پرتوشناسی :» سپر محافظ پوست در برابر پرتوهای فرابنفش کشف شد

محققان پس از یک‌دهه تلاش مستمر موفق شده‌اند ساختار پروتئینی آنزیمی که را که به ترمیم جهش‌های ژنتیکی ناشی از اثرات مخرب نور خورشید، مخصوصا پرتوهای فرابنفش بر سلول‌های بدن می‌پردازد و نقش مهمی را در جلوگیری از ابتلای انسان به سرطان پوست ایفا می‌کند، کشف کنند.

اثر مخرب پرتوهای فرابنفش بر پوست ناشی از ادغام دو باز نوکلئوتیدی کنار هم در طول مارپیچ دی.ان.ای و در نتیجه تغییر شکل طبیعی این ساختار است، به گونه‌ای که اغلب آنزیم‌های درگیر در همانندسازی این مارپیچ توانایی شناسایی بخش از دست‌رفته و ترمیم آن در رشته‌های جدید را نخواهند داشت.

گزارش‌های تحقیقاتی در سال 1999/1378 نشان دادند «دی.ان.ای‌پلیمراز اتا» یکی از آنزیم‌های درگیر در ترمیم مارپیچ دی.ان.ای قادرست این بخش نوکلئوتیدی از دست‌رفته را که متشکل از دو باز تیمین است، ترمیم کند. در تعدادی از افراد مبتلا به بیماری گزرودرما پیگمنتوزوم -حساسیت شدید به نور خورشید- جهش این آنزیم گزارش شده بود و امروزه می‌دانیم کوچک‌ترین تماس این افراد با نور خورشید می‌تواند آنها را به سرطان پوست مبتلا کند.

به گزارش نیچر، در هفته‌ای که گذشت دو گروه تحقیقاتی مجزا علت موفقیت دی.ان.ای‌پلیمراز اتا را در همانندسازی رشته‌های سالم از دی.ان.ای آسیب‌دیده منتشر کردند. این دو گروه موفق شدند تصویری کامل از اثر این آنزیم بر دی.ان.ای انسان و مخمر ساکارومیسس‌سرویسیه ارائه کنند.
توماس کانکل، زیست‌شیمیدان مؤسسه ملی بهداشت محیط در کارولینای شمالی که در این تحقیقات مشارکت نداشته می‌گوید: : «با این دو تحقیق قدم بزرگی در جهت درک دقیق مکانیزم ایجاد سرطان پوست در بدن برداشته‌ایم».

حاصل باارزش تلاشی خستگی‌ناپذیر
کانکل می‌گوید: «این نتیجه‌ای است که آزمایشگاه‌های بسیاری برای رسیدن به آن تلاش کرده‌اند. ما بیش از سه‌سال و توان تحقیقاتی بسیاری را صرف کشف این ساختار کردیم اما تلاش‌مان بی‌نتیجه بود».

توضیح تصویر: دی.ان.ای‌پلیمراز اتا با همانندسازی صحیح بخش‌های آسیب‌دیده توسط پرتو فرابنفش -بخش قرمز‌رنگ تصویر- که حاصل از ادغام دو باز تیمین است، مانع از ابتلای فرد به سرطان پوست می‌شود.

ساتیا پراکاش، زیست‌شیمیدان بخش پزشکی دانشگاه تگزاس در گالوستون و نویسنده یکی از این گزارش‌ها می‌گوید: «مشکل اصلی در بلورهای پروتئینی نهفته بود که ساختار مولکولی را تعیین می‌کنند. این بلورها از ترکیب تعداد زیادی کپی پروتئینی تشکیل شده‌اند که در ماتریکس‌های بی‌شماری تکرار می‌شوند. کنش‌ متقابل میان پروتئین‌ها در این بلورها باعث استقرار آنزیم در نقطه‌ای خاص می‌شود و احتمال بررسی فرایندها را غیر‌ممکن می‌کند.».

«ما نه‌سال وقت صرف کردیم و میلیون‌ها ایده متفاوت را برای رسیدن به نتیجه مورد بررسی قرار دادیم. روزی رسید که با صراحت به همکارانم گفتم غیرممکن است، ما باید همه چیز را فراموش کنیم».

با این حال آنیل آگاروال همکار پراکاش در دانشکده پزشکی مانت‌سینای در نیویورک به این فکر رسید که یک جفت اسید‌آمینه موجود در دی.ان.ای‌پلیمراز مخمر را که با سایر کپی‌های پروتئینی در کنش بودند را تغییر دهد. هم‌زمان وی یانگ و همکارانش در مؤسسه ملی دیابت، بیماری‌های گوارشی و کلیه در بتسدا، مریلند روش مشابهی را روی دی.ان.ای‌پلیمراز انسان بررسی می‌کردند.

چنگال پروتئینی گسترده
هر دو تیم به توضیح یگانه‌ای برای توانایی بی‌نظیر دی.ان.ای‌پلیمراز اتا دست یافتند: راز این توانایی خارق‌العاده در گستردگی بخش‌های در تماس با رشته دی.ان.ای و انعطاف اندک این آنزیم نهفته بود. دی.ان.ای‌پلیمراز اتا هم مانند بسیاری از آنزیم‌ها از ساختاری پروتئینی مانند یک دست با انگشت‌های متمایز و منطقه اتصال آنها تشکیل شده که با قدرت مانند یک مشت بخشی از رشته دی.ان.ای را در حین همانند‌سازی در برمی‌گیرد. انگشت‌ها و کف دست در اثر متقابل با رشته دی.ان.ای باز شده، منطقه فعال آنزیم را تشکیل داده و امکان فعالیت کاتالیزورها را فراهم می‌کنند.

نکته اینجاست که منطقه فعال دی.ان.ای‌پلیمراز اتا وسیع‌تر از سایر آنزیم‌های درگیر در همانندسازی یا ترمیم رشته دی.ان.ای است. این منطقه فعال وسیع‌تر می‌تواند بازهای حذف‌شده از زنجیره را شناسایی و حین همانند‌سازی جای خالی آنها را با جفت باز مکمل آدنین کامل کند. در نتجه رشته تازه حاصل از همانندسازی بخش آسیب‌دیده سالم خواهد بود. علاوه بر این قدرت این چنگال پروتئینی گسترده مانع از تغییر شکل عادی رشته‌ها می‌شود.
کانکل می‌گوید: «دی.ان.ای‌پلیمراز اتا ما را از آسیب‌های جدی حاصل از پرتوهای فرابنفش حفظ می‌کند اما باید وظیفه این آنزیم چیزی فراتر از این عملکرد حفاظتی باشد. فکر می‌کنم به زمان بیشتری برای کشف سایر فعالیت‌های باارزش این آنزیم نیاز داشته باشیم».