يبحث العلماء في الوقت الفعلي لمعرفة كيفية إصلاح البكتيريا للحمض النووي المكسور

يمكن أن يكون تعديل الفجوات في الجينات بالسرعة والكمال مسألة حياة أو موت لمعظم الكائنات الحية. حتى التعديلات البسيطة على تسلسل مخاطر كارثة ، خاصةً إذا كانت الشفرة المعدلة مسؤولة عن وظيفة مهمة.

على مدى نصف القرن الماضي ، درس علماء الأحياء الآليات التي يتم من خلالها وضع معظم الخطوات الرئيسية المتضمنة في إجراء إصلاحات حقيقية للحمض النووي. ومع ذلك ، فإن جزءًا من العملية ليس واضحًا بشكل مخيب للآمال.

من خلال تمييز الإنزيمات الرئيسية والحمض النووي بعلامات الفلورسنت ومراقبة عملية الإصلاح تتوسع في الوقت الفعلي الإشريكية القولونية على سبيل المثال ، قام الباحثون في جامعة أوبسالا في السويد بتعبئة التفاصيل المفقودة حول كيفية اكتشاف البكتيريا للقوالب التي تعتمد عليها للحفاظ على الإصلاح الجيني بلا عيب.

إنها عملية حيلة لمعظم المخلوقات للحفاظ على ترتيبه استعادة متجانس، المكافئ البيولوجي لمقارنة نسختين متميزتين من النص ، للتأكد من أن نسخة واحدة لا تقدم أي أخطاء بشكل غير صحيح.

من خلال التقاط نسخة غير تالفة بجوار أعمال الإصلاح ، يمكن أن تضمن الخلية عدم حدوث أي تغيير عند لصق الأطراف المقطوعة معًا.

لقد عرف علماء الأحياء الجزيئية منذ بعض الوقت ريكومبيناز بروتين ريكا يلعب دورًا رئيسيًا في إدارة هذه العملية. إنه إنزيم مهم في الحفاظ على سلامة الحمض النووي نسخة منه وجدت في كل الأنواع المدروسة.

عندما يتم ضغط “سلم” الحمض النووي المزدوج الشريطة بالكامل ، يمكن لمركب البروتينات أن يستقر ويقوم بعمله لأنه يمسك بالأطراف المقطوعة وينظمها بشكل صحيح.

يتوسع البروتين إلى كتلة طويلة ، مكونًا خيطًا من البروتين والحمض النووي القادر على مقاومة كل من الخيوط والحمض النووي غير المنكسر.

يعرف العلماء المزيد عن هذا. من هناك ، تحتاج إلى العثور على التسلسل الصحيح ليكون بمثابة نقطة مقارنة الألياف. تظل الطريقة التي تدير بها الألياف هذا البحث في وقت قصير بما فيه الكفاية لغزا بالنسبة لأفضل جزء من الخمسينيات ، والذي يجب اختباره بواسطة ملايين الأزواج الأساسية بين التقلبات والانعطافات المعقدة للكروموسومات.

لفهم توقيت وملاحة الإنزيم العامل بشكل أفضل ، طور الباحثون الآلاف ه – حارس المرمى سمحت لهم الخلايا الموجودة ضمن سلسلة من القنوات الأصغر بمراقبة البكتيريا الفردية التي قاموا بفحصها.

بمجرد وجود الخلايا ، استخدم العلماء الحمض النووي الخاص بهم لعمل فترات زمنية دقيقة كريسبر يمكن للتحرير الجيني تصور مساحة الفجوة تحت المجهر عن طريق تمييز الحواف المقطوعة بعلامات الفلورسنت.

“تسمح شريحة استنبات الموائع الدقيقة لمصير الآلاف من البكتيريا الفردية بمتابعة ومراقبة فجوات الحمض النووي التي يسببها كريسبر في الوقت المناسب.” يقول عالم الأحياء الجزيئية بجامعة أوبسالا جاكوب فيكتور.

أخيرًا ، اعتادوا على ذلك الأجسام المضادة لتحديد موقع سلاسل RecA ، استقروا على الموقع وذهبوا للبحث عن مكتبتهم.

تم إخطار فريق تنبيه كيميائي عند اكتمال عملية الإصلاح بأكملها. في المتوسط ​​، استغرق الأمر 15 دقيقة فقط ه – حارس المرمى لاكمال العمل.

والمثير للدهشة أن الأمر استغرق تلك الدقائق التسع فقط للعثور على القالب المناسب للبروتين.

يبدو أن السر يكمن في بناء خيوط البروتين النووي لـ Reka. يمتد هذا الخيط عبر الخلية ، ويمسك بالكروموسوم وينزلق لأسفل بحثًا عن تطابق للتسلسل في قبضته.

على الرغم من أنها ليست مساهمة رائدة في هذا النوع ، إلا أن Breaking Bad تثير الإعجاب بأسلوبها المباشر القوي.

“نظرًا لأن عقد الحمض النووي مرتبطة بهذه الألياف ، يكفي العثور على أي جزء ذي قيمة من الألياف ، لذلك يتم تقليل البحث نظريًا إلى ثلاثة إلى بعدين.” يقول ارفيد الجن.

“يشير نموذجنا إلى أن هذا مهم للإصلاحات السريعة والناجحة للتماثل.”

على الرغم من أن هذا البحث يتم إجراؤه على البكتيريا ، إلا أن حقيقة أن Rega هي نفسها في جميع أنحاء المحيط الحيوي مرتبطة بجسمنا.

الآن بعد أن عرفنا كيف تعمل العملية ، يمكننا البدء في البحث عن علامات المواقف التي يكون فيها شيء خاطئ في إصلاح حمضنا النووي ، مما يمهد الطريق لفهم أصل هذه الأمراض. سرطان.

تم نشر هذا البحث طبيعة سجية.