پیوند پروتئین با DNA ضعیف شده معمای بیماری را برای بیماران در سراسر جهان حل می کند

تحقیقات جدید در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون نشان می‌دهد که اختلال در عملکرد یک پروتئین ضروری برای حفظ ثبات در کروموزوم‌های ما ممکن است مسئول بیماری‌های جدی و گاهی کشنده باشد.

یافته های آنها، منتشر شده در علممی تواند برای بیماران و پزشکان آنها جهش های پروتئینی جدید را برای آزمایش برخی سرطان ها و بیماری های مغز استخوان فراهم کند.

کروموزوم‌های ما (بسته‌ای از پروتئین‌ها و DNA که تمام اطلاعات ژنتیکی ما را ذخیره می‌کنند) از تخریب توسط تلومرها محافظت می‌شوند – کلاهک‌های محافظ در انتهای کروموزوم‌ها که از توالی‌های DNA و پروتئین‌های تکراری ساخته شده‌اند. در حالی که تلومرها به طور طبیعی با افزایش سن کوتاه می شوند، اختلال در تشکیل و نگهداری تلومرها می تواند باعث کاهش پایداری DNA شود و منجر به پیری زودرس و سایر بیماری ها شود.

دانشمندان در آزمایشگاه Ci Ji Lim، استاد بیوشیمی در UW-Madison، با همکاری محققان دپارتمان شیمی دانشگاه، علاقه مند به شناسایی پروتئین هایی هستند که با آنزیمی به نام تلومراز، که مسئول حفظ تلومرها است، تعامل دارند. نقص در این پروتئین ها ممکن است علت برخی از بیماری های ناشی از کوتاه شدن تلومرها باشد.

لیم می گوید: “این خط از تحقیقات فراتر از درک بیوشیمیایی فرآیند مولکولی است. درک بالینی بیماری های تلومر را عمیق تر می کند.”

محققان به رهبری دانشجوی فارغ التحصیل سوراو آگراوال، دانشمند محقق Xiuhua Lin و محقق فوق دکتری Vivek Susvirkar، با استفاده از AlphaFold، یک ابزار یادگیری ماشینی که ساختار سه بعدی پروتئین ها و برهمکنش های پروتئین-پروتئین را پیش بینی می کند، پروتئین هایی را که احتمالاً با تلومراز تعامل دارند، جستجو کردند.

آنها کشف کردند که مولکولی به نام پروتئین همانندسازی A (RPA) با تحریک تلومراز نقش اساسی در حفظ تلومرها دارد.

نقش RPA در همانندسازی و ترمیم DNA مدت‌هاست که درک شده است، اما نقش آن در حفظ تلومرهای طولانی و سالم در انسان تا کنون تایید نشده بود. این تیم با هدایت یافته های خود از AlphaFold، به طور تجربی تأیید کردند که در انسان، RPA برای تحریک تلومراز و کمک به حفظ تلومرها لازم است.

لیم می گوید که یافته های آنها پیامدهای فوری برای برخی از بیماران مبتلا به بیماری های اغلب کشنده ناشی از کوتاه شدن تلومرها، از جمله کم خونی آپلاستیک، سندرم میلودیسپلاستیک و لوسمی میلوئید حاد دارد.

لیم توضیح می‌دهد: «برخی بیماران مبتلا به اختلالات تلومر کوتاه‌شده هستند که با دانش قبلی ما قابل توضیح نیستند.» ما اکنون پاسخی به علت اصلی برخی از این جهش‌های کوتاه بیماری تلومر داریم: این جهش نتیجه عدم توانایی RPA در تحریک تلومراز است.

لیم و تیمش سوالاتی از پزشکان و دانشمندان سراسر جهان دریافت کرده‌اند که آیا بیماری‌های بیماران آنها می‌تواند نتیجه جهش‌های ژنتیکی باشد که عملکرد تازه کشف شده RPA را سرکوب می‌کند.

لیم می‌گوید: “همکارانی از فرانسه، اسرائیل و استرالیا هستند. آنها فقط می‌خواهند دلیلی برای بیماری کوتاه تلومر بیمارشان بیاورند تا بیماران و خانواده‌هایشان بفهمند چه اتفاقی می‌افتد و چرا.”

با تجزیه و تحلیل بیوشیمیایی، ما می‌توانیم جهش بیمارانشان را آزمایش کنیم تا ببینیم آیا این جهش بر تعامل RPA با تلومراز تأثیر می‌گذارد یا خیر و به پزشکان بینشی درباره علل احتمالی بیماری‌های بیمارانشان می‌دهیم.