كيف تحزم الخلية مزيجها من البيانات الجينية في كروموسومات أنيقة للانقسام؟ يمتد الحمض النووي في خلايانا ، بعد كل شيء ، إلى حوالي مترين في الطول ، ويحتاج إلى أن يتناسب مع نواة حوالي 1/50 من حجم حبة الملح. كيف على الأرض يتم ترتيب هذا التشابك قبل الانقسام إلى قسمين؟
ألقى بحث جديد الضوء على هذه العملية ، حيث قام بتصوير مركب بروتيني يسمى Condensin أثناء استخلاص حلقات من الحمض النووي.
افترضت دراسات سابقة أن المكثف يعمل كمحرك صغير لإنشاء حلقات في الحمض النووي. الفكرة هي أن العديد من هذه الطيات تسمح للخلية بضغط جينومها للتوزيع بين الخلايا الوليدة. حتى الآن ، ومع ذلك ، لم يتم إثبات هذا الدور. من خلال عزل جزيء الحمض النووي وتوجيهه بعناية بمركب التكثيف تحت المجهر ، قام علماء من معهد كافلي بجامعة دلفت و EMBL Heidelber بتصوير البروتين وهو يعمل.
يقول البروفيسور سيز ديكر ، رئيس المجموعة البحثية في قسم العلوم الحيوية في دلفت ، لموقع Alphr . "يحتاج المرء إلى تصوير الحمض النووي دون الكثير من الضرر بالصورة.
"عندما تسلط الضوء على الحمض النووي لجعله مرئيًا ، يمكن لهذا الضوء أيضًا أن يحدث ضررًا (يسمى بالتلف الضوئي) ، وبالتالي يكسر الحمض النووي. حدث هذا ، على سبيل المثال ، عندما بدأنا هذا البحث قبل ثماني سنوات بمزيد من صبغة الألوان القياسية التي من شأنها أن تقطع وتكسر الحمض النووي في غضون ثوانٍ ".
يوضح Mahipal Ganji ، باحث ما بعد الدكتوراة في مجموعة Cees Dekker في Delft ، أن الخطوة الأولى في عملية التصوير الجديدة كانت تثبيت طرفي جزيء DNA على سطح وتطبيق صبغة اللون بعناية:"عندئذٍ تطبيق تدفق في السائل عموديًا على الجزيء ، وجهنا الحمض النووي في شكل U وأدخلناه في المستوى البؤري لمجهرنا. بشكل مثير للدهشة ، يمكننا بعد ذلك رؤية رابط مكثف واحد والبدء في بثق حلقة. "
وفقًا لـ Dekker ، فإن اللقطات "تحسم الجدل" حول قدرة condensin على تكوين حلقات في الحمض النووي. لاحظ الفريق أيضًا أن الترنح غير متماثل ، حيث يقوم المكثف بسحب الحمض النووي فقط من جانب واحد من نقطة تثبيته. لا تستغرق عملية الحلقات سوى كمية متواضعة من ATP لتزويد المكثف بالوقود ، مما يشير إلى أن مركب البروتين لا يسحب قاعدة الحمض النووي عن طريق القاعدة ، ولكن في قطع كبيرة. يقوم المحرك الصغير بهذه السرعة بشكل ملحوظ ، حيث يلف ما يصل إلى 1500 زوج قاعدي في الثانية.
النتائج لديها مجال ليس فقط لتوضيح الآلية الأساسية للانقسام والانقسام الاختزالي ، ولكن يمكن استخدامها للمساعدة في علاج المشاكل الطبية المرتبطة بعائلة البروتينات التي يعتبر الكزازة جزءًا منها ، والمعروفة باسم بروتينات SMC. كما يوضح ديكر ، يمكن أن يساعدنا هذا في فهم كيفية محاربة السرطان بشكل أفضل:
إن بروتينات SMC ضرورية لتنظيم الكروموسومات. يرتبط اضطراب التوزيع الصحيح للمادة الصبغية على الخلايا الوليدة بالسرطان. وبالتالي يكمن الفهم الأساسي لبروتينات SMC في صميم فهم العمليات التخريبية التي تؤدي إلى الإصابة بالسرطان. وبشكل أكثر تحديدًا ، ترتبط الطفرات في بروتينات SMC بحالات وراثية مثل متلازمة كورنيليا دي لانج ".
تم نشر النتائج من معهد كافلي بجامعة دلفت و EMBL Heidelber اليوم في مجلة Science .
رصيد الصورة:Cees Dekker Lab TU Delft / Scixel
