Language
Country/Area
No result found
الآلية السحرية لإصلاح الجينات: كيف يعمل بروتين RecA على تحفيز استجابة SOS؟
استجابة SOS هي آلية استجابة عالمية عندما تواجه الخلايا تلفًا في الحمض النووي. أثناء هذه العملية، تتوقف دورة الخلية وتبدأ عمليات إصلاح الحمض النووي وتحور الجينات. ويكمن جوهر هذه الظاهرة في بروتين RecA. عندما يظهر الحمض النووي أحادي السلسلة، يتم تحفيز بروتين RecA ويبدأ سلسلة من التفاعلات الكيميائية الحيوية، والتي بدورها تبدأ استجابة SOS.
"لا يقتصر دور بروتين RecA على إصلاح الحمض النووي فحسب، بل يوفر أيضًا منظورًا جديدًا حول كيفية استجابة الخلايا للإجهاد."
اكتشاف استجابة SOS
تم اقتراح مفهوم استجابة SOS لأول مرة من قبل إيفلين ويتكين. من خلال دراسة الخصائص الظاهرية للطفرات الإشريكية القولونية، قام ويتكين وزميله ما بعد الدكتوراه ميروسلاف رادمان بتفصيل استجابة البكتيريا SOS للأشعة فوق البنفسجية. إن اكتشاف هذا النظام لا يثبت فقط أن الخلايا قادرة على تنسيق استجابتها لتلف الحمض النووي، بل يفتح أيضاً الباب أمام أبحاث معمقة حول استجابات الخلايا للإجهاد.
آليات الاستجابة لنداء الاستغاثةفي ظل ظروف النمو الطبيعية، يتم تنظيم جين SOS سلبًا بواسطة ثنائي البروتين المثبط LexA. يقوم LexA بقمع التعبير عن هذه الجينات عن طريق الارتباط بتسلسل إجماع محدد بطول 20 زوجًا قاعديًا (مربع SOS). ومع ذلك، عندما يتلف الحمض النووي، مع تراكم مناطق الحمض النووي أحادية السلسلة عند شوكة التضاعف، يبدأ بروتين RecA في تكوين هياكل خيطية حول مناطق الحمض النووي أحادية السلسلة هذه بطريقة تعتمد على ATP ويصبح نشطًا.
"يؤدي تنشيط بروتين RecA إلى انقسام بروتين LexA المثبط ذاتيًا، وبالتالي إطلاق جين SOS المثبط."
عندما ينخفض تركيز LexA، يبدأ التعبير عن جين SOS المقابل. هذه العملية تدريجية ومنظمة. تتمتع LexA بتقارب أضعف تجاه مشغلين معينين (مثل lexA وrecA وuvrA وما إلى ذلك)، لذا يتم تنشيط هذه الجينات بالكامل أولاً في استجابة SOS ويتم التعبير عنها بشكل تفضيلي أثناء عملية الإصلاح.
مقاومة المضادات الحيوية واستجابة SOS
توصلت الدراسة إلى أن نظام استجابة SOS قد يؤدي إلى حدوث طفرات ويسبب المزيد من مقاومة المضادات الحيوية. أثناء استجابة SOS، تعمل بوليميرات الحمض النووي الثلاثة منخفضة الدقة في العالم (Pol II، وPol IV، وPol V) على زيادة معدل الطفرة. ولذلك، فإن العديد من فرق البحث تستهدف الآن هذه البروتينات على أمل تطوير عقاقير يمكنها منع إصلاح SOS.اختبار السمية الجينية"من خلال إطالة الوقت الذي تستغرقه مسببات الأمراض لتطوير مقاومة المضادات الحيوية، يمكن تحسين فعالية بعض المضادات الحيوية على المدى الطويل."
في البكتيريا الإشريكية القولونية، يمكن لفئات مختلفة من العوامل الضارة بالحمض النووي أن تبدأ استجابة SOS. من خلال دمج مشغل lac مع مشغل يتم التحكم فيه بواسطة بروتين مرتبط بـ SOS، يمكن تنفيذ اختبار قياس لوني بسيط للكشف عن السمية الجينية. عند إضافة نظير اللاكتوز، يتم تحلله بواسطة بيتا غالاكتوزيداز لإنتاج مركب ملون يمكن قياسه كميًا باستخدام مقياس الطيف الضوئي. درجة تغير اللون هي مقياس غير مباشر لدرجة تلف الحمض النووي.
استجابة SOS للبكتيريا الزرقاء
البكتيريا الزرقاء هي الكائنات بدائية النواة الوحيدة القادرة على عملية التمثيل الضوئي التي تستهلك الأكسجين، وهو ما كان له تأثير كبير على الغلاف الجوي المشبع بالأكسجين على الأرض. وفي بعض البكتيريا الزرقاء البحرية مثل Prochlorococcus وSynechococcus، وجد أن لديها نظام SOS مشابهًا لنظام E. coli، مما يساعد في إصلاح الحمض النووي الخاص بها لأنها تشفر جينات متجانسة مع جينات SOS الخاصة بـ E. coli (مثل lexA و sulA).
من خلال الدراسة المتعمقة لبروتين RecA وآلية استجابة SOS، هل يمكن للعلماء إيجاد استراتيجيات جديدة لمنع مسببات الأمراض من تطوير المقاومة في المستقبل؟
