חוקרים מאוניברסיטת טוקיו מטרופוליטן חקרו תיקון DNA על ידי רקומבינציה הומולוגית, כאשר החלבון RecA מתקן שברים ב-DNA דו-גדילי על ידי שילוב קצה חד-גדילי משתלשל לתוך גדילים כפולים שלמים, ותיקון השבר בהתבסס על הרצף הבלתי פגום. הם גילו ש-RecA מוצא היכן להכניס את הגדיל הבודד לתוך הסליל הכפול מבלי לפרוק אותו אפילו בסיבוב אחד. הממצאים שלהם מבטיחים כיוונים חדשים בחקר הסרטן.
ריקומבינציה הומולוגית (HR) היא תהליך ביוכימי הנמצא בכל מקום המשותף לכל היצורים החיים, כולל בעלי חיים, צמחים, פטריות וחיידקים. במהלך חיי היומיום שלנו, ה-DNA שלנו נתון לכל מיני מתחים סביבתיים ופנימיים, שחלקם יכולים להוביל לשבירה של שני הגדילים בסליל הכפול. זה יכול להיות הרות אסון, ולהוביל למוות תאים קרוב. למרבה המזל, תהליכים כמו משאבי אנוש מתקנים ללא הרף את הנזק הזה.
במהלך HR, אחד משני הקצוות החשופים של השבר בסליל נופל, וחושף קצה חד-גדילי חשוף; זה ידוע בשם כריתה. לאחר מכן, חלבון המכונה RecA (או מקביל כלשהו) נקשר לגדיל הבודד החשוף ולגדיל כפול שלם בקרבת מקום. לאחר מכן, החלבון "מחפש" את אותו רצף. כאשר הוא מוצא את המקום הנכון, הוא משלב מחדש את הגדיל הבודד לתוך הסליל הכפול בתהליך המכונה פלישת גדילים. גדיל ה-DNA השבור מתוקן לאחר מכן באמצעות ה-DNA הקיים כתבנית. משאבי אנוש מאפשרים תיקון מדויק של הפסקות כפולות, כמו גם החלפת מידע גנטי, מה שהופך אותו לחלק מרכזי במגוון הביולוגי. אבל התמונה הביוכימית המדויקת של משאבי אנוש, כולל מה שקורה כאשר RecA נושאת גם את הגדילים הבודדים וגם הכפולים, עדיין לא ברורה.
צוות בראשות פרופסור Kouji Hirota מאוניברסיטת טוקיו מטרופוליטן חקר מנגנוני תיקון DNA כמו HR. בעבודתם האחרונה, הם ביקשו לבחון שני מודלים מתחרים מה קורה כאשר משאבי אנוש מתרחשים. באחד, RecA משחרר קטע מהגדיל הכפול במהלך "חיפוש ההומולוגיה", שם הוא מנסה למצוא את המקום הנכון להתרחשות פלישת גדיל. בשני, אין התנתקות לאחר עקידת RecA; רק כאשר מתרחשת פלישת גדילים מתרחשת התנתקות כלשהי.
הצוות, בשיתוף עם צוות מהמכון המטרופוליטן של טוקיו למדעי הרפואה, אימץ שתי גישות להתמודדות עם איזו מהן מתרחשת בפועל. בראשון, הם השתמשו במוטנט של RecA שאינו יכול להפריד את הגדילים הכפולים, כלומר אינם יכולים לפרוק את הגדיל, כדי לראות אם זה השפיע על תיקון ה-DNA. מסתבר שיש לכך השפעה מינימלית. בשנייה ניסו למדוד כמה פיתול נוצר בגדיל בשלבים שונים של התהליך. הם גילו שהפיתול היחיד עקב התפרקות שהם יכלו לזהות התרחש לאחר שהחיפוש ההומולוגי הושלם, כלומר כאשר התרחשה פלישת גדיל. בפעם הראשונה, הצוות הראה בבירור שהדגם השני היה נכון.
תובנות מפורטות לגבי ריקומבינציה הומולוגית הן חיוניות להבנת מה קורה כאשר דברים משתבשים. לדוגמה, גורמים המעורבים בסרטן השד (BRCA1 ו-BRCA2) אחראים גם להעמסה נכונה של DNA חד-גדילי על RAD51, הגרסה האנושית של RecA. זה מצביע על כך שבעיות ב-HR עשויות לעמוד בבסיס שכיחות גבוהה של סרטן שד בחולים עם פגמים תורשתיים ב-BRCA1 או BRCA2. הצוות מקווה שממצאים כמו שלהם יובילו לכיוונים חדשים לחקר הסרטן.
עבודה זו נתמכה על ידי JSPS KAKENHI מענק מספר JP22K06335.
