تلف الحمض النووي الميتوكوندري: الرابط بين الأمراض والإجهاد

في هذا المقال، نستكشف اكتشافًا جديدًا حول تلف الحمض النووي الميتوكوندري وكيف يمكن أن يؤثر على صحتنا.

تلف الحمض النووي الميتوكوندري: الحلقة المفقودة في الأمراض

قد يساعد نوع تم تحديده حديثًا من تلف الحمض النووي داخل الميتوكوندريا، وهي الهياكل الصغيرة التي تزود الخلايا بالطاقة، في تفسير كيفية اكتشاف الجسم للإجهاد والتفاعل معه. العمل الذي قاده باحثون في جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد ونشر في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم يشير إلى أن هذا الاكتشاف يمكن أن يكون ذا صلة بالأمراض المرتبطة بوظيفة الميتوكوندريا الخاطئة، بما في ذلك السرطان والسكري.

ما هو الحمض النووي الميتوكوندري؟

تحمل الميتوكوندريا المادة الوراثية الخاصة بها، والمعروفة باسم DNA الميتوكوندريا (mtDNA). تعد هذه الشفرة الوراثية ضرورية لتوليد الطاقة الخلوية ولإرسال إشارات مهمة داخل الخلية وخارجها. على الرغم من أن العلماء يعرفون منذ فترة طويلة أن الحمض النووي الميتوكوندري يتضرر بسهولة، إلا أن التفاصيل البيولوجية لم تكن مفهومة بالكامل. تحدد الدراسة الجديدة مصدرًا محددًا للضرر: مقاربات الحمض النووي الجلوتاثيونيل (GSH-DNA).

كيف يؤثر تلف الحمض النووي على الخلايا؟

المقارب عبارة عن ارتباط كيميائي ضخم يتشكل عندما يرتبط مركب، مثل مادة مسرطنة، مباشرة بالحمض النووي. عندما لا تتمكن الخلية من إصلاح هذا النوع من الضرر، يمكن أن تحدث طفرات وتزداد احتمالية الإصابة بالمرض.

الآثار المترتبة على الحمض النووي الميتوكوندري

في التجارب التي استخدمت الخلايا البشرية المستنبتة، وجد الفريق أن مقاربات GSH-DNA تتراكم في الحمض النووي الميتوكوندري بمستويات تصل إلى 80 مرة أعلى من الحمض النووي النووي. يسلط هذا الاختلاف الكبير الضوء على مدى تعرض الحمض النووي الميتوكوندري لهذا النوع من الإصابة.

وأشار لينلين تشاو، كبير مؤلفي الدراسة وأستاذ الكيمياء المساعد في جامعة كاليفورنيا، إلى أن الحمض النووي الميتوكوندري يمثل حوالي 1-5% فقط من إجمالي الحمض النووي للخلية. وله هيكل دائري، ويحتوي على 37 جينًا، ويتم توريثه حصريًا من الأم. في المقابل، الحمض النووي النووي (nDNA) خطي وينتقل من كلا الوالدين.

قال تشاو: “إن الحمض النووي الميتوكوندريا أكثر عرضة للضرر من الحمض النووي الريبي النووي”. “تحتوي كل ميتوكوندريا على العديد من نسخ الحمض النووي الميتوكوندري، مما يوفر بعض الحماية الاحتياطية. إن أنظمة إصلاح الحمض النووي الميتوكوندري ليست قوية أو فعالة مثل تلك الخاصة بالحمض النووي النووي.”

التأثيرات على الصحة

قام يو هسوان تشن، المؤلف الأول للدراسة وطالب الدكتوراه في مختبر تشاو، بمقارنة الميتوكوندريا بمحرك ومركز اتصالات للخلية. وقال تشين: “عندما يتلف دليل المحرك – mtDNA – فإن ذلك لا يكون دائمًا بسبب خطأ إملائي أو طفرة”. “في بعض الأحيان، يكون الأمر أشبه بمذكرة لاصقة تلتصق بالصفحات، مما يجعل من الصعب قراءتها واستخدامها. وهذا ما تفعله مقاربات GSH-DNA.”

ولاحظ العلماء أنه مع تراكم هذه الآفات اللزجة، فإنها تعطل النشاط الطبيعي للميتوكوندريا. تنخفض البروتينات اللازمة لإنتاج الطاقة، بينما تزداد البروتينات المشاركة في استجابات الإجهاد وإصلاح الميتوكوندريا، مما يشير إلى أن الخلية تحاول مواجهة الضرر.

اعتمد الفريق أيضًا على النمذجة الحاسوبية المتقدمة لفهم كيفية تأثير المقاربات على بنية mtDNA. وقال تشين: “لقد وجدنا أن العلامات اللاصقة يمكن أن تجعل الحمض النووي للميتوكوندريا أقل مرونة وأكثر صلابة”. “قد تكون هذه هي الطريقة التي تحدد بها الخلية الحمض النووي التالف للتخلص منه، مما يمنع نسخه ونقله.”

الاستنتاجات المستقبلية

وفقا لتشاو، فإن اكتشاف مقاربات GSH-DNA يخلق فرصا جديدة لدراسة كيفية عمل mtDNA التالف كإشارة تحذير داخل الجسم. وقال: “لقد تم ربط مشاكل الميتوكوندريا والالتهابات المرتبطة بالحمض النووي الميتوكوندري التالف بأمراض مثل التنكس العصبي والسكري”. “عندما يتضرر الحمض النووي للميتوكوندريا، فإنه يمكن أن يهرب من الميتوكوندريا ويؤدي إلى استجابات مناعية والتهابية. النوع الجديد من تعديل الحمض النووي للميتوكوندريا الذي اكتشفناه يمكن أن يفتح اتجاهات بحثية جديدة لفهم كيفية تأثيره على النشاط المناعي والالتهابات.”

تعاون تشاو وتشن مع علماء من جامعة كاليفورنيا في كاليفورنيا ومركز إم دي أندرسون للسرطان بجامعة تكساس. تم تمويل البحث من المنح المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة وUCR.

المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily

تفتح هذه النتائج آفاقًا جديدة لفهم الأمراض المرتبطة بالميتوكوندريا وتطوير استراتيجيات علاجية فعالة.