اثنان هو رقم رئيسي في العالم الحي. ليس فقط فيما يتعلق بالكائنات الحية المستقلة، ولكن أيضًا في نواة الخلية: في سلسلة من الدراسات التي أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم، وجد أن عمليات إصلاح الحمض النووي المركزية تعتمد على العمل التكميلي لاثنين من الإنزيمات الفريدة.
البروفيسور تسفي ليفنا من قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، والذي كان يبحث في عمليات إصلاح الحمض النووي لمدة عقدين من الزمن: "يتضرر الحمض النووي لكل خلية في جسمنا حوالي 20 ألف مرة كل يوم، نتيجة للإشعاع والملوثات والمواد الضارة المختلفة التي يتم إنتاجها داخل الجسم نفسه. بالنظر إلى هذا، فمن الواضح أنه بدون عمليات إصلاح الحمض النووي، لا يمكن للحياة كما نعرفها أن توجد. تؤدي معظم أنواع الضرر إلى طفرات نقطية، وهي نوع من "أخطاء الكتابة" في الشفرة الوراثية، والتي يتم تصحيحها بواسطة إنزيمات تعمل بمستوى جيد إلى حد ما من الدقة. لكن في بعض الأحيان لا يكون معنى الضرر مجرد خطأ مطبعي بسيط. في مثل هذه الحالات، قد تتشكل فجوات في جزيء الحمض النووي تمنعه من التكاثر عندما تنقسم الخلية، تمامًا كما تتداخل بقعة الحبر أو الثقب في صفحة الكتاب مع القراءة. هذه الفجوات خطيرة جدًا لدرجة أن الخلية تزيلها بطريقة مهملة ولكن فعالة: فهي تملأ الحمض النووي المفقود بشكل غير دقيق. يمكن لهذا النوع من الإصلاح أن ينقذ الخلية من الموت بالفعل، ولكن له ثمن: فهذه الآلية المعرضة للخطأ، والتي تم اكتشافها قبل عقد من الزمن في معهد وايزمان للعلوم وعدد من معاهد الأبحاث الأخرى في العالم، هي بمثابة المصدر الرئيسي للطفرات."
في البحث الذي أجراه مؤخرًا، بالتعاون مع طلاب البحث سيجال شاهار وعمر زيف، وبالتعاون مع علماء من الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا، اكتشف البروفيسور ليفنا كيف تعمل طريقة التصحيح المعرضة للخطأ. ووجد العلماء أن الإصلاح يتم على مرحلتين ويتطلب عملا تكميليا لنوعين من الإنزيمات، التي تنتمي إلى عائلة إنزيمات البوليميراز، التي تشكل الحمض النووي. في البداية، يبذل إنزيم الإصلاح الأول، "الواضع"، قصارى جهده لإدخال "إشارة" وراثية في الفجوة، أمام البقعة المتضررة في جزيء الحمض النووي. يمكن تنفيذ هذا الإجراء بواسطة العديد من إنزيمات الإصلاح ويؤدي أحيانًا إلى إدخال إشارة وراثية غير صحيحة (مما يعني إنشاء طفرة). في الخطوة الثانية، يساعد إنزيم آخر، "المطول"، على استئناف تكاثر الحمض النووي الطبيعي عن طريق ضم أحرف الحمض النووي الإضافية بعد الموقع التالف. يوجد إنزيم إصلاح واحد فقط قادر على تنفيذ هذه الخطوة الأساسية، ويسمى DNA بوليميريز زيتا (ζ). وقد نشرت هذه النتائج مؤخرا في المجلة العلمية EMBO Journal.
إن فهم هذه الآلية المهمة والأساسية لإصلاح الحمض النووي يمكن أن يؤدي إلى تطوير التطبيقات الطبية. قد تؤدي العيوب في عملية إصلاح الحمض النووي إلى زيادة خطر الإصابة بالسرطان. لذلك، إذا فهمنا عمليات إصلاح الحمض النووي بشكل أفضل، فقد نتمكن في المستقبل من تحسين هذه العمليات لدى الأشخاص الذين لا تكون عمليات إصلاح أجسامهم فعالة بما فيه الكفاية. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن أن تساعد المعرفة المكتسبة في هذه الدراسات في زيادة فعالية الأدوية المضادة للسرطان. تقاوم الخلايا السرطانية هذه الأدوية عن طريق تفعيل آليات إصلاح الحمض النووي الطبيعية لديها، وقد يؤدي حجب هذه الآليات إلى إضعاف مقاومتها وتعريضها لمفعول الدواء، وبالتالي تحسين فعاليته.
المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم
