ترمیم بافت ژنتیکی شما

ترمیم ژن‌های شما کمی شبیه رفو کردن شلوار جین شماست، با خراش‌ها، پارگی‌ها و نخ‌های شل زیادی که نیاز به ترمیم دارند. دانشمندان می‌دانند که یک نوع خاص از اشتباه در نخ‌کشی DNA باعث می‌شود C-A-Gهای تکراری بیماری هانتینگتون (HD) طولانی‌تر و طولانی‌تر شوند. اما آیا انواع دیگری از ترمیم ژنتیکی نیز می‌توانند در HD نقش داشته باشند؟ یک گروه تحقیقاتی تصمیم گرفتند طیف وسیعی از فعالیت‌های ترمیم DNA را در موش‌های HD ارزیابی کنند تا ببینند چه انواع دیگری از ترمیم‌های ژنتیکی ممکن است در حال وقوع باشند. آنها نشان دادند که ترمیم شکستگی‌های دو رشته‌ای DNA در مغز موش‌های HD افزایش یافته و ممکن است به بیماری کمک کند.

C-A-Gهای بیش از حد باعث بیمار شدن نوروننورون سلول های مغزی که اطلاعات را ذخیره و انتقال می دهند‌ها می‌شوند

حروف ژنتیکی تکراری C-A-G مسئول ایجاد بیماری هانتینگتون (HD) هستند، زمانی که فردی تعداد زیادی از آنها را پشت سر هم در ژنی به نام هانتینگتین به ارث می‌برد. طی چند سال گذشته، پیشرفت‌های عمده در تحقیقات HD نشان داده است که این رشته‌های مشکل‌ساز C-A-G تکراری می‌توانند در برخی نوروننورون سلول های مغزی که اطلاعات را ذخیره و انتقال می دهند‌های آسیب‌پذیر، از طریق فرآیندی به نام گسترش سوماتیکسوماتیک مرتبط به بدن، طولانی‌تر و طولانی‌تر شوند. با هدف قرار دادن گسترش سوماتیکسوماتیک مرتبط به بدن، ممکن است بتوانیم نوروننورون سلول های مغزی که اطلاعات را ذخیره و انتقال می دهند‌های بیمار را حفظ کرده و HD را درمان کنیم. با این حال، دانشمندان همچنان در مورد اینکه چه تعداد C-A-G تکراری باعث بیمار شدن نوروننورون سلول های مغزی که اطلاعات را ذخیره و انتقال می دهند و منجر به HD می‌شود و اینکه آیا همه گسترش‌ها مضر هستند، بحث می‌کنند.

رشته‌های DNA شما دائماً در حال ترمیم هستند

کد ژنتیکی شما به صورت یک رشته دوگانه DNA در هر سلول بدن شما بسته‌بندی شده است، مانند یک نخ فوق‌العاده که در بافت ژنتیکی بافته شده است. اما مانند هر بافتی، می‌تواند با گذشت زمان فرسوده شده و سوراخ‌هایی در آن ایجاد شود. خوشبختانه، بدن شما راه‌های زیادی برای تشخیص آسیب به DNA دارد و مجهز به طیف وسیعی از ابزارها برای ترمیم آن است. گاهی اوقات این آسیب یک شکستگی جزئی تنها در یک رشته DNA است که به آن شکستگی تک‌رشته‌ای می‌گویند، مانند یک نقطه فرسوده در شلوار جین شما که برخی از نخ‌ها باقی مانده‌اند. در مواقع دیگر، رشته دوگانه DNA به طور کامل می‌شکند که به آن شکستگی دو رشته‌ای می‌گویند، مانند یک پارگی کامل که سوراخی ایجاد می‌کند. رشته دوگانه DNA همچنین می‌تواند به اشتباه جفت شود که به آن عدم تطابق می‌گویند، مانند نخی که گیر می‌کند و بیرون کشیده می‌شود. بدن شما دائماً این انواع مختلف آسیب DNA را ترمیم می‌کند تا بافت ژنتیکی حیاتی سلول‌های شما را دست‌نخورده نگه دارد.

یک نوع خاص از ترمیم DNA، C-A-Gهای بیشتری اضافه می‌کند

در سال‌های اخیر، محققان HD به بینش شگفت‌انگیزی در مورد چگونگی توسعه HD عمیق‌تر شده‌اند: آن تکرارهای C-A-G رو به رشد که می‌توانند انباشته شده و در نهایت سمی شوند، به نظر می‌رسد که به عنوان محصول جانبی تلاش‌های بدن شما برای ترمیم DNA نامتطابق اتفاق می‌افتند. درست خواندید – گسترش C-A-G می‌تواند زمانی اتفاق بیفتد که بدن در تلاش برای ترمیم رشته‌های لغزیده DNA است. در حالی که ترمیم معمولاً مفید است، ترمیم یک رشته C-A-G گاهی اوقات می‌تواند به اشتباه چند C-A-G اضافی اضافه کند، مانند خیاطی که نخ زیادی اضافه می‌کند. به طور فزاینده‌ای تصور می‌شود که اینگونه است که تعداد زیادی C-A-G در نوروننورون سلول های مغزی که اطلاعات را ذخیره و انتقال می دهند‌ها انباشته شده و سمی می‌شوند – از طریق خطاهایی که در ترمیم رشته‌های C-A-G نامتطابق رخ می‌دهد.

آیا اشتباهات ترمیم دیگری نیز می‌توانند در HD نقش داشته باشند؟

اگرچه دانشمندان دریافته‌اند که ترمیم عدم تطابق DNA می‌تواند باعث انباشت C-A-Gهای اضافی شود، اما مشخص نیست که آیا انواع دیگری از ترمیم DNA نیز ممکن است در HD نقش داشته باشند. درک اینکه کدام انواع ترمیم DNA در HD مختل می‌شوند، برای توسعه انواع صحیح داروها برای درمان تمام جنبه‌های بیماری مهم است. اینجاست که یک مطالعه جدید وارد می‌شود: دکتر آریس پلیزوس و سینتیا مک‌موری از آزمایشگاه ملی برکلی تصمیم گرفتند بررسی کنند که چه انواع دیگری از ترمیم DNA ممکن است در HD نقش داشته باشند. آنها پرسیدند که آیا شکستگی‌های دو رشته‌ای DNA – برش‌های تمیز در بافت ژنتیکی – نیز یکی از ویژگی‌های این بیماری هستند.

نخ‌های شل‌تر – و ترمیم بیشتر – در مغز HD

به انواع مختلف پارگی‌ها و خراش‌هایی فکر کنید که ممکن است شلوار جین مورد علاقه شما با آنها مواجه شود. ترمیم هر پارگی خاص ممکن است به دوخت یا تکنیک متفاوتی نیاز داشته باشد. به همین ترتیب، بدن شما مجموعه‌ای از ابزارهای خیاطی برای تمام روش‌های مختلفی دارد که بافت DNA شما می‌تواند فرسوده و آسیب ببیند. پلیزوس و همکارانش مغز موش‌های مبتلا به HD را بررسی کردند تا ببینند این انواع مختلف ترمیم DNA چقدر اتفاق می‌افتند.

آنها دریافتند که مغز و نوروننورون سلول های مغزی که اطلاعات را ذخیره و انتقال می دهند‌های موش‌های HD ترمیم بیشتری مرتبط با شکستگی‌های دو رشته‌ای DNA دارند – فرآیندی متمایز از ترمیم عدم تطابق. این یک سوال مهم را مطرح می‌کند: آیا این ترمیم شکستگی‌های دو رشته‌ای DNA در ترکیب با انباشت C-A-Gهای ناشی از ترمیم عدم تطابق اتفاق می‌افتد، یا به طور مستقل رخ می‌دهد؟ و آیا این شکستگی‌های دو رشته‌ای ممکن است در HD نقش داشته باشند؟

روش‌های ترمیم مستقل؟

برای تلاش برای پاسخ به این سوال دشوار، محققان به شکستگی‌های دو رشته‌ای DNA در موش‌های HD نگاه کردند که C-A-Gهای زیادی دارند اما به گونه‌ای مهندسی شده‌اند که سلول‌هایشان فاقد برخی از ماشین‌آلات درگیر در ترمیم عدم تطابق هستند. این موش‌های مهندسی شده بدون ترمیم عدم تطابق، C-A-Gهای بیشتری را انباشته نمی‌کنند، زیرا اشتباهات ترمیم عدم تطابق نحوه اضافه شدن C-A-Gهای بیشتر است.

جالب اینجاست که هم در موش‌های HD که C-A-Gهای بیشتری را انباشته می‌کنند و هم در موش‌هایی که این کار را نمی‌کنند، همچنان شکستگی‌های دو رشته‌ای DNA بیشتری نسبت به موش‌های سالم وجود داشت.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که شکستگی‌های دو رشته‌ای در بافت DNA ممکن است مستقل از ترمیم عدم تطابق و انباشت C-A-Gها اتفاق بیفتند.

این برای HD چه معنایی دارد؟

در این آزمایش‌ها، نویسندگان نشان دادند که انواع مختلف آسیب DNA – شکستگی‌های دو رشته‌ای و ترمیم عدم تطابق – می‌توانند مستقل از یکدیگر در موش‌های HD اتفاق بیفتند. این بدان معناست که جلوگیری از شکستگی‌های دو رشته‌ای اضافی در DNA مغز نیز ممکن است برای درمان HD مهم باشد.

هنوز سوالات مهمی در مورد چگونگی اعمال این یافته‌ها بر افراد مبتلا به HD وجود دارد. محققان موش‌هایی را مطالعه کردند که تکرارهای CAG بسیار بیشتری نسبت به اکثر افراد مبتلا به HD به ارث می‌برند. در این طول‌های تکرار بسیار زیاد، موش‌ها می‌توانند تغییرات مرتبط با بیماری را حتی بدون گسترش بیشتر CAG ایجاد کنند. این امر تعیین اینکه آیا شکستگی‌های دو رشته‌ای DNA به همان شیوه در افراد به HD کمک می‌کنند، دشوار می‌سازد، جایی که تکرارهای CAG معمولاً بسیار کوتاه‌تر شروع می‌شوند و می‌توانند در برخی سلول‌ها طی سالیان متمادی گسترش یابند. مطالعات بیشتر برای تعیین اینکه آیا این شکستگی‌های DNA علت مستقیم آسیب نورونی در HD انسانی هستند، یا بخشی از یک زنجیره پیچیده‌تر از رویدادها، مورد نیاز خواهد بود.

با این حال، این تحقیق همچنان درک ما را از آنچه در نوروننورون سلول های مغزی که اطلاعات را ذخیره و انتقال می دهند‌های افراد مبتلا به HD اشتباه پیش می‌رود – و چگونگی ترمیم آن – گسترش می‌دهد.

خلاصه

• ترمیم طبیعی ژن‌های شما همان چیزی است که باعث انباشت C-A-Gهای بیشتر می‌شود، مانند خیاطی که سوراخی را با استفاده از نخ زیاد ترمیم می‌کند.
• یک نوع خاص از ترمیم به نام ترمیم عدم تطابق، C-A-Gهای بیشتری را در مغز اضافه می‌کند.
• تحقیقات جدید نشان می‌دهد که انواع دیگری از ترمیم در مغز موش‌های HD افزایش یافته است.
• شکستگی‌های دو رشته‌ای DNA در نوروننورون سلول های مغزی که اطلاعات را ذخیره و انتقال می دهند‌های موش‌های HD انباشته می‌شوند، اما هنوز مشخص نیست که چگونه آنها به HD در افراد کمک می‌کنند.