ICTPRESS - پژوهشگران برای نخستین‌بار ساختار کامل سم کولیباکتین را رمزگشایی کرده‌اند.

به گزارش شبکه خبری ICTPRESS به نقل از Science new، پژوهشگران در مطالعه‌ای تازه نشان داده‌اند که سم میکروبی کولیباکتین (ماده‌ای که توسط برخی باکتری‌های روده تولید می‌شود و سال‌ها مظنون به دخالت در بروز سرطان روده بزرگ بوده) چگونه به شکل هدفمند به بخش‌های خاصی از DNA حمله می‌کند و آسیب‌هایی ایجاد می‌کند که می‌تواند سرانجام به سرطان منتهی شود. نتایج این تحقیق ۴ دسامبر در مجله Science منتشر شده است.

کولیباکتین؛ سمی با کلاهک‌های جنگی برای تخریب DNA
کولیباکتین که توسط برخی سویه‌های اشرشیا کلی در روده تولید می‌شود از ساختار شیمیایی ویژه‌ای برخوردار است که به آن امکان می‌دهد در کنار رشته DNA جای بگیرد و به‌طور انتخابی به توالی‌های کوتاه و خاصی از DNA متصل شود. این مولکول دارای بخش‌هایی بسیار فعال موسوم به وارهد است که توانایی ایجاد پیوند‌های مخرب با DNA را دارند.

پژوهش تازه نشان می‌دهد که کولیباکتین به‌گونه‌ای طراحی‌شده عمل می‌کند:

• هسته ناپایدار آن شامل یک گروه نیتروژنی با بار مثبت است که باعث می‌شود توالی‌های خاص DNA را شناسایی و به آنها متصل شود.

• دو بازوی بلند مجهز به گروه‌های نیتروژنی چسبنده و نوک‌های مثلثی‌شکل از سه اتم کربن دارد؛ همان وارهد‌هایی که می‌توانند به هر دو رشته DNA حمله کنند.

این ساختار باعث ایجاد پیوند میان‌رشته‌ای در DNA می‌شود؛ یعنی هر دو رشته مارپیچ دوگانه را هم‌زمان درگیر می‌کند. چنین آسیبی مانع باز شدن DNA برای تکثیر یا خوانده‌شدن توسط سلول می‌شود. هرچند سلول‌ها قادر به ترمیم این آسیب هستند، این فرایند غالبا ناقص انجام می‌شود و الگوی جهش‌های خاصی بر جای می‌گذارد. همین الگو‌ها در ۵ تا ۲۰ درصد از سرطان‌های روده بزرگ دیده می‌شود.

نزدیک‌شدن به رمزگشایی کامل ساختار کولیباکتین پس از دو دهه
 پیش از این ساختار کامل کولیباکتین ناشناخته مانده بود، زیرا این مولکول بسیار ناپایدار است و در حالت آزاد به‌سرعت از بین می‌رود. به همین دلیل دانشمندان فقط قطعات یا نسخه‌های پایدارتر، اما ناقص آن را مطالعه کرده بودند.

تیم تحقیقاتی امیلی بالسکس در دانشگاه هاروارد با روشی غیرمتعارف این مشکل را دور زد: آنها از خود میکروب‌های روده برای تولید کولیباکتین استفاده کردند و سپس توالی‌های مورد علاقه این سم را به‌عنوان طعمه برای اتصال مولکول اصلی به کار بردند. پس از اتصال کولیباکتین به DNA دانشمندان با روش‌هایی مانند طیف‌سنجی جرمی و رزونانس مغناطیسی هسته‌ای ساختار ترکیب را تعیین کردند.

به گفته اورلاندو شرر، شیمیدان و زیست‌شناس دانشگاه پیتسبورگ این دستاورد پیشرفتی ویژه است و نزدیک‌ترین تلاش موفق در حل ساختار کولیباکتین طی حدود ۲۰ سال اخیر محسوب می‌شود.

پیامد‌های پزشکی و کاربرد‌های آینده
پیوند روشن میان ساختار کولیباکتین و اثر انگشت ژنتیکی جهش‌های مشاهده‌شده در سرطان روده می‌تواند در آینده کاربرد‌هایی مهمی از جمله امکان توسعه آزمایش‌هایی برای شناسایی مواجهه با کولیباکتین‌و در نهایت ارزیابی بهتر خطر سرطان در بیماران داشته باشد.

بیشتر باکتری‌های روده بی‌ضرر یا مفید هستند، اما برخی سویه‌های E. coli که این سم را تولید می‌کنند می‌توانند نقش مخربی در سلامت روده و ایجاد سرطان داشته باشند. اکنون با شناخت دقیق‌تر مکانیزم این سم مسیر برای توسعه ابزار‌های تشخیصی و شاید راهکار‌های درمانی جدید روشن‌تر شده است.