האלפאבית הגנטי מבצע בדיקת זוגיות כמו הקוד הממוחשב. כך עולה ממחקר שפורסם ב-18 בספטמבר בכתב העת נייצ'ר
הברירה הטבעית בחרה את הבסיסים הכימיים של המידע הגנטיקה, בעיקר משום שהם החומרים הטובים ביותר הקיימים כדי להבטיח את תקינות הקריאה וההעתקה של המידע הגנטי.
דונאל מקדונייל מטריניטי קולג' בדאבלין גילה כי קוד ה-DNA הוא כמו קוד בדיקת הזוגיות, שמערכות המידע הממוחשבות משתמשות בו כדי למזער את הסיכוי לעשית שגיאות.
המידע הגנטי האצור ב-DNA נקרא ומשוכפל ללא הרף בתוך התאים החיים והוא בונה מולקולות חלבון חדשות כדי לבצע כמה מפעילויות התא. מידע זה גם מועתק לתוך מערך חדש של DNA כאשר התא מתחלק.
רצף של קריאות שגויות או העתקת מידע שגויה יכול להיות הרה אסון. גנים לא מתפקדים גורמים למחלות ולפגמים. שגיאות עלולות לעיתים להיות בעלות השפעות חיוביות – הם יוצרים מוטאציות שעשויות להניע את התהליך האבולוציוני – ואולם לעיתים קרובות יותר, השגיאות הן קטלניות.
לפיכך התאים מערבים מכונות מולקולריות כדי לבדוק את הקריאה או ההעתקה. הדבר מפחית את הסיכוי לטעויות, אך אינו מונע אותן לחלוטין. לדברי מקדונייל, ישנו מנגנון נוסף לגילוי שגיאות – בכימיה של ה-DNA עצמו.
הסליל הכפול של ה-DNA כולל שתי רצועות מכופפות יחדיו וקשורות בקשרי מימן. ארבעת אבני הבניה של כל סליל נקראים נוקליאוטידים. שמותיהם הם אדנין, תימין, ציטוזין וגואנין, הידועים באות הראשונה של כל אחד מהם A,C,T ו-G.
ארבעת הבסיסים הללו לא מסתדרים באופן אקראי אלא A נצמד ל-T ולהפך ו-C נצמד לG ולהפך. A נקשר ל-T באמצעות שני קשרי מימן ו-C נקשר לG באמצעות שלושה. זיווגים אחרים אפשריים אך הם מקלקלים את הסליל. אנזימים הפועלים לתיקון השגיאות מחפשים טעויות כאלה כאשר ה-DNA משתכפל.
תופעה זו היתה ידועה עד כה כמובן ואולם לדברי מק דונייל, משמעות הזיווגים הללו היא בעצם קוד לאיתור שגיאות. לכל קשר מימן יש שני רכיבים – קבוצות כימיות הקרויות donors ו- acceptors. אם נחשיב donor כ-1 ו-acceptor כאפס, אזי C מקודד את התבנית 100 ו-G את התבנית 011.
במילים אחרות, כל נוקליאוטיד יכול להיות מיוצג כסדרה קצרה של קוד בינארי כמו שה -1 וה-0 משמשים כדי לשמור מידע במחשבים.
יש מרכיב נוסף בקוד הזה. A ו-G שייכים לסוג מולקולות הקרויות פיורינים, ואילו T ו-C הם פירימידינים. כל זוג כזה כולל פיורין אחד ופירמידין אחד. אם נתייחס לפיורין כ-0 ולפירמידין כ-1, אזי C הופך ל-100,1 ו-G ל-011,0.
כאשר מציגים כך את התמונה, אומר מקדונייל, הקומבינציות המותרות של A,C,T, ו-G מתייחסים למה שמדעני המחשבים היו מכנים קוד זוגיות. לכל נוקלאוטיד יש מספר שווה של 1-ים, כלומר, בעלי זוגיות שווה.
הדבר מקל על האפשרות לתיקון טעויות כמו למשל לאתר נוקליאוטידים לא טבעיים. אם שגיאה משנה כל סיפרה בנוקלאוטיד, הזוגיות שלו משתנה מזוגי לאי זוגי. נוקליאוטידים אי זוגיים הם במפורש שגויים.
כאשר החיים הופיעו ממרכיבים מולקולריים פשוטים, אומר דונייל, לחצים ברירתיים היו מעדיפים מבנה אלפאבתי בעל קוד זוגיות.
במילים אחרות, המידע הגנטי מקודד את A,,T,C ו-G ולא סוגים אחרים של פיורינים ופירמידינים שבוודאי התקיימו ביחד איתם באותה הסביבה לא במקרה אלא כתוצאה ממנגנון קוד הזוגיות שמאפיין סדרה זו של אבני בניין גנטיים. צירופים אחרים מסוג זה של מולקולות דומות ייצרו קודי זוגיות אחרים, אך יש סיבות כימיות מדוע צירופים אלה לא היו יכולות לעבוד טוב באותה המידה.
* * * *
נתגלה עוד מנגנון תיקון בחומר הגנטי
אלכס דורון, מעריב, 3/11/2002
מדענים ישראלים גילו מנגנון פנים-תאי, שתפקידו לתקן פגמים בחומר הגנטי.אצל אדם בריא, מנגנון זה מונע היווצרות מוטציות גנטיות, המובילות להתפתחות מחלות.
מחקר שניהל פרופ' צבי ליבנה, ראש המחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן הוכיח את קיומו של המנגנון היחודי הזה וקבע, כי מדי יום סופג החומר הגנטי שבגרעיני התאים החיים, מרכיבי גוף האדם, לא פחות מ-20 אלף פגיעות: קרינה מהשמש ומגע עם חומרים שונים. הפגיעות עלולות לשבש את סדר מרכיבי החומר הגנטי. תודות למנגנון התיקון – תיקון הנזק נעשה בדייקנות רבה. כשחל בו שיבוש – מתהווה סיכון, ומופיעה מוטציה גנטית המחוללת מחלה/הפרעה.
עד כה היה ידוע על קיומו של מנגנון תיקון מסוג אחד. עתה מתברר שיש נוסף, הפועל במקביל לראשון – ובמצבים מסויימים, במקומו.
פרופ' ליבנה: המנגנון שנתגלה מבוסס על תהליך המכונה “תרומת חומר גנטי”. הוא מתחולל בין שני גדילי הסליל הכפול במולקולות הדי-אן-איי. כשחל קילקול בגדיל אחד, והוא חדל לפעול – נכנס לפעולה מנגנון התיקון התאי. בין הגדילים מתרחש תהליך של גיבוי ותרומה הדדי, המשלים זה את זה בעת תקלה.
חשיבות המחקר, שפרטיו פורסמו בכתב העת “מולקולר סל” היא בכך שיוביל לפיתוח “נשק” חדש במלחמה בחיידקים עמידי האנטיביוטיקה לחיידקים אלה יכולת השתנות גנטית, לצורה העמידה.
