نتائج الأبحاث التي أجراها علماء معهد وايزمان تثير الأمل في أن يتمكن جسم الإنسان من العثور في داخله على القوى اللازمة للتغلب على الأعطال الخطيرة التي تخترق فيها المواد الغريبة الحمل الجيني
كل يوم تنقسم مليارات الخلايا في أجسامنا. وهكذا يتم إنشاء خلايا جديدة ونضرة لتحل محل الخلايا التي اهترأت ووصلت إلى نهاية دورة حياتها. وفي عملية انقسام الخلايا، يتم نسخ مادتها الوراثية، الحمض النووي، إلى الخلايا المشكلة حديثًا. يتم تنفيذ عملية النسخ هذه بواسطة إنزيمات من نوع البوليميراز، وهي في الواقع نوع من آلات النسخ المتطورة التي تم تكييفها خصيصًا لتكرار الحمض النووي. اكتشف علماء معهد وايزمان مؤخرا أن إنزيمات البوليميراز قادرة على حل المشاكل والصعوبات في عملية النسخ، عن طريق الارتجال. هذه النتائج - نشرت في المجلة العلمية
قد تساعد وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS) في فهم الأمراض الناتجة عن مشاكل في نسخ الحمض النووي، بما في ذلك أنواع معينة من السرطان.
إن إنزيمات البوليميراز التي تكرر الحمض النووي "تركب" على خيوط جزيء الحمض النووي و"تسافر" على طولها، عندما "تقرأ" المعلومات الوراثية وتخلق خيوطًا وراثية متطابقة وفقًا لها. وبهذه الطريقة يتم الحفاظ على استمرارية وجود حملنا الجيني الذي ينتقل من جيل إلى جيل. تبدأ المشاكل عند تلف الحمض النووي (على سبيل المثال بسبب عوامل مثل التدخين أو الإشعاع أو العمليات غير الصحيحة التي تحدث في الجسم). على الرغم من وجود إنزيمات خاصة في أجسامنا تعمل على إصلاح الضرر الذي لحق بالحمض النووي، إلا أن بعض العيوب تفلت من إنزيمات الإصلاح بحيث يتعين على إنزيمات البوليميراز التي تكرر الحمض النووي أن تتعامل معها في الوقت الفعلي، أثناء تكاثر الحمض النووي. المادة الوراثية في عملية انقسام الخلايا البروفيسور تسفي ليفنا، رئيس قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، والذي عمل مع طالبة البحث أييليت ماور شوشاني، فحص مع مجموعته البحثية مدى قدرة تكرار إنزيمات البوليميراز DNA للتعامل مع الأضرار التي لحقت بالمادة الوراثية. قام العلماء بقطع شريط من الحمض النووي (في بكتيريا E. coli) ودمجوا فيه مادة غريبة تمامًا، تشبه أحد مكونات الزيت. في هذه المرحلة، قاموا بتتبع إنزيم بوليميريز الحمض النووي الذي بدأ في تكرار الجزء الجيني المعيب. وعندما وصل إلى المادة الغريبة، توقف الإنزيم المتضاعف كما كان متوقعًا، لكن في هذه المرحلة تفاجأ العلماء عندما وجدوا أن نوعًا مختلفًا من إنزيم البوليميراز المتضاعف للحمض النووي ظهر فجأة بدلاً من ذلك وجاء لمساعدة الإنزيم العالق، واستمر في عملية التكاثر. عملية النسخ. وفي الواقع، زادت المفاجأة عندما أصبح من الواضح أن إنزيم "ملء المكان" لا ينسخ المعلومات الجينية، بل يخلق معلومات جديدة على سبيل الارتجال: أمام القسم الذي يحتوي على مادة غريبة، والذي لا يحتوي على أي مادة. المعلومات الجينية، يختار الإنزيم وضع "الحروف" الجينية بشكل عشوائي. وبطريقة ما، يعمل الإنزيم بشكل مشابه لشخص ينسى بعض الكلمات في أغنية ويخترع، في الوقت الحقيقي، كلمات جديدة حتى يتمكن من الاستمرار في الغناء.
وفي حالات أخرى، وجد أن إنزيمات البوليميراز التي تكرر الحمض النووي تتخطى المادة الغريبة أو تقطعها حتى تتمكن من مواصلة رحلة التكاثر. يقول البروفيسور ليفنا: "تظهر هذه النتائج قدرة الخلية المذهلة على التغلب على الأعطال والانقسام في عملية ضرورية لاستمرارية الحياة". "وفي الوقت نفسه، فإنها تبعث الأمل أيضًا في أن يجد الجسم البشري في داخله القوى اللازمة للتغلب على الأعطال الخطيرة التي تخترق فيها المواد الغريبة حملنا الجيني." هذه العملية الارتجالية لتكرار إنزيمات البوليميراز DNA قد تؤدي بالطبع إلى حدوث طفرات في الخلايا الجديدة.
"لكن"، يوضح البروفيسور ليفنا، "في كثير من الحالات، يفضل الجسم تلقي خلية تحتوي على طفرة معينة، والتي يمكن أن تعمل بدرجة معقولة من الكفاءة". إن اتباع نهج دقيق للغاية يمكن أن يؤدي إلى موت عدد كبير جدًا من الخلايا، وهو أمر لا يستطيع الجسم تحمله بالتأكيد. لقد تبين أن وجود حل وسط معين هو صفة أساسية لاستمرار الحياة ليس فقط في العالم الكبير، ولكن أيضًا في العالم المجهري للجزيئات والخلايا.
اسم المقال
"تتكرر بوليمرات الحمض النووي الالتفافية عبر أجزاء غير الحمض النووي" PNAS 9 ديسمبر 2003
