رصد وجود حمض نووي نادر قد يلعب دورا في إصابة السرطان لأول مرة!

يُعرف الشكل الأيقوني لجزيء الحمض النووي بأنه عبارة عن خيطين رفيعين متضافرين معا بشكل حلزوني، وفي بعض الأحيان، يمكن أن يشكل حلزونا رباعيا نادرا قد يلعب دورا في أمراض مثل السرطان.

ولا يُعرف الكثير عن هذه الجزيئات الأربعة، والمعروفة باسم G-quadruplexes – وطور العلماء الآن طريقة جديدة لاكتشاف هذه الجزيئات الفردية ومراقبة سلوكها في الخلايا الحية.

وفي دراسة جديدة نُشرت 8 يناير في مجلة Nature Communications، وصف الفريق كيف تتسبب بروتينات معينة في تفكك G-quadruplex. وفي المستقبل، يمكن أن يؤدي عملهم إلى عقاقير جديدة تستحوذ على الحمض النووي رباعي الحلزون، وتعطل نشاطه.

ويمكن للأدوية أن تتدخل، على سبيل المثال، عندما يساهم الحمض النووي الغريب في نمو الورم السرطاني.

وقال معد الدراسة، بن لويس، من قسم الكيمياء في إمبريال كوليدج لندن، في بيان: “هناك أدلة متزايدة على أن G-quadruplexes تلعب دورا مهما في مجموعة متنوعة من العمليات الحيوية للحياة، وفي مجموعة من الأمراض”.

وبشكل عام، تظهر G-quadruplexes في الخلايا السرطانية بمعدلات أعلى بكثير من الخلايا السليمة، وفقا للبيان.

وربطت دراسات مختلفة وجود الحمض النووي رباعي الخيوط مع الانقسام السريع للخلايا السرطانية، وهي عملية تؤدي إلى نمو الورم. لذا، افترض العلماء أن استهداف الحمض النووي الغريب بالعقاقير يمكن أن يبطئ أو يوقف هذا الانقسام الخلوي الجامح.

وقال لويس: “لكن الحلقة المفقودة تمثلت في تصور هذا الهيكل مباشرة في الخلايا الحية”. وبعبارة أخرى، احتاج العلماء إلى طريقة أفضل لمشاهدة جزيئات الحمض النووي أثناء عملها.

ويمكن أن تتشكل G-quadruplexes إما عندما ينثني جزيء DNA مزدوج االخيط على نفسه، أو عندما ترتبط خيوط DNA متعددة بحمض نووي واحد، يُعرف باسم Guanine – أحد اللبنات الأساسية للحمض النووي، وفقا لمجلة Discover.

ولاكتشاف هذا الحمض النووي غير التقليدي في الخلايا، استخدم الفريق مادة كيميائية تسمى DAOTA-M2، والتي ينبعث منها ضوء فلورسنت عندما يرتبط بـ G-quadruplexes. وبدلا من قياس سطوع الضوء فقط، والذي يختلف اعتمادا على تركيز جزيئات الحمض النووي، قام الفريق أيضا بتتبع المدة التي سطع فيها الضوء.

وساعد تتبع مدة بقاء الضوء الفريق على معرفة كيفية تفاعل الجزيئات المختلفة مع الحمض النووي ذي الأربعة شرائط في الخلايا الحية.

وعندما يلتصق جزيء بشريط الحمض النووي، فإنه يحل محل DAOTA-M2 المتوهج، ما يتسبب في انطفاء الضوء بشكل أسرع مما لو بقيت المادة الكيميائية في مكانها. وباستخدام هذه الأساليب، حدد الفريق نوعين من البروتينات، يُطلق عليهما الهليكازات، يعملان على فك خيوط الحمض النووي ذي الأربعة شرائط وتحريك عملية تفكيكها.

كما حددوا جزيئات أخرى ترتبط بالحمض النووي. ويمكن أن تساعد الدراسات المستقبلية حول هذه التفاعلات الجزيئية، العلماء في تصميم الأدوية التي ترتبط بالحمض النووي.

وقال رامون فيلار، أستاذ الكيمياء الطبية غير العضوية في إمبريال، في البيان: “اهتم العديد من الباحثين بإمكانية جزيئات الارتباط G-quadruplex كأدوية محتملة لأمراض مثل السرطان. وستساعد طريقتنا في تطوير فهمنا لهذه الأدوية الجديدة المحتملة”.