Londondakı Tibb Elmləri Laboratoriyası (LMS) və Kembricdəki Molekulyar Biologiya Laboratoriyası (LMB) tədqiqatçıları arasında əməkdaşlıq gələcəkdə xərçəngin daha yaxşı müalicəsinə yol aça biləcək onilliklər ərzində mövcud olan sirri həll etdi.

Ən həyati DNT təmir sistemlərimizdən birinin DNT zədələrini necə tanıdığını və onların təmirini başlatmasının əsas mexanizmini ortaya qoyan iş uzun illərdir ki, tədqiqatçıların diqqətindən kənarda qalıb. Bu DNT təmir zülallarının tək bir DNT molekulu üzərində necə hərəkət etdiyini vizuallaşdırmaq üçün qabaqcıl görüntüləmə üsullarından və onların xüsusi DNT strukturlarına necə “bağlandığını” çəkmək üçün elektron mikroskopundan istifadə edərək, bu tədqiqat xərçəngin daha effektiv müalicəsinə yol açır.

Professor David Rueda (LMS) və Dr. Lori Passmore (LMB) laboratoriyaları arasında əməkdaşlıq #komandascience-nin necə səmərəli nəticələr verə biləcəyinin parlaq nümunəsi olmuşdur və fundamental mexanizmləri açan tədqiqatların irəli aparılmasında bu iki institutun əhəmiyyətini vurğulayır. bu işin gələcəkdə insan sağlamlığının yaxşılaşdırılmasına çevrilməsinə əsas verəcək biologiya.

Tədqiqatçılar 20 ildən çox əvvəl müəyyən edilmiş Fanconi Anemiya [FA] yolu kimi tanınan DNT təmiri yolu üzərində işləyirdilər.

DNT, günəşdən gələn ultrabənövşəyi şüalar, spirt istifadəsi, siqaret, çirklənmə və kimyəvi maddələrə məruz qalma kimi ətraf mühit faktorları ilə həyatımız boyu davamlı olaraq zədələnir. DNT-nin zədələnməsinin bir yolu, onun “çarpaz bağlı” olmasıdır ki, bu da onun genləri normal şəkildə təkrarlaya və ifadə edə bilməsini dayandırır.

Özünü təkrarlamaq və genləri oxumaq və ifadə etmək üçün DNT cüt spiralının iki zəncirinin əvvəlcə tək zəncirlərə ayrılması lazımdır. DNT çarpaz bağlandıqda, iki zəncirinin “nükleotidləri” (DNT-nin ikiqat spiral nərdivanındakı “addımlar”) bir-birinə yapışaraq bu açılmanın qarşısını alır.

https://www.youtube.com/embed/mge-53GbtHM?color=whiteDNT-nin tək molekulu (birbaşa görünməyən) mikroskopik muncuqlardan (böyük dairələr) istifadə edərək tutulur. Muncuqlar arasında hərəkət edən qırmızı, yaşıl və ya sarı nöqtələrin hər biri DNT molekulu boyunca sürüşərək, zədələnməyə nəzarət edən FANCD2I-FANCI protein kompleksini təmsil edir. Kredit: MRC Tibb Elmləri Laboratoriyası

Çapraz bağlanma da daxil olmaqla DNT zədələrinin yığılması xərçəngə səbəb ola bilər. FA yolu həyatımız boyu aktivdir və bu zərərləri müəyyən edir və onları davamlı olaraq təmir edir.

Bu yolu daha az təsirli edən mutasiyaları olan insanlar xərçəngə daha çox həssasdırlar. FA yolunda iştirak edən zülallar bir müddət əvvəl kəşf edilsə də, onların çarpaz bağlı DNT-ni necə təyin etməsi və DNT təmiri prosesini başlatması sirr olaraq qalır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722499424&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-07-scientists-mystery-dna-sunlight-alcohol.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy43NCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy43NCJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjc0Il1dLDBd&dt=1722493577686&bpp=2&bdt=887&idt=734&shv=r20240729&mjsv=m202407250101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D6bf3eefe49031f83%3AT%3D1721367059%3ART%3D1722499339%3AS%3DALNI_MacAfAOJA8VyURIyKJCZKOtEk96_Q&eo_id_str=ID%3D253fe466b124068d%3AT%3D1721367059%3ART%3D1722499339%3AS%3DAA-Afja3CR3UFVWEVuVSmzApOeu3&prev_fmts=0x0%2C1519x694%2C1005x124&nras=3&correlator=4740527458381&frm=20&pv=1&tl=az&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2909&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=131&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31085554%2C44795922%2C95334527%2C95334830%2C95337026%2C95337870%2C95337093%2C95339232%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&psts=AOrYGsmzE5PUu9SGXQkstlYQ9jYAaxwKSW8iplvK8c0mLoapr0VJOKHk8LIzGn1lkpQVKGwi1DgaJvIAtxksk49nON-WlWXwvcoGvIwCBkuSNtVKLlHtPw&pvsid=1284050031853257&tmod=917552411&uas=1&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=2&fsb=1&dtd=M

Lori Passmorun rəhbərlik etdiyi Kembricdəki LMB-nin MRC LMS bacı təşkilatının komandası əvvəllər müəyyən etmişdi ki, FA yolunun ilk addımlarından birində fəaliyyət göstərən FANCD2-FANCI (D2-I) zülal kompleksi DNT, bununla da çarpaz bağlantılarda DNT təmirini başlatır.

Bununla belə, əsas suallar qaldı: D2-I çarpaz bağlı DNT-ni necə tanıyır və niyə D2-I kompleksi digər DNT zədələnmələrində də iştirak edir?

Təbiətdə nəşr olunan tədqiqat , D2-I kompleksinin ikiqat zəncirli DNT boyunca sürüşdüyünü, onun bütövlüyünü izlədiyini göstərmək üçün qabaqcıl elmi texnikanın birləşməsindən istifadə etdi və həmçinin onun harada dayanacağını necə tanıdığını zərif şəkildə vizuallaşdırdı . zülalların hərəkət etməsi və DNT təmirini başlatmaq üçün bu nöqtədə bir-birinə bağlanması.

Lori Passmore qrupunda Pablo Alkon ilə işləyən David Ruedanın Tək Molekullu Görüntüləmə qrupunda Artur Kaczmarczyk və Korak Ray, D2-I-nin necə olduğunu araşdırmaq üçün “korrelyasiya edilmiş optik maqqaşlar və flüoresan görüntüləmə” kimi tanınan ən müasir mikroskopiya texnikasından istifadə etdilər. kompleks ikiqat zəncirli DNT molekulu boyunca sürüşür.

Optik maqqaşlardan istifadə edərək, onlar iki muncuq arasında tək bir DNT molekulunu tuta bildilər ki, bu da onlara DNT-ni dəqiq manipulyasiya etməyə və seçilmiş zülallarla inkubasiya etməyə imkan verdi.

Floresan etiketli D2-I və tək molekullu görüntüləmədən istifadə edərək, ayrı-ayrı D2-I komplekslərinin DNT-yə necə bağlandığını və ikiqat spiralı skan edərək necə sürüşdüyünü müşahidə etdilər. Onlar aşkar etdilər ki, DNT-nin iki zəncirindən birinin əskik olduğu bölgəyə, bir zəncirli DNT boşluğuna çatdıqda, FA sıxacının birbaşa DNT-nin iki zəncirindəki çarpaz əlaqəni tanımaq əvəzinə sürüşməsi dayanır.

https://www.youtube.com/embed/Fx1PV4lMBUM?color=whiteVideoda FANCD2-FANCI kompleksinin onu təmir etmək üçün DNT-yə yapışması göstərilir. Kredit: MRC Tibb Elmləri Laboratoriyası, MRC Laboratoriyası Molekulyar Biologiya

Zülalları molekulyar səviyyədə vizuallaşdıra bilən güclü bir texnika olan krioelektron mikroskopiyadan istifadə edərək, tədqiqatçılar daha sonra D2-I kompleksinin strukturlarını həm sürüşmə mövqeyində, həm də tək və ikiqat zəncirli DNT-nin qovşağında dayanaraq təyin etdilər.

Bu, D2-I-nin bu təkzəncirli-iki zəncirli DNT qovşağı ilə etdiyi təmasların, yalnız ikiqat zəncirli DNT ilə etdiyi kontaktlardan fərqli olduğunu ortaya qoydu.

Bu, onlara bir molekullu görüntüləmə təcrübələrində göstərdikləri “KR spiral” adlanan FANCD2 zülalının müəyyən bir hissəsini müəyyən etməyə imkan verdi ki, onlar tək zəncirli DNT boşluqlarının tanınması və dayanması üçün vacibdir.

LMB-nin PNAC şöbəsində Guillaume Guilbaud və Julian Sale və Hubrecht İnstitutunda (Hollandiya) Themos Liolios və Puck Knipscheer ilə işləyərək, daha sonra göstərdilər ki, D2-I kompleksinin KR spiralından istifadə edərək bu qovşaqlarda dayanma qabiliyyəti DNT təmiri üçün çox vacibdir. FA yolu ilə.

DNT normal olaraq hüceyrələrimizdə çoxaldıqda, iki DNT zəncirini açır və hər bir zənciri kopyalayır. Bu , orijinal DNT zəncirlərinin açıldığı və hər bir zəncirdə yeni cüt zəncirli DNT-nin əmələ gəldiyi ” replikasiya çəngəlini ” yaradır . Bununla belə, bu çəngəl DNT çarpaz əlaqəsinə çatdıqda, zəncirləri açmaq mümkün deyil, bu da adi DNT replikasiyası prosesini dayandırır.

Beləliklə, bu dayanmış replikasiya çəngəlində DNT-nin açıldığı, lakin təkrarlanmadığı açıq tək zəncirli boşluqlar var. Bu araşdırma göstərdi ki, D2-I zülal kompleksi dayanmış replikasiya çəngəlindəki tək və iki zəncirli DNT arasındakı bu birləşmələrdir .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=2996406042&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722499431&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-07-scientists-mystery-dna-sunlight-alcohol.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy43NCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy43NCJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjc0Il1dLDBd&dt=1722493577688&bpp=3&bdt=889&idt=752&shv=r20240729&mjsv=m202407250101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D6bf3eefe49031f83%3AT%3D1721367059%3ART%3D1722499339%3AS%3DALNI_MacAfAOJA8VyURIyKJCZKOtEk96_Q&eo_id_str=ID%3D253fe466b124068d%3AT%3D1721367059%3ART%3D1722499339%3AS%3DAA-Afja3CR3UFVWEVuVSmzApOeu3&prev_fmts=0x0%2C1519x694%2C1005x124%2C540x135&nras=3&correlator=4740527458381&frm=20&pv=1&tl=az&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=5289&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=2515&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31085554%2C44795922%2C95334527%2C95334830%2C95337026%2C95337870%2C95337093%2C95339232%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&psts=AOrYGsmzE5PUu9SGXQkstlYQ9jYAaxwKSW8iplvK8c0mLoapr0VJOKHk8LIzGn1lkpQVKGwi1DgaJvIAtxksk49nON-WlWXwvcoGvIwCBkuSNtVKLlHtPw&pvsid=1284050031853257&tmod=917552411&uas=3&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=M

Bu, nəinki D2-I kompleksinə təmirə başlamaq üçün digər FA yol zülallarını DNT çarpaz əlaqəsinə gətirməyə imkan vermir, həm də qalan ikiqat zəncirli DNT-ni lövbər edir, dayanmış “replikasiya çəngəlini” hüceyrədə çeynəyə bilən fermentlərdən qoruyur. DNT zəncirinin açıq ucu və DNT-ni daha da zədələyir.

Bu iş göstərdi ki, çarpaz bağlı DNT-nin özü deyil, çarpaz bağlı DNT nəticəsində dayanan replikasiya çəngəlindəki DNT strukturları D2-I kompleksini sürüşməyi dayandırmağa və başlatmaq üçün DNT-yə yapışmağa təhrik edir. təmir. Bu dayanmış replikasiya çəngəlləri bir çox DNT zədələnməsində görünür, D2-I kompleksinin digər DNT təmir formalarında, eləcə də FA yolu ilə geniş rolunu izah edir.

DNT-nin bərpası prosesini və ən əsası onun niyə uğursuz olduğunu başa düşmək çox vacibdir, çünki DNT-nin zədələnməsi bir çox xəstəlikdə əsas amildir. Tənqidi olaraq, bir çox xərçəng dərmanı, məsələn, Sisplatin, xərçəng hüceyrələrinə o qədər ciddi hüceyrə zədələnməsinə səbəb olur ki, bölünməyi dayandırır və ölür.

Belə hallarda, DNT təmir yolları – normal həyatda belə mühüm fizioloji proses – kemoterapi dərmanlarının təsirlərinə müqavimət göstərmək üçün istifadə edən xərçəng hüceyrələri tərəfindən qaçırıla bilər. DNT təmiri yolunda ilk addımın mexaniki əsasını başa düşmək, xərçəng dərmanlarının gələcəkdə daha təsirli olması üçün xəstələri həssaslaşdırmaq yollarına səbəb ola bilər.

Daha çox məlumat: Lori Passmore, FANCD2–FANCI DNT-ni araşdırır və cütdən tək telli birləşmələri tanıyır, Təbiət (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07770-w . www.nature.com/articles/s41586-024-07770-w

Jurnal məlumatı: Təbiət