חוקרים מאוניברסיטת הונג קונג (HKU) גילו תגלית מרגשת לגבי האופן שבו תאים אנושיים מגנים על ה-DNA במהלך חלוקת התא, ומציעים תובנות חדשות לגבי המאבק במחלות כמו סרטן.
בהנחיית פרופסור גארי יינג וואי CHAN מבית הספר למדעי הביולוגיה, הפקולטה למדעים ופרופסור קן הוי טאנג MA מהמחלקה לפתולוגיה, הפקולטה לרפואה של LKS, המחקר חושף את התפקיד החיוני של חלבון בשם PICH במניעת טעויות גנטיות שיכול להוביל למחלות כמו סרטן. ממצאיהם פורסמו לאחרונה בכתב העת מחקר חומצות גרעין.
גשרים אנפאזה עדינים – איום נסתר על הגנום שלנו
בכל פעם שתא מתחלק, עליו לוודא שה-DNA שלו מועתק במדויק ומפוצל בין שני התאים החדשים. עם זאת, חוטים זעירים של DNA, הידועים כגשרי אנפאזה אולטרה-דקים (UFBs), יכולים לפעמים להיווצר ולגרום לבעיות אם לא מנוהלים כראוי. ניתן לחשוב על UFBs אלה כאויבים בלתי נראים המסבכים את החומר הגנטי שלנו.
באמצעות המחקר שלהם, צוות HKU גילה שהחלבון PICH פועל כמו מכ"ם, מזהה UFBs אלה ועוזר לפתור אותם. הם מצאו שכאשר PICH חסר או לא מתפקד כראוי, תאים חווים נזק גנטי חמור, כולל DNA שבור, היווצרות של מבנים קטנים המכילים DNA הנקראים מיקרו-גרעינים והפעלה של מערכות תגובת החירום של התא, מה שמוביל בסופו של דבר למוות תאי. יתרה מכך, הממצאים שלהם חשפו שנזק כזה יכול לעורר סידורים מחדש של כרומוזומים – סימני היכר של סרטן.
PICH מונע סידורים מחדש מסוכנים של DNA
בהתבסס על ממצאים אלה, הצוות חקר עוד את תפקידו של PICH בשמירה על יציבות גנטית. הם גילו שללא PICH, תאים לא רק סובלים מנזק חמור ל-DNA אלא גם צוברים טעויות גנטיות משמעותיות. גרסה מוטציה של PICH שאינה יכולה לגייס חלבוני עוזר אחרים מספקת הגנה חלקית בלבד, בעוד שגרסה לא פעילה לחלוטין של PICH לא מצליחה לפתור UFBs, מה שגורם לנזק גנטי נרחב עוד יותר. הפעילות של PICH חיונית לפירוק חוטי DNA אלו ולמניעת כאוס גנטי. יש לציין, כאשר PICH חסר, יש סיכוי גבוה יותר להתרחש שגיאות גנטיות באזורים לא-צנטרומריים של ה-DNA עקב שבירה של UFBs, מה שמוביל לסידור מחדש של כרומוזומים מסוכן שעלול לגרום למחלה.
המחקר שלהם מציע ש-PICH מגן על ה-DNA האנושי באמצעות שני מנגנוני מפתח. ראשית, הוא מסייע לחלבון אחר, טופואיזומראז IIα (TOP2A), להתיר את חוטי ה-DNA. שנית, זה עובד עם חלבון בשם BLM helicase כדי להמיר חוטים סבוכים לצורה פשוטה יותר וניתנת לניהול. יחד, שתי הפעולות הללו מבטיחות כי חוטי DNA נפתרים כראוי, ומונעות שגיאות גנטיות שעלולות להוביל לסרטן.
המחקר שלנו מראה עד כמה חיוני PICH בהגנה על ה-DNA שלנו מפני נזק במהלך חלוקת התא. על ידי הבנת אופן הפעולה של PICH, נוכל לחקור דרכים חדשות לטיפול בסוגי סרטן כגון סרטן המעי הגס, הקיבה והשד, אשר קשורים מאוד לרמה גבוהה של חוסר יציבות כרומוזומלית".
פרופסור גארי יינג וואי צ'אן, אחד המחברים המקבילים של המאמר
"רצף הדור הבא (NGS) הוא כלי רב עוצמה לאיתור אי יציבות גנומית במחלות כמו סרטן. במחקר שלנו, השתמשנו ב-NGS כדי לזהות מוטציות בתאים חסרי PICH, מה שמוכיח את יעילותו בחשיפת שגיאות גנטיות. שיתוף פעולה פורה זה עם פרופסור צ'אן הדגיש את החשיבות של עבודת צוות במחקר מדעי", הוסיף פרופסור קן הוי טאנג מא, מחבר מקביל אחר של המחקר.
מחקר זה מדגיש את התפקיד הקריטי של PICH בשמירה על שלמות החומר הגנטי האנושי. הבנת אופן פעולתו של PICH פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח טיפולים למחלות הנגרמות מחוסר יציבות גנטית, כמו סרטן. "על ידי התמקדות במסלולים הכוללים PICH, ייתכן שנוכל לפתח טיפולים חדשים למניעה או טיפול במצבים אלה", הסביר פרופסור גארי יינג וואי צ'אן.
הממצאים מפורטים במאמר "האינטראקציה בין פעילות טרנסלוקאז ופונקציית גיוס חלבון של PICH ברזולוציית גשר אנפאזית אולטרה-דקה ויציבות גנומית"שפורסם בכתב העת מחקר חומצות גרעין.