منها في الهياكل الحلقية طويلة المدى لضغط الحمض النووي بشكل أكثر تعقيدا”

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

ونُشرت الدراسة في مجلة American Chemical Society.

المصدر: ساينس ألرت