ข่าว | พบจุดเชื่อมต่อ DNA ขนาดเล็กที่ควบคุมการเกิดครอสซิงโอเวอร์และปกป้องเสถียรภาพของโครโมโซม

ข่าว | พบจุดเชื่อมต่อ DNA ขนาดเล็กที่ควบคุมการเกิดครอสซิงโอเวอร์และปกป้องเสถียรภาพของโครโมโซม

ทุกชีวิตใหม่เริ่มต้นจากการรวมตัวใหม่ของสารพันธุกรรมอย่างแม่นยำ เมื่อเกิดไข่หรืออสุจิ โครโมโซมจากมารดาและบิดาจะจับคู่กันและแลกเปลี่ยนส่วนของ DNA ผ่านกระบวนการครอสซิงโอเวอร์ โครโมโซมแต่ละคู่ต้องมีเหตุการณ์การรวมตัวใหม่อย่างน้อยหนึ่งครั้งเพื่อภาวะเจริญพันธุ์และจำนวนโครโมโซมที่คงที่ แต่การแตกหักหรือการแลกเปลี่ยน DNA ที่มากเกินไปอาจคุกคามจีโนมได้ แล้วเซลล์รักษาสมดุลที่เหมาะสมได้อย่างไร?

การศึกษาที่นำโดย ดร. โจเอา มาตุส จาก Max Perutz Labs ได้ตอบคำถามที่มีมายาวนานนี้ ผลการศึกษาตีพิมพ์ในวารสาร Nature ปี 2025

ทีมวิจัยพบว่าโครงสร้าง DNA ขนาดเล็กที่เรียกว่า Holliday junction ไม่ได้เป็นเพียงขั้นตอนระหว่างกลางของการเกิดครอสซิงโอเวอร์ แต่ยังช่วยคงสภาพ synaptonemal complex ที่มีลักษณะคล้ายซิป ซึ่งเชื่อมโครโมโซมที่จับคู่กัน Holliday junction ที่มีเสถียรภาพส่งสัญญาณให้เซลล์หยุดสร้างรอยแตกของ DNA จึงปกป้องจีโนมจากความเสียหาย

“เราตั้งสมมติฐานว่า Holliday junction ไม่ใช่เพียงจุดเชื่อมต่อ DNA แบบเฉื่อย แต่เป็นองค์ประกอบสำคัญในการสร้างและคงสภาพ synaptonemal complex เพื่อให้โครโมโซมยังจับคู่กันจนกว่าตำแหน่งครอสซิงโอเวอร์จะพร้อม”

—ดร. โจเอา มาตุส หัวหน้าทีมวิจัย

เพื่อทดสอบสมมติฐาน ผู้เขียนคนแรก เอเดรียน เฮงเกเลอร์ ใช้ยีสต์ ซึ่งมีกลไกไมโอซิสคล้ายเซลล์มนุษย์ จึงเป็นแบบจำลองพันธุศาสตร์ที่มีประโยชน์

ด้วยเครื่องมือระดับโมเลกุลที่พัฒนาโดยห้องปฏิบัติการ เฮงเกเลอร์ได้ “หยุดเวลา” เซลล์ยีสต์หลายล้านเซลล์ในช่วงที่ Holliday junction และ synaptonemal complex อยู่ร่วมกัน แต่ก่อนเกิดการแลกเปลี่ยนโครโมโซม จากนั้นเขากำจัดจุดเชื่อมต่อ DNA อย่างแม่นยำและสังเกตการตอบสนองของเซลล์แบบเรียลไทม์

“นั่นเป็นหนึ่งในช่วงเวลาที่ยอดเยี่ยมของเรา” เฮงเกเลอร์เล่า “ทันทีที่กำจัด Holliday junction ออก synaptonemal complex ก็สลายตัวแบบเรียลไทม์ ตรงตามสมมติฐานของเราและมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์”

เมื่อไม่มี Holliday junction synaptonemal complex จะแตกสลายทันที รอยแตกของ DNA ใหม่เริ่มก่อตัวขึ้นอีกครั้ง และไมโอซิสถูกรบกวน

“การศึกษานี้เผยให้เห็นกลไกป้อนกลับที่เรียบง่ายและงดงาม” มาตุสกล่าวเสริม “เมื่อมีการสร้างตำแหน่งครอสซิงโอเวอร์และ synaptonemal complex อย่างมั่นคง เซลล์ก็ ‘รู้’ ว่าสามารถหยุดสร้างรอยแตกและดำเนินไมโอซิสต่อไปได้”

ความท้าทายต่อไปคือการพิจารณาว่ากลไกเดียวกันนี้ใช้ได้กับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหรือไม่ หากได้รับการยืนยัน ก็อาจให้เบาะแสสำคัญเกี่ยวกับภาวะเจริญพันธุ์และเสถียรภาพของจีโนมในสิ่งมีชีวิตต่างชนิด รวมทั้งแนวทางวิจัยใหม่สำหรับความผิดปกติของภาวะเจริญพันธุ์หรือโรคโครโมโซม

แหล่งที่มา:

รวบรวมจากออนไลน์