کشف نوع جدیدی از آسیب DNA در میتوکندری
پژوهشگران دانشگاه UC Riverside نوع تازهای از آسیب DNA را در میتوکندری—ساختارهای کوچک تولیدکننده انرژی سلول—شناسایی کردهاند که ممکن است توضیح دهد بدن چگونه استرس را تشخیص داده و به آن پاسخ میدهد. این یافته که در مجله PNAS منتشر شده، میتواند برای بیماریهایی مرتبط با اختلال عملکرد میتوکندری، از جمله سرطان و دیابت، اهمیت داشته باشد.
نقش mtDNA و شناسایی منبع تازه آسیب
میتوکندریها دارای ماده ژنتیکی ویژه خود به نام mitochondrial DNA (mtDNA) هستند؛ کدی حیاتی که انرژی سلولی را تأمین کرده و سیگنالهای مهمی را درون و خارج از سلول ارسال میکند. پیش از این مشخص بود که mtDNA بهراحتی دچار آسیب میشود، اما جزئیات Biological آن بهخوبی شناخته نشده بود. این مطالعه منبع مشخصی از این آسیب را معرفی میکند: اتصالهای شیمیایی GSH-DNA adducts.
Adduct به یک اتصال شیمیایی حجیم گفته میشود که هنگام چسبیدن مستقیم یک ترکیب—مانند یک عامل سرطانزا—به DNA تشکیل میشود. اگر سلول نتواند چنین آسیبی را ترمیم کند، احتمال جهش و در پی آن بروز بیماری افزایش مییابد.
میزان آسیبپذیری شدید DNA میتوکندری
در آزمایشهای انجامشده روی سلولهای انسانی کشتشده، مشخص شد که GSH-DNA adducts در mtDNA تا ۸۰ برابر بیشتر از DNA هستهای تجمع مییابد—اختلافی چشمگیر که نشان میدهد mtDNA چقدر در برابر این نوع آسیب بیدفاعتر است.
لینلین ژائو، نویسنده ارشد مطالعه و دانشیار شیمی در UCR، توضیح میدهد که mtDNA تنها ۱ تا ۵ درصد کل DNA سلول را تشکیل میدهد، دارای ساختاری حلقوی است، ۳۷ ژن دارد و فقط از مادر به ارث میرسد. در مقابل، DNA هستهای خطی است و از هر دو والد منتقل میشود.
او میگوید:
«mtDNA نسبت به nDNA آسیبپذیرتر است. هر میتوکندری نسخههای متعددی از mtDNA دارد که نوعی حفاظت پشتیبان ایجاد میکند، اما سیستمهای ترمیم mtDNA به اندازه سیستمهای ترمیم DNA هستهای قدرتمند یا کارآمد نیستند.»
یو هسوان چِن، نویسنده اول مقاله، میتوکندری را «موتور» و «مرکز ارتباطی» سلول توصیف میکند:
«وقتی دفترچه راهنمای موتور—یعنی mtDNA—آسیب میبیند، همیشه موضوع یک غلط املایی یا جهش نیست. گاهی شبیه یک برگه چسبان است که روی صفحه گیر کرده و خواندن و استفاده از آن را دشوار میکند. این همان کاری است که GSH-DNA adducts انجام میدهند.»
چگونه این آسیبهای چسبنده عملکرد سلول را مختل میکنند
بر اساس مشاهدات تیم پژوهشی، تجمع این اتصالات چسبنده باعث اختلال در عملکرد طبیعی میتوکندری میشود. در حالی که سطح پروتئینهای دخیل در تولید انرژی کاهش مییابد، میزان پروتئینهای مرتبط با پاسخ به استرس و ترمیم میتوکندری افزایش پیدا میکند—نشانهای از تلاش سلول برای مقابله با آسیب.
پژوهشگران همچنین از مدلسازی کامپیوتری پیشرفته برای بررسی اثر این adductها بر ساختار mtDNA استفاده کردند.
چن توضیح میدهد:
«ما دریافتیم که این برچسبهای چسبنده میتوانند mtDNA را سفتتر و کمانعطافتر کنند. این شاید روشی باشد که سلول بهوسیله آن DNA آسیبدیده را برای حذف علامتگذاری میکند تا از کپی شدن و انتقال آن جلوگیری شود.»
پیامدها برای استرس، ایمنی و بیماری
به گفته ژائو، کشف GSH-DNA adducts فرصتهای جدیدی برای مطالعه نحوه عملکرد mtDNA آسیبدیده بهعنوان یک سیگنال هشدار در بدن ایجاد میکند.
او میگوید:
«اختلالات میتوکندری و التهاب ناشی از mtDNA آسیبدیده با بیماریهایی مانند نورودژنراسیون و دیابت مرتبط شدهاند. وقتی mtDNA آسیب میبیند، میتواند از میتوکندری خارج شود و پاسخهای ایمنی و التهابی را فعال کند. نوع جدیدی از اصلاحات mtDNA که کشف کردهایم میتواند مسیرهای تازهای را برای درک نحوه تأثیر آن بر فعالیت ایمنی و التهاب باز کند.»
منبع:
Yu Hsuan Chen, Martin Esparza Sanchez, Ta I Hung, Jin Tang, Wenyan Xu, Jiekai Yin, Yinsheng Wang, Chia-En A. Chang, Huimin Zhang, Junjie Chen, Linlin Zhao. Glutathionylated DNA adducts accumulate in mitochondrial DNA and are regulated by AP endonuclease 1 and tyrosyl-DNA phosphodiesterase 1. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; 122 (47) DOI: 10.1073/pnas.2509312122
تهیه و تنظیم: سید طه نوربخش
نظارت و تأیید: فائزه محمدهاشم-متخصص ژنتیک
