การค้นพบการซ่อมแซม DNA สามารถปรับปรุงเทคโนโลยีชีวภาพได้

Kathy Meek ศาสตราจารย์แห่ง College of Veterinary Medicine และผู้ทำงานร่วมกันที่ Cambridge University และ National Institutes of Health ได้ค้นพบแง่มุมที่ไม่เคยรู้มาก่อนเกี่ยวกับวิธีการซ่อมแซมการแตกของ DNA แบบเกลียวคู่ ไคเนสโปรตีนขนาดใหญ่ที่เรียกว่า DNA-PK เริ่มกระบวนการซ่อมแซมดีเอ็นเอ ในรายงานฉบับใหม่ของพวกเขา คอมเพล็กซ์โปรตีน DNA-PK ที่แตกต่างกัน 2 ชนิดมีลักษณะเฉพาะ ซึ่งแต่ละชนิดมีบทบาทเฉพาะในการซ่อมแซม DNA ซึ่งอีกฝ่ายไม่สามารถสันนิษฐานได้ "มันยังทำให้ฉันหนาว" มีกกล่าว "ฉันไม่คิดว่าจะมีใครทำนายสิ่งนี้ได้" การค้นพบของ Meek ได้รับการตีพิมพ์ในMolecular Cellซึ่งเป็นวารสารที่มีผลกระทบสูง ซึ่งครอบคลุมกระบวนการหลักของเซลล์ เช่น การซ่อมแซม DNA วิธีการซ่อมแซมการแตกของ DNA แบบเกลียวคู่ DNA ซึ่งเป็นพิมพ์เขียวของชีวิตมีรูปร่างเหมือนเกลียว อย่างไรก็ตาม DNA นั้นง่ายต่อการทำลายอย่างน่าประหลาดใจ ตัวอย่างเช่น แสงอัลตราไวโอเลตและการรักษามะเร็งหลายอย่าง รวมทั้งรังสีไอออไนซ์และยาเฉพาะอื่นๆ ล้วนสร้างความเสียหายต่อ DNA ได้ บางครั้งมีเพียงหนึ่งในสองเส้นเท่านั้นที่แตก เนื่องจาก DNA ยังคงถูกยึดไว้ด้วยกันโดยสายที่สอง เซลล์สามารถซ่อมแซม DNA ได้ค่อนข้างง่าย -- เซลล์เพียงแค่คัดลอกข้อมูลจากสายที่สอง เซลล์จะซ่อมแซมความเสียหายของ DNA ได้ยากขึ้นเมื่อสายทั้งสองขาด ข้อมูลในรูปของนิวคลีโอไทด์อาจสูญหายได้และต้องเพิ่มกลับเข้าไปใหม่ก่อนที่ปลายสายดีเอ็นเอจะเชื่อมต่อกันใหม่ ถ้าเซลล์มีการแตกของดีเอ็นเอแบบเกลียวคู่หลายเส้น ปลายของ ดีเอ็นเอ สามารถต่อกับคู่ที่ไม่ถูกต้องได้ ความผิดพลาดประเภทนี้มักเกี่ยวข้องกับมะเร็งหลายชนิด การแตกหักแบบเกลียวสองเส้นอาจยากขึ้นในการซ่อมแซมหากสารทำลาย DNA ทำให้เกิดการดัดแปลงทางเคมีที่ปลาย DNA ปลาย DNA ที่เสียหายมักเรียกว่าปลาย "สกปรก" DNA-PK สามารถช่วยซ่อมแซมการแตกของ DNA แบบเกลียวคู่ได้ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี สำหรับการหยุดพักด้วยข้อมูลที่ขาดหายไป มันสามารถกำหนดเป้าหมายเอ็นไซม์ที่สามารถเติมนิวคลีโอไทด์ที่ขาดหายไปได้ เหมือนกับเข็มและด้ายที่เย็บ DNA กลับเข้าด้วยกัน สำหรับปลายที่ "สกปรก" DNA-PK จะดึงเอ็นไซม์ที่สามารถตัด DNA ที่เสียหายออกเพื่อให้ปลายกลับมารวมกันใหม่ได้ เรื่องนี้เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้ว แต่คำถามสำคัญยังคงไม่ได้รับคำตอบในเอกสารทางวิทยาศาสตร์ จนถึงขณะนี้: DNA-PK รู้ได้อย่างไรว่าควรเติมหรือตัดปลายที่การแตกแบบสองเส้น การค้นพบคอมเพล็กซ์ DNA-PK สองรายการ: เติมและตัดออก ก่อนหน้านี้ ทีมของ Meek และผู้ร่วมงานของพวกเขาได้เผยแพร่การศึกษาโครงสร้างที่เผยให้เห็นคอมเพล็กซ์ DNA-PK ที่แตกต่างกัน 2 ชนิด ซึ่งเรียกว่าไดเมอร์ ในขณะที่นักพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลหลายคนสงสัยอยู่แล้วว่า DNA-PK ช่วยยึด DNA เข้าด้วยกันในระหว่างกระบวนการเชื่อมต่อกันอีกครั้ง หลายคนสงสัยว่าทำไมต้องมีไดเมอร์สองตัว แทนที่จะเป็นแค่ตัวเดียว ในการศึกษาครั้งใหม่ของพวกเขา Meek และผู้ร่วมงานของเธอค้นพบว่า DNA-PK dimer ที่แตกต่างกันสองตัวมีหน้าที่ต่างกัน เอ็นไซม์เชิงซ้อนตัวหนึ่งจะดึงเอ็นไซม์ที่เติมข้อมูลที่หายไป ในขณะที่อีกตัวกระตุ้นเอ็นไซม์ตัดที่กำจัดส่วนปลายที่ "สกปรก" ทีมงานยังค้นพบว่าประสิทธิภาพการซ่อมแซมขึ้นอยู่กับความสมดุลระหว่างไดเมอร์สองตัว