سنتز DNA چیست؟ اهمیت آن در ایجاد سرطان

سنتز DNA - تولید نسخه DNA

کوچک‌ترین واحد زنده سازنده بدن سلول است. مولکول اداره‌کننده سلول، یعنی DNAهمه اطلاعات ژنتیکی والدین را حمل می‌کند. برای تشکیل این اطلاعات، DNA سامانه‌ای از نوکلئوتیدهادارد. نوکلئوتید شامل باز آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C) یا تیمین (T)، قند 5 کربنی و گروه فسفات است. اطلاعات ژنتیکی از ترتیب‌های مختلف نوکلئوتیدها ایجاد می‌شود. با این اطلاعات، یکی از مولکول‌های ضروری عملکرد حیاتی بدن، یعنی پروتئین‌ها تولید می‌شوند. پروتئین‌ها وظایف بسیار متنوعی، از سنتز DNA تا تولید انسولین، دارند. هنگام تقسیم سلول، حفظ اطلاعات ژنتیکی لازم است. تقسیم سلول فرایند زیستی ضروری برای رشد، ترمیم زخم و تولید سلول خونی جدید است. در تقسیم، تولید نسخه‌ای از DNA و انتقال نسخه‌ها به دو سلول مجزا لازم است. DNA ساختاری مارپیچی با دو رشته حامل نوکلئوتید است. نوکلئوتیدها به صورت گوانین-سیتوزین و آدنین-تیمین جفت می‌شوند. فرایند تولید نسخه DNA، سنتز DNA نامیده می‌شود. در سنتز، اطلاعات ژنتیکی سلول در حال تقسیم باید دقیقاً کپی شود.

سنتز DNA الگویی نیمه‌محافظه‌کارانه است؛ یعنی نیمی از رشته قدیمی و نیم دیگر رشته تازه‌ساخته است.

سنتز DNA با قرار گرفتن آنزیم هلیکاز در محل سنتز توسط پروتئین‌های مختلف آغاز می‌شود تا با مصرف ATP دو رشته را باز کند. بلافاصله پس از استقرار و باز کردن رشته، به ناحیه بازشده، DNA پلیمراز می‌آید. این آنزیم با الگوی رشته قدیمی، رشته جدید را در جهت معین بلند می‌کند (جهت 5’ >> 3’). چون جهت سنتز یکی از رشته‌های جدید 3’ >> 5’ است، پلیمراز نمی‌تواند آن را بسازد؛ زیرا فقط در جهت 5’ >> 3’ سنتز می‌کند. برای رفع مشکل، در انتهای 3’، آنزیم پریماز در فاصله‌های معین، RNA به شکل آغازگر می‌سازد. این آغازگرها اجازه می‌دهند پلیمراز در این رشته نیز در جهت 5’ >> 3’ سنتز کند. اما پس از سنتز، ناحیه DNA میان دو آغازگر RNA توسط پلیمراز به هم وصل نمی‌شود. این قطعه جدا، قطعه اوکازاکی نام دارد و مسئول اتصال آن، آنزیم لیگاز است. فشردگی ایجادشده جلوی محل سنتز به دلیل مارپیچ DNA را، توپوایزومراز اصلاح می‌کند. این فرایند از محل شروع تا پایان سنتز ادامه دارد.

درک سنتز DNA چه اهمیتی برای سرطان دارد؟

هنگام سنتز، DNA پلیمراز همیشه جفت‌سازی درست انجام نمی‌دهد و سازوکار اصلاح خطا دارد. با وجود آن، خطا در سلول طبیعی انسان یک مورد در 10 میلیارد است (برآورد می‌شود بدن ما 37 تریلیون سلول انسانی داشته باشد و روزانه از هر 300 سلول، 1 سلول تقسیم شود). خطاهای نوکلئوتید، جهش نامیده می‌شوند.

بر اثر جهش، پروتئین ناحیه ژنی مربوط ممکن است تغییر کند، تولیدش مهار یا بیشتر شود. اگر ناحیه پروتوانکوژن باشد، یعنی پروتئین بالقوه ایجادکننده سرطان رمزگذاری کند، با جهش به انکوژن فعال برای سرطان تبدیل می‌شود. مثلاً جهش افزایش‌دهنده تولید Myc در مسیر سنتز DNA ممکن است سرطان را تحریک کند. از سوی دیگر اگر جهش، مهارکننده همان مسیر یعنی پروتئین رتینوبلاستوما را غیرفعال کند، آن هم می‌تواند سرطان ایجاد کند. کوچک‌ترین خطا در سنتز ظاهراً ساده، همراه انباشت طولانی جهش‌ها، ممکن است به سرطان بینجامد. امروزه از درمان‌های بالینی، شیمی‌درمانی‌ها بیشتر سنتز DNA سلول سرطانی را هدف می‌گیرند.