Back to chapter

7.6:

اصلاح التلف مزدوج الشريط

JoVE Core
Molecular Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Molecular Biology
Fixing Double-strand Breaks

Languages

Share

عندما يكون كلا الشريطين فى الدى إن إيه تالفين لا يوجد قالب سليم متبقى للإصلاح الدقيق. ولكن إذا تُرك دون إصلاح هذا السيناريو يمكن أن يؤدي إلى موت الخلية. هناك نوعان من الآليات لإصلاح كسور الشريط المزدوج.النوع الأول انضمام نهاية غير متجانس يسمح بإنضمام النهايات حتى لو لم يكن هناك تسلسل متماثل بينهم ويحدث قبل ازدواج ال دى إن إيه عندما يحتاج دى إن إيه إلى إصلاح سريع. في خلايا الثدييات يتم حدوث هذا من خلال البروتين المغاير رابط لنهايات الحمض النووي ك يو والذى يشكل مركب مع الوحدات الفرعية التحفيزية لبروتين كيناز المعتمد على دى إن إيه. هذا المركب يمسك نهايات الكروموسوم المكسورة في مكانها بينما ال دى إن إيه بوليميريز يُدخل النيوكليوتيدات ليسد الفجوة بين هذه النهايات.بعد ذلك دى إن إيه لايجاز 4 يشكل مركب مع العامل المساعد إكس آر سي سي, وبروتين آخر يسمى إكس إل إف ويضم مرة أخرى ويغلق هذه النهايات. 00:01:04.099 00:01:07.790 يمكن أن تؤدي مثل هذه الإصلاحات السريعة إلى الطفرات في موقع الإصلاح أو إعادة ترتيبات الجينوم بما في ذلك عمليات الحذف إنتقالات المادة الوراثية،والاندماج التي قد ينتج فى كروموسومات بها اثنين من السنترومير أو ناقص سنترومير معا. تنتشر الطفرات والخلايا الجسدية البشرية يمكن أن تتحمل 2000 من هؤلاء.00:01:30.460 00:01:32.660 إعادة ترتيب الجينوم من ناحية أخرى،تكون نادرة ولكن ممكن أن توجد في الخلايا السرطانية. 00:01:37.290 00:01:39.450 معظم كسور أشرطة دى إن أيه المزدوجة تؤدى الى أشرطة منفردة متدلية ونوع الإصلاح الثاني هو التهجين المتماثل يصلح هذه الكسور. هذا الشكل من التهجين يكون أكثر دقة من الإنضمام الغير متجانس للنهايات ويتطلب دى إن إيه من كروماتيد أخت كقالب لذلك يحدث عادة بعد تضاعف الجين أثناء انقسام الخلية.

7.6:

اصلاح التلف مزدوج الشريط

يتمتع هيكل الحمض النووي DNA المزدوج الشريطة بميزتين رئيسيتين. أولاً، يعمل كمستودع آمن للمعلومات الجينية حيث يعمل أحدهما كنسخة احتياطية في حالة تلف الخيط الآخر. ثانياً، البنية الحلزونية المزدوجة يمكن لفها حول بروتينات تسمى الهستونات لتشكيل النيوكليوسومات، والتي يمكن بعد ذلك لفها بإحكام لتشكيل الكروموسومات. وبهذه الطريقة، يمكن احتواء سلاسل الحمض النووي التي يصل طولها إلى 2 بوصة داخل الهياكل المجهرية في الخلية. كلا نسختين من المعلومات الجينية ولكنهما يعطلان أيضاً استمرارية الحمض النووي، مما يجعل الكروموسوم هشاً.

في الخلية، يوجد ما يقدر بعشر فواصل مزدوجة (DSBs) في اليوم. المصدر الأساسي للضرر هو المنتجات الثانوية الأيضية مثل أنواع الأكسجين التفاعلية والعوامل البيئية مثل الإشعاعات المؤينة. على الرغم من أنه أقل شيوعاً، إلا أن الإنزيمات النووية المعطلة يمكن أن تسبب أيضًا DSBs. يمكن أن يؤدي فشل الإنزيمات مثل النوع الثاني من الإيزوميراز العلوي، الذي يقطع كلا خيوط الحمض النووي ويعيد الانضمام إليهما أثناء فصل الكروموسومات، عن غير قصد إلى تكوُّن DSBs. يمكن أن يؤدي الضغط الميكانيكي على مزدوج الحمض النووي أيضاً إلى DSBs. في بدائيات النوى، يؤدي الجفاف لفترات طويلة إلى إجهاد الحمض النووي، مما يؤدي إلى تكوُّن DSBs.

من بين آليتي إصلاح الحمض النووي، تعتمد إعادة التركيب المتماثل على وجود كروماتيد شقيق قريباً، وهو ما يحدث خلال مرحلتي S و G2. بسبب هذا التقييد، في حالة عدم وجود متبرع متماثل، يتعين على الخلايا اللجوء إلى الانضمام إلى نهاية غير متجانسة (NHEJ)، على الرغم من أنها أقل دقة بكثير. لقد تم الافتراض بأن السبب وراء قدرة حقيقيات النوى الأعلى على تحمل استخدام NHEJ بشكل تفضيلي لإصلاحات DSB هو أن لديهم DNA وفيراً غير مشفر، والذي يسمح باستبدال النوكليوتيدات أو الحذف أو الإضافة دون عواقب وخيمة.

Suggested Reading

  1. Featherstone, Carol, and Stephen P. Jackson. "DNA double-strand break repair." Current Biology 9, no. 20 (1999): R759-R761.