דרך אחת מוטציות גנטיות מתרחשות במהלך היווצרות ביציות וזרע

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


לפעמים הדרך הטובה ביותר להבין תהליך ביולוגי היא לשבש את התהליך הרגיל ולנתח את התוצאה.

זו הסיבה שחוקרים ממכון סלואן קטרינג (SKI) השתמשו בזן של עכברים מוטנטים כאמצעי לחשוף רמזים חדשים לגבי תהליך המיוזה, היוצר ביצים וזרע (הידועים גם בתור תאי נבט). החוקרים למדו כיצד שברים ב-DNA יכולים להוביל לסוגים בלתי צפויים של מוטציות מזיקות. ההבנה כיצד נוצרות מוטציות בתאי נבט חשובה מכיוון שהן עלולות לגרום להפלות ולמחלות גנטיות. המחקר פורסם ב-17 בנובמבר 2021, ב תָא.

"מחקר זה אפשר לנו ללמוד יותר על מיוזה ברמה המולקולרית", אומרת הסופרת הראשונה אגניישקה לוקשביץ', מדענית מחקר בכירה שעובדת במעבדה של מריה יאסין, חברה בתוכנית הביולוגיה ההתפתחותית של SKI. "יש לנו תובנות חדשות לגבי מה קורה כשמשהו משתבש."

ניהול הפסקות DNA כדי למנוע שגיאות

הודות למיוזה, ילדים יורשים כמות שווה של חומר גנטי מכל הורה. אבל כל תא זרע או ביצית מכיל רק מחצית מה-DNA של ההורה. לאחר שביצית מופרית, שני החצאים מתאחדים ליצירת עובר עם סט מלא של כרומוזומים.

חלק מכריע במיוזה מתרחש כאשר שני גדילי ה-DNA נשברים באותו מקום ולאחר מכן מתוקנים על ידי תהליך הנקרא רקומבינציה. כ-300 מההפסקות הכפולות הללו מתרחשות סביב הגנום במהלך היווצרות תקינה של תאי ביצית ותאי זרע. ההפסקות מבטיחות שניתן לצמצם את ה-DNA של ההורים בחצי, ובמקביל גם גורמות לשונות גנטית בצאצאים.

"כבר יש מספר עצום של הפסקות כפולות המתרחשות במהלך המיוזה", אומר ד"ר ג'סין, המחבר הבכיר של המחקר. "הממצא החשוב כאן הוא שכאשר יש יותר מדי שבירות כפולות, ייתכן שהן לא יתוקנו כראוי, מה שיוביל למוטציות שעלולות להיות חמורות שעלולות להיות מועברות לצאצאים".

הצטברות של נזק

במחקר החדש, הצוות התמקד בעכברים זכרים שחסר להם גן שנקרא כַּספּוֹמָט. מוטציות ב כַּספּוֹמָט קשורים לסרטן, מכיוון שהם מונעים מהתאים לזהות שהם פגומים ב-DNA, מה שמאפשר להצטבר הרבה יותר מוטציות.

במקרה זה, עכברים עם לא כַּספּוֹמָט היו להם תאי נבט עם יותר מפי 10 יותר שבירות כפולות ב-DNA שלהם, בהשוואה למה שיתרחש במהלך מיוזה רגילה. לאחר מכן, הצוות בחן כיצד ההפסקות הללו תוקנו או – סביר יותר – תיקון שגוי.

שבירות כפולות המתרחשות ב-DNA במהלך המיוזה מתוקנות בדרך כלל על ידי רקומבינציה הומולוגית, תהליך המתרחש כאשר ה-DNA הפגוע מוצא את הרצף הגנטי התואם ומפגיש את שני הרצפים. זה עוזר בחלוקת תכולת הכרומוזומים. אבל בעכברים חסרים כַּספּוֹמָט, נמצאו שברים שתוקנו בתהליך חלופי, פחות מדויק. בתהליך זה, המכונה חיבור קצה לא-הומולוגי, קצוות ה-DNA השבורים פשוט נתפרים יחד. כי כל כך הרבה הפסקות נוצרות מלכתחילה מתי כַּספּוֹמָט חסר, קצוות DNA משתי הפסקות עשויים להיות תפורים זה לזה. זה מוביל לשגיאות כמו מחיקות ושכפולים של חומר גנטי.

"הרבה מחקרי מיוזה נעשו בשמרים, כאשר רקומבינציה הומולוגית היא תהליך התיקון הדומיננטי", אומר ד"ר ג'סין. "אבל עכברים – ואנשים – משתמשים בדרך כלל באמצעים לא הומולוגיים כדי לתקן DNA שבור." על ידי לימוד תהליך זה בעכברים עם פגם גנטי המוביל לשברי DNA גבוהים באופן חריג במיוזה, החוקרים הצליחו ללמוד יותר על ההשלכות של הפסקות נוספות אלה.

כל אחד מהחוקרים במחקר, כולל שותפו ארוכי הטווח של ד"ר ג'סין במחקר המיוזה, סקוט קיני בתוכנית הביולוגיה המולקולרית של SKI, מדגישים שצריך לעשות עבודה נוספת, מכיוון שאובדן עותק אחד של כַּספּוֹמָט הגן אינו נדיר באוכלוסיות אנושיות. נותר לראות אם זה יביא לשיעורי מוטציות גבוהים יותר.

ההבנה כיצד נוצרות מחיקות וכפילויות של חומר גנטי חשובה מכיוון שאם שגיאות אלו מתרחשות בתוך גנים החיוניים להתפתחות בריאה, הן עלולות להוביל להפלה. אם הטעויות מתרחשות בגנים שאינם חיוניים אך עם זאת חשובים, הם עדיין עלולים לגרום לנזק, כולל מחלות גנטיות.

בהסתכלות על התמונה הגדולה, לתוצאות המחקר יש השלכות להסבר כיצד שינויים גנטיים מתפתחים לאורך דורות רבים, מכיוון שמוטציות בגנים לא חיוניים, כמו גם באזורי DNA שאינם מקודדים המכילים אלמנטים רגולטוריים, מעצבות את המבנה הגנטי של האדם.

מחקר זה נתמך על ידי מענק March of Dimes 1-FY17-799; מלגת האגודה האמריקאית לסרטן PF-12-157-01-DMC; ומכוני הבריאות הלאומיים מעניקים R35 GM118092, RM1HG009490 ו-R35 GM118175.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-11-18 04:15:56

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר