موهبتی برای DNA، که منجر به اهدای جایزه‌ی نوبل شیمی شد

شاید در طبیعت، آچار و پیچ‌گوشتی‌هایی مهم‌تر از آن‌چه برندگان جایزه‌ی نوبل شیمی امسال کشف کردند، وجود نداشته باشد. ابزارهایی که درون سلول‌های بدن ما وجود دارند و تضمین کننده‌ی سلامت مولکول‌های DNA هستند. به محض اینکه مولکول DNA آسیب می‌بیند، سامانه‌ای خودکار درون سلول‌ها، صدمه را ترمیم می‌کند.

برندگان نوبل امسال، «پال مودریش» (Paul Modrich) از دانشگاه پزشکی دوک در دورهام کارولینای شمالی، «عزیز سانجار» (Aziz Sancar) از دانشگاه کارولینای شمالی در چپل هیل و «توماس لیندال» (Thomas Lindahl) از انستیتوی فرانسیس کریک در آزمایشگاه کلر هال انگلستان هستند. پروفسور لیندال بلافاصله پس از اعلام برنده شدن گفت: «فکر می‌کنم خیلی خوش‌شانس هستم و به اینکه برنده شدم، افتخار می‌کنم.» «توماس کارل» (Thomas Carell) از دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیانس مونیخ می‌گوید: «این عالیست. ترمیم DNA یک مبحث بسیار مهم است و سه نفری که برنده‌ی نوبل شدند، نخستین افرادی بودند که توانستند مکانیسم آن را توضیح دهند.»

هرچند که مولکول DNA  پایه و اساس زندگیست،‌ ولی فوق‌العاده آسیب‌پذیر است. اطلاعاتی که روی این مولکول ذخیره می‌شود، ممکن است بر اثر عواملی از بین بروند. موکول DNA از چهار باز به نام «سیتوزین»، «گوانین»، «تیمین» و «آدنین» تشکیل شده است. دست کم قسمتی از سیتوزین، بسیار آسیب‌پذیر است. اگر سیتوزین آسیب دیده باشد، وقتی DNA در تقسیم سلولی‌ کپی می‌شود، ممکن است سیتوزین به یک باز اشتباه بپیوندد. کارل می‌گوید: «ما درباره‌ی مولکولی پیچیده صحبت می‌کنیم که زیر نور آفتاب مثل مولکول‌های پلاستیک از بین می‌رود.»

پروفسور لیندال فهمید آن‌قدر DNA آسیب‌پذیر است که اساسا حیات نباید روی زمین شکل می‌گرفت. به همین دلیل، در جستجوی عاملی رفت که بتواند این مولکول‌ها را ترمیم کند. او توانست فرایندی به نام «ترمیم با استخراج باز» (Base Excision Repair) را پیدا کند که می‌تواند به طور پیوسته مولکول‌های DNA را ترمیم کند. لیندال می‌گوید: «هدف اصلی این است که بتوانیم راهی برای دفاع در برابر آسیب غیر قابل اجتناب DNA پیدا کنیم.» مودریش نشان داد چگونه ترمیم‌ DNA می‌تواند باعث شود که خطاها به هنگام کپی شدن DNA به حداقل برسد. اشکالاتی که گاهی اوقات در مکانیسم این ترمیم‌ها رخ می‌دهد، ممکن است باعث بوجود آمدن سرطان شود.

DNA همچنین می‌تواند بر اثر عوامل خارجی صدمه ببیند. عواملی مثل پرتوی فرابنفش و مواد شیمیایی که جهش‌زا هستند. سانجار نشان داد که چگونه فرایند «ترمیم با استخراج باز» می‌تواند صدمات وارد شده به DNA را ترمیم کند. یکی از بزرگترین کشف‌های او، یافتن آنزیمی باکتریایی بود که می‌تواند مولکول DNA آسیب دیده بر اثر پرتوی فرابنفش را درمان کند. او همچنین توانست چگونگی عملکرد این فرایند در انسان را آزمایش کند. پژوهش‌های بعدی نشان داد افرادی که در فرایند «ترمیم با استخراج باز» مشکل دارند، به احتمال بیشتری سرطان می‌گیرند. طبق گفته‌ی کمیته‌ی نوبل، کار این دانشمندان فقط عملکرد‌های بنیادین سلول‌ها را آشکار نکرد، بلکه پنجره‌ای جدید برای درمان بعضی سرطان‌ها را برای ما باز کرد.

‌

منبع: ScienceMag