ما تخليق DNA؟ أهميته من حيث نشوء السرطان

تخليق DNA - إنتاج نسخة من DNA

الخلية أصغر وحدة بنائية حية يتألف منها الجسم. وجزيء إدارة الخلايا، أي DNA، يحمل جميع المعلومات الوراثية القادمة من الوالدين. ويحتوي DNA على نظام لتكوين هذه المعلومات يتألف من النيوكليوتيدات. وتتكون هذه النيوكليوتيدات من قواعد الأدينين (A) أو الغوانين (G) أو السيتوزين (C) أو الثايمين (T)، وسكر ذي 5 ذرات كربون ومجموعة فوسفات. تتكون المعلومات الوراثية بترتيب النيوكليوتيدات في توليفات مختلفة. بفضل هذه المعلومات الوراثية، تُنتج إحدى الجزيئات اللازمة لوظائف الجسم الحيوية، وهي البروتينات . وللبروتينات وظائف متنوعة جدًا في الجسم، تتراوح من تخليق DNA إلى إنتاج هرمون الإنسولين. وأثناء انقسام الخلايا، الحفاظ على المعلومات الوراثية ضروري. وانقسام الخلايا عملية بيولوجية لازمة في حالات مثل النمو والتئام الجروح وإنتاج خلايا دم جديدة. وخلال عملية الانقسام هذه، يجب إنتاج نسخة من DNA ونقل هذه النسخ إلى خليتين منفصلتين. وDNA بنية حلزونية مزدوجة السلسلة تحتوي سلاسلها على نيوكليوتيدات. وتتزاوج النيوكليوتيدات فيما بينها، الغوانين مع السيتوزين والأدينين مع الثايمين. وتُسمى عملية إنتاج نسخة من DNA تخليق DNA . وأثناء تخليق DNA، يجب نسخ المعلومات الوراثية للخلية المنقسمة بصورة مطابقة تمامًا.

تخليق DNA نموذج شبه محافظ؛ أي إن نصف سلسلة DNA قديم والنصف الآخر يحتوي سلسلة DNA المتكونة حديثًا.

يبدأ تخليق DNA بوضع بروتينات مختلفة إنزيم الهيليكاز في المنطقة التي سيجري تخليقها، ليفصل سلسلتي DNA باستخدام ATP. وفور استقرار الهيليكاز وبدئه فتح السلسلة، يصل إلى المنطقة المفتوحة إنزيم بوليميراز DNA . ويطيل إنزيم بوليميراز DNA سلسلة DNA الجديدة في اتجاه معين باستخدام السلسلة القديمة قالبًا (باتجاه 5’ >> 3’). ولأن اتجاه تخليق إحدى السلاسل الجديدة هو 3’ >> 5’، فلا يستطيع بوليميراز DNA تخليق هذه المنطقة؛ إذ لا يستطيع تخليق DNA إلا باتجاه 5’ >> 3’. وللتغلب على هذه المشكلة، يصنع إنزيم البريماز عند الطرف 3’ وعلى فواصل معينة RNA على هيئة بادئات. وبفضل بادئات RNA هذه، يستطيع إنزيم البوليميراز إجراء التخليق في هذه السلسلة أيضًا باتجاه 5’ >> 3’. لكن بعد هذا التخليق، لا يستطيع بوليميراز DNA وصل منطقة DNA الواقعة بين بادئتي RNA. وتُسمى هذه القطعة المنفصلة قطعة أوكازاكي . والمسؤول عن وصل هذه القطعة هو إنزيم الليغاز . أما الانضغاط المتكون أمام منطقة التخليق بسبب البنية الحلزونية لـDNA، فيصححه إنزيم توبويزوميراز . وتستمر هذه العملية من منطقة بدء التخليق حتى منطقة نهايته.

ما أهمية فهم تخليق DNA بالنسبة للسرطان؟

أثناء تخليق DNA، قد لا يجري إنزيم بوليميراز DNA دائمًا التزاوج الصحيح بين القواعد. ولديه آلية لتصحيح الأخطاء. ورغم وجودها، يبلغ معدل هذا الخطأ في الخلية البشرية الطبيعية واحدًا من كل 10 مليارات (يُحسب أن جسمنا يحتوي 37 تريليون خلية بشرية، وينقسم يوميًا من هذه الخلايا جزء من 300 مقداره 1). وتُسمى الأخطاء في النيوكليوتيدات طفرات .

قد يتغير البروتين المنتج من المنطقة الجينية المعنية نتيجة الطفرات، وقد يُمنع إنتاجه أو يزداد. إذا كانت هذه المنطقة طليعة جين ورمي (تشفّر بروتينًا يمكن أن يسبب تطور السرطان)، فإنها تتحول نتيجة الطفرة إلى جين ورمي (نشط في تطور السرطان). فمثلًا، إذا حدثت طفرة تزيد إنتاج بروتين Myc الذي يؤدي دورًا في أحد مسارات تخليق DNA، فقد تحفز تطور السرطان. وفي المقابل، إذا تسببت طفرة في تعطيل بروتين الورم الأرومي الشبكي المثبط للمسار نفسه، فقد تحفز السرطان أيضًا. وبهذه الطريقة، فإن أصغر خطأ ممكن في تخليق DNA الذي يبدو بسيطًا قد يسبب السرطان مع طفرات تتراكم طويلًا. واليوم، فإن المستخدمة سريريًا من العلاجات الكيميائية معظمها يستهدف تخليق DNA في الخلايا السرطانية.