לבני אדם ולשמרי אפייה יש יותר במשותף ממה שנראה לעין, כולל מנגנון חשוב שעוזר להבטיח העתקה נכונה של DNA, כך מדווח צמד מחקרים שפורסמו בכתבי העת מַדָע ו הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים.
הממצאים מדמיינים לראשונה קומפלקס מולקולרי -; נקרא CTF18-RFC בבני אדם ו-Ctf18-RFC בשמרים -; שמטעין "מהדק" על ה-DNA כדי למנוע מחלקים ממנגנון השכפול ליפול מגדיל ה-DNA.
זהו התגלית האחרונה של משתפי הפעולה הוותיקים Huilin Li, Ph.D., ממכון ואן אנדל, ומייקל O'Donnell, Ph.D., מאוניברסיטת רוקפלר, כדי לשפוך אור על המנגנונים המורכבים המאפשרים את המעבר הנאמן של מידע גנטי מדור לדור של תאים.
ההעתקה המדויקת של ה-DNA הינה בסיסית להתפשטות החיים. הממצאים שלנו מוסיפים חלקים מרכזיים לפאזל של שכפול DNA ויכולים לשפר את ההבנה של מצבים בריאותיים הקשורים לשכפול DNA."
Huilin Li, Ph.D., ממכון ואן אנדל
שכפול DNA הוא תהליך מבוקר קפדני המעתיק את הקוד הגנטי, ומאפשר להעביר את ההוראות שלו מדור אחד של תאים לדור הבא. במחלות כמו סרטן, מנגנונים אלו עלולים להיכשל, ולהוביל לשכפול בלתי מבוקרת או פגומה עם השלכות הרסניות.
עד כה, לפחות 40 מחלות, כולל סוגי סרטן רבים והפרעות נדירות, נקשרו לבעיות בשכפול ה-DNA.
התהליך מתחיל בפתיחת הרוכסן של המבנה דמוי הסולם של ה-DNA, וכתוצאה מכך שני גדילים הנקראים הגדילים המובילים והנגררים. לאחר מכן צוות בנייה מולקולרי מרכיב את החצאים החסרים של הגדילים, והופך סליל DNA בודד לשניים. חלק גדול מהעבודה הזה נופל על אנזימים הנקראים פולימראזות, המרכיבים את אבני הבניין של ה-DNA.
אולם כשלעצמם, פולימרים אינם טובים בלהישאר על גדיל ה-DNA. הם דורשים CTF18-RFC בבני אדם ו-Ctf18-RFC בשמרים כדי להשחיל מהדק בצורת טבעת על גדיל ה-DNA המוביל, ומטעין מהדק נוסף שנקרא RFC גם באדם וגם בשמרים כדי להשחיל את המהדק על הגדיל המשכי. לאחר מכן המהדק נסגר ומאותת לפולימראזות שהם יכולים להתחיל לשכפל DNA.
באמצעות מיקרוסקופים קריו-אלקטרונים בעלי עוצמה גבוהה, לי, או'דונל והצוותים שלהם חשפו היבטים לא ידועים עד כה של המבנים של מעמיסי מהדק הגדיל המובילים, כולל "וו" שמאלץ את פולימראז הגדיל המוביל להרפות מגדיל ה-DNA החדש. ניתן לזהות אותו על ידי מטעין המהדק. הבחנה זו מייצגת הבדל מרכזי בין הפונקציות של מטעין הגדילים המובילים (CTF18-RFC) ומטען הגדילים המשכיים (RFC) ומאירה היבט חשוב של מנגנוני שכפול DNA מגוונים על הגדילים המובילים והמתעכבים.
לבסוף, המחקר זיהה תכונות משותפות בין השמרים למעמיסי גדילים מובילים, המדגימים קשר אבולוציוני בין השניים. ממצא זה מדגיש את ערכם של שמרים כמודלים חזקים אך פשוטים לחקר גנטיקה.
מחברים אחרים של ה הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים המאמר כולל את Qing He, Ph.D., ופנג וואנג, Ph.D., מ-VAI. מחברים אחרים של ה מַדָע המאמר כולל את Zuanning Yuan, Ph.D., מ-VAI; ו-Roxana Georgescu, Ph.D., Nina Y. Yao, Ph.D., ו-Olga Yurieva, Ph.D., מאוניברסיטת רוקפלר.
