قد تكون الإنزيمات، التي تعتبر ضرورية للتحكم في كيفية تكاثر الخلايا في جسم الإنسان، العنصر الأساسي الذي يشجع الحمض النووي على التحور تلقائيًا، مما يتسبب في حدوث أخطاء وراثية دائمة محتملة، وفقًا لبحث جديد من جامعة سري.
باستخدام أحدث الحسابات الكيميائية الكمومية، وجد باحثون من مركز تدريب الدكتوراه في علم الأحياء الكمومي في جامعة سري أن الجزء من العملية الذي ينسخ الحمض النووي فيها نفسه يحدث بسرعات 100 مرة أسرع مما كان متوقعًا في السابق. يلقي هذا الاكتشاف ضوءًا جديدًا على النظرية المفترضة التي تشير إلى أن التأثيرات الكمومية لن تدوم طويلاً بما يكفي لتتأثر بعملية النسخ المتماثل.
قال ماكس وينوكان، مؤلف مشارك في الدراسة من جامعة سري:
«اعتقدنا دائمًا أن ميكانيكا الكم ستعاني في البيئة البيولوجية. ومع ذلك، كان من الرائع أن نجد أن الطفرات التي يسببها النفق الكمومي أكثر استقرارًا بسبب عمل إنزيم الهليكاز».
«بينما اعتبر آخرون إنزيم الهليكاز حارس للطفرة الكمية، تشير أبحاثنا إلى أن الإنزيم متشابك بشدة مع تكوين هذه الطفرات».
يمنح هذا الهيكل اللولبي المزدوج الشهير الحمض النووي ثباتًا ملحوظًا، جنبًا إلى جنب مع قواعد الاقتران بين الحروف الجينية على خيوط متقابلة. إذ يرتبط الأدنين A دائمًا بالتايمين T، ويرتبط الغوانين G دائمًا بالسيتوزين C بسبب الهياكل المختلفة لهذه الجزيئات الحيوية والعدد المختلف للروابط الهيدروجينية المتكونة بين أزواج هذه القواعد. تنتقل البروتونات (نوى ذرات الهيدروجين) التي تشكل مثل هذه الروابط أحيانًا عبرها لتشكيل حالات نادرة تعرف باسم توتومرات (متماكبات مزيجية).
عندما تبدأ الخلية في نسخ نفسها، يجب أن تخضع لتكرار الحمض النووي، إذ تكون الخطوة الأولى هي فصل خيطَي الحمض النووي لاستخدام كل منهما كقالب للحمض النووي الجديد. يتواسط فصل الخيط من خلال نوع من الإنزيم يسمى «هليكاز»، والذي يرتبط بأحد خيوط الحمض النووي ويسحبها، مما يؤدي إلى فصل الحمض النووي عن بعضه البعض. يجب أن تنجو قواعد الحمض النووي الطافرة المحتملة من هذه العملية لتحظى بفرصة التسبب في أخطاء وراثية دائمة.
ومع ذلك، كان يُعتقد سابقًا أن تأثير الهليكاز بطيء للغاية. نتيجة لذلك، فإن أي طفرة نقطية عفوية كانت ستعود إلى موقعها الطبيعي والأكثر استقرارًا عندما ينفصل الخيطان. يبدأ البحث الجديد في شرح كيف أن التأثيرات الميكانيكية الكمومية قد تحمل مفتاح أسرار الطفرات الجينية وعواقبها العديدة على الحياة على الأرض. بالإضافة إلى ذلك، وجد هذا التقرير الجديد أن مثل هذا الفصل الميكانيكي يعمل في الواقع على استقرار الأشكال المتحولة من الحمض النووي.
يقول الدكتور ماركو ساكي من جامعة سري، الذي يقود العمل الحسابي لهذه الدراسة:
«يوجد القليل من المعلومات لفهم لدور التأثيرات الكمومية في تلف الحمض النووي والطفرات الجينية. نعتقد أنه يمكننا إلقاء الضوء على الآلية المراوغة في أصل أخطاء الحمض النووي فقط من خلال دمج فيزياء الكم والكيمياء الحسابية».
قال البروفيسور جيم الخليلي، المدير المشارك لمركز تدريب الدكتوراه في بيولوجيا الكم في جامعة سري:
«أكثر ما أجده مثيرًا هو أن هذا العمل يجمع بين أحدث الأبحاث عبر التخصصات: الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا، للإجابة على أحد أكثر الأسئلة إثارة للاهتمام في العلوم اليوم، وجامعة سري أصبحت بسرعة رائدة على مستوى العالم في هذا المجال الذي تظهر فيه نتائج مثيرة».
ترجمة: ولاء سليمان
المصدر: sciencedaily
