به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در همانندسازی در DNA در یوکاریوت‌ها آنزیم‌هایی شرکت دارند که از مهمترین آن‌ها می‌توان به DNA پلی مراز دلتا اشاره کرد.  DNA پلی مراز دلتا برای فعالیتش به نوعی پروتئین به نام آنتی ژن هسته‌ای سلولی در حال تکثیر (PCNA) نیاز دارد. پروتیئن PCNA در سلول‌های یوکاریوتی در عمل به عنوان یک پردازش گر عامل برای DNA  پلی مراز دلتا به حساب می‌آید . در واقع PCNA باعث افزایش سرعت عمل DNA پلی مراز دلتا می‌شود.( باعث افزایش سرعت پردازش). دلیل اینکه DNA پلی مراز دلتا در هر ثانیه 100 نوکلئوتید را در کنار هم قرار می‌دهد وجود همین PCNA است که باعث افزایش سرعت عمل این آنزیم می‌شود. DNA پلی مراز دلتا خاصیت اگزو نوکلئازی 5" به 3" دارد.، در واقع PCNA یکی از سلول‌های مرکزی تصمیم گیر برای زندگی یا مرگ سلول است. اگر پروتئین PCNA در سلول به وفور وجود داشته باشد همانندسازی DNA انجام می‌پذیرد. حال به تازگی مطالعه‌ای که اخیراً در ژورنال بیولوژی شیمیایی سلولی منتشر شده است، یک مهارکننده مولکولی کوچک آنتی ژن هسته‌ای سلولی در حال تکثیر را توصیف کرده است که به طور انتخابی سلول‌های سرطانی را می‌کشد.

پیش زمینه

آنتی ژن‌ تکثیر هسته‌ایی (PCNA)، (نام‌های دیگر این پروتئین، سیکلین دلتا پلی مراز و 8367 MGC است.) یک پروتئین چند وجهی حفاظت شده در یوکاریوت‌ها با نقش حیاتی در کنترل همانند سازی DNA یوکاریوتی با افزایش کارایی به طویل شدن رشته و ترمیم DNA است و در طول تاریخ به عنوان نشانگری برای پیشرفت تومور مورد استفاده قرار گرفته است. تکثیر DNA یکی از مشخصه‌های کلیدی سلول‌های سرطانی است که به عنوان یک استراتژی درمانی برای القای آسیب بیشتر به DNA که منجر به عواقب فاجعه بار برای سلول‌های سرطانی می‌شود، مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین، PCNA با توجه به نقش آن در همانندسازی-ترمیم DNA، یک هدف اصلی ضد سرطانی است. علاوه بر این، کشف یک ایزوفرم PCNA مرتبط با سرطان (caPCNA) راه‌های جدیدی را برای توسعه شیمی‌درمانی‌های جدید باز کرده است. پیش از این، نویسندگان یک مهارکننده بالقوه (AOH1160) از caPCNA را توصیف کردند که فاقد خواص متابولیکی مناسب بود.

مطالعه و یافته‌ها

در مطالعه حاضر، محققان ویژگی‌های مولکولی AOH1996، آنالوگ AOH1160 را شناسایی و مشخص کردند. آن‌ها برهمکنش بین PCNA و لیگاندهای بالقوه را برای طراحی و سنتز حدود 70 آنالوگ AOH1160 با اصلاح پیوند دهنده گلیسین، دی فنیل اتر و یک گروه نفتیل مولکول، مدل‌سازی کردند. گروه نفتیل با گروه‌های معطر تک یا دو حلقه‌ای جایگزین شد. پیوند دهنده گلیسین با اسیدهای آمینه غیر طبیعی و طبیعی جایگزین شد. این اصلاحات هیچ بهبودی در قدرت آن ایجاد نکرد. بنابراین، دی فنیل اتر برای رابطه ساختار-فعالیت آن به روش‌های مختلفی مورد بررسی قرار گرفت که منجر به شناسایی دو آنالوگ، AOH1160-1LE و AOH1996 شد. تجزیه و تحلیل دناتوراسیون حرارتی این ترکیبات برهمکنش‌های تثبیت کننده با PCNA را نشان داد. محققان خطوط سلولی با PCNA جهش یافته با جایگزینی L47V ایجاد کردند و حساسیت آن‌ها را به AOH1996 ارزیابی کردند. تمام سلول‌های جهش یافته نسبت به سلول‌های نوع وحشی نسبت به مهار AOH1996 حساسیت کمتری داشتند و جهش‌های هموزیگوت کمترین حساسیت را داشتند. سپس،  این تیم AOH1996 را در سلول‌های طبیعی و بیش از 70 رده سلولی (سرطانی) آزمایش کردند. آن‌ها دریافتند که AOH1996 به طور انتخابی سلول‌های سرطانی را با غلظت متوسط حدود 300 نانومولار برای 50 درصد مهار رشد، از بین می‌برد. AOH1996 به طور قابل توجهی برای سلول‌های غیر بدخیم، حتی تا غلظت 10 میکرومولار سمی نبود. در واقع این مهار کننده  می‌تواند باعث تغییرات چرخه سلولی (توقف فاز G2/M یا S) و آپوپتوز در سلول های سرطانی شود اما در سلول‌های غیر بدخیم تغییری ایجاد نکرد. نیمه عمر AOH1996 تقریباً 27 درصد نسبت به AOH1160 در مطالعات فارماکوکینتیک خوراکی در موش افزایش یافته بود. در ادامه، فعالیت ضد سرطانی آن در موش‌های مبتلا به تومورهای زنوگرافت سرطان سلول کوچک ریه، سرطان سینه و نوروبلاستوما مورد ارزیابی قرار گرفت. درمان دارویی به طور قابل توجهی لود تومور را بدون کاهش وزن یا مرگ قابل توجه کاهش داد. تجزیه و تحلیل‌های بیشتر نشان داد که AOH1996 بیش از نیمی از پروتئین‌های مرتبط با PCNA متصل به کروماتین را تغییر داد و در واقع این پروتئین‌ها از اجزای رونویسی بودند. با این حال، تنها دو پروتئین، زیر واحدهای RNA پلیمرازII (RNAPII)، از جمله بزرگترین زیرواحد آن (RPB1)، دارای یک موتیف اتصال PCNA شناخته شده بودند. سپس، این تیم به طور برون‌زا پروتئین‌های نوع وحشی و جهش یافته RPB1 با برچسب FLAG را بیان کردند و رسوب گذاری ایمنی(ایمونو پرسی پتاسیون) را انجام دادند و اشاره کردند که AOH1996 باعث افزایش RPB1 وحشی متصل به کروماتین و همچنین هم رسوبی PCNA با RPB1 وحشی شد. این نشان می‌دهد که AOH1996 تضاد رونویسی-تکثیر (TRC) را افزایش داده و تعاملات RPB1-PCNA را افزایش می‌دهد.( TRCها می‌توانند در دو جهت متفاوت رخ دهند، بسته به اینکه آیا رونویسی و همانندسازی به سمت یکدیگر پیش می‌روند (به صورت مستقیم) یا در یک جهت (هم جهت) ، که درگیری‌های رو به رو بسیار مضرتر از درگیری‌های هم جهتی است.) این اثرات بیشتر در حضور یک مهارکننده پروتئازوم (MG132) تقویت شد، که نشان می‌دهد AOH1996 می‌تواند باعث تخریب پروتئازومی RPB1 شود. در مقابل، رسوب PCNA با جهش یافته RPB1 در حضور MG132 و AOH1966 کاهش یافت، که نشان دهنده برهمکنش‌های ضعیف است. بررسی سطوح RPB1 اگزوژن در عصاره سلول کامل نشان داد که AOH1996 نوع وحشی RPB1 را به شیوه‌ای وابسته به پروتئازوم تجزیه می‌کند اما RPB1 جهش یافته را نه، علاوه بر این، AOH1996 باعث تفکیک PCNA از مناطق رونویسی شده فعال و نه در مناطق هتروکروماتین کم یا غیر رونویسی شده شد. این نشان می‌دهد که AOH1996 باعث فروپاشی چنگال‌های تکثیر فقط در طول رونویسی فعال می‌شود.

نتیجه گیری

در مجموع، این مطالعه دو آنالوگ بازدارنده مبتنی بر AOH1160 را گزارش کرد و کاندیدای اصلی، AOH1996، از نظر متابولیکی با ویژگی های دارویی پایدار‌تر بود. AOH1996 فعل و انفعالات PCNA-RPB1 را افزایش داد، که منجر به تخریب کلی RPB1 و فروپاشی چنگال‌های تکثیر در مناطق فعال رونویسی شد. به طور خاص، این فعل و انفعالات افزایش یافته از وضوح TRC جلوگیری می‌کند، که منجر به شکستگی‌های کشنده دو رشته‌ای و اختلال در ماشین رونویسی توسط تخریب RPB1 می‌شود. caPCNA رابطه PCNA-TRC را در سلول‌های سرطانی مختل می‌کند و به AOH1996 اجازه می‌دهد تا اثرات ضد سرطانی انتخابی و قوی با مشخصات ایمنی قابل‌توجهی را اعمال کند. به طور کلی، این مطالعه بر پتانسیل درمانی AOH1996 و کاربرد آن در مشخص کردن TRC در سلول‌های سرطانی تاکید می‌کند. با توجه به عملکرد چندگانه آن، مطالعات بیشتری برای درک اثرات AOH1996 بر سایر جنبه‌های PCNA مورد نیاز است.

پایان مطلب./