روش جدید محققان ایرانی برای بررسی تخریب dna

پژوهشگران دانشگاه صنعتی اصفهان با استفاده از یک تکنیک جدید به بررسی گونه‌های رادیکالی درگیر در فرایندهای ‏شیمیایی و زیستی، تأثیر فلزات بر روی تولید رادیکال و تخریب ‏DNA‏ و مکانیزم تولید رادیکال پرداختند. ‏

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، دکتر علی اصغر انصافی، استاد تمام دانشکده شیمی دانشگاه صنعتی اصفهان اظهار کرد: رادیکال‌های آزاد با حمله به ‏DNA‏ باعث تخریب و تکه تکه شدن آن می‌شوند. یون سولفیت یکی از گونه‌های تخریب‌کننده ‏DNA، غشاهای سلول و پروتئین‌ها است که در غلظت‌های کم با ایجاد رادیکال‌های آزاد باعث تخریب می‌شود. تولید این ‏رادیکال‌ها از اکسایش سولفیت در بدن نتیجه می‌شود که این اکسایش می‌تواند به‌ وسیله آنزیم‌ها یا فلزات واسطه و کمپلکس‌های ‏آن‌ها کاتالیز شود. در این پروژه با استفاده از اثر تخریبی سولفیت بر روی ‏DNA‏ و اصلاح کردن سطح الکترود گرافیت مدادی با ‏DNA‏ و بهره‌گیری از تکنیک‌های ولتامتری و طیف‌نگاری امپدانس الکتروشیمیایی، به بررسی مکانیزم تولید رادیکال‌های درگیر ‏در اکسایش سولفیت، اثر کاتالیزوری فلزات واسطه مختلف بر روی آن و نوع رادیکال‌های آزاد درگیر در این فرایند پرداخته شد.‏

وی در رابطه با تحقیقات انجام شده گفت: با ‏توجه به این‌که مکانیزم عمل بسیاری از داروها، واکنش‌های شیمیایی و زیستی و مواد مخدر به‌ صورت رادیکالی است، هدف از این ‏کار توسعه روشی جدید بود که به طور مستقیم و با حداقل خطا و هزینه‌های متحمل شده بتواند گونه‌های رادیکالی درگیر در ‏یک فرایند، تأثیر آن‌ها بر روی ‏DNA، غشاهای سلول و پروتئین‌ها و مکانیزم تولید رادیکال را بررسی کند.

انصافی با بیان این که تکنیکی که امروزه ‏برای این منظور استفاده می‌شود، الکتروفورز است، افزود: اگرچه این اهداف تا ‏حدودی با استفاده از دستگاه الکتروفورز شدنی است، اما الکتروفورز فاقد توانایی نظارت مستقیم است و از تجهیزات زیاد، ‏هزینه‌های عملیاتی بالا، آموزش‌های طولانی و عدم یک آشکارساز حساس عمومی رنج می‌برد.

وی تصریح کرد: اکسایش سولفیت در بدن یکی از ‏واکنش‌هایی است که همراه با تولید رادیکال است و ما با انتخاب این واکنش به عنوان یک مدل از واکنش‌های رادیکالی و ساخت ‏بیوحسگر ‏DNA‏ که با تخریب ‏DNA‏ موجود بر روی سطح آن پاسخ ولتامتری و امپدیمتری آن تغییر می‌کند، به بررسی گونه‌های ‏رادیکالی درگیر در این فرایند، تأثیر فلزات بر روی کاتالیز کردن تولید رادیکال و تخریب ‏DNA، غشاهای سلول و پروتئین‌ها و ‏مکانیزم تولید رادیکال پرداختیم. دانستن شکل‌گیری رادیکال‌های آزاد از اکسایش سولفیت که در حضور فلزات واسطه افزایش ‏می‌یابد، برای فهم پاسخ‌های آلرژیک و درمانی بعد از استنشاق گوگرد دی اکسید بسیار مهم خواهد‌ بود.

در این تحقیقات، این پژوهشگران از یک حلال مناسب برای پخش کردن نانولوله‌‍‌های کربنی استفاده کردند. این حلال ‏توانایی تثبیت ‏DNA‏ بر روی فیلم نانولوله‌ها را داراست. سپس با تثبیت نانولوله‌‍‌های کربنی بر روی الکترود گرافیت و همچنین ‏تثبیت ‏DNA‏ بر روی فیلم تشکیل شده از نانولوله‌‍‌های کربنی، پارامتر‌های تأثیر گذار بر روی کارایی بیوحسگر با استفاده از ‏تکنیک‌های ولتامتری و امپدانس الکتروشیمیایی بهینه شدند و در نهایت به بررسی کارایی حسگر در تشخیص رادیکال‌های ‏درگیر در فرایند اکسایش سولفیت و بررسی تأثیر فلزات واسطه در قدرت تخریبی گونه‌های مخرب ‏DNA، غشاهای سلول و ‏پروتئین‌ها پرداختند.‏

انصافی با اشاره به نتایج این کار گفت: ما در این کار با استفاده از نانولوله‌های کربنی و الکترود گرافیت، بیوحسگر ‏الکتروشیمیایی بر اساس ‏DNA‏ طراحی کردیم که با استفاده از آن توانستیم به تأثیر سولفیت در تخریب ‏DNA، جزئیات ‏مکانیزمی عمل تخریبی آن و پارامتر‌های موثر بر آن بپردازیم. با وجود قرار‌گیری بیوحسگر در محلول سولفیت هیچ تغییر ‏محسوسی در پاسخ ولتامتری و ایمپدیمتری آن حاصل نشد. این نتیجه نشان می‌دهد که سولفیت به‌ تنهایی عامل مخرب ‏DNA‏ ‏نیست. ولی سولفیت در حضور فلزاتی مانند کبالت، مس، کروم، آهن و منگنز باعث کاهش سیگنال بیوحسگر شد. تأثیر ‏رباینده‌های رادیکال‌ها مانند سوپراکساید دیسموتاز و الکل‌های مختلف نشان داد که مکانیزم تولید رادیکال و نوع رادیکال‌های درگیر ‏بسته به نوع فلز متفاوت خواهد بود، به‌ طوری‌ که سولفیت در حضور منگنز رادیکال‌های اکسیژن دار تولید می‌کند، در حالی که برای ‏فلزات دیگر رادیکال‌های غیر اکسیژن‌دار ایجاد می‌شود. در نهایت مکانیزمی را برای ایجاد رادیکال به‌ وسیله سولفیت در حضور ‏فلزات واسطه ارائه کردیم.

وی خاطرنشان کرد: در این کار از نانولوله‌های کربنی برای تثبیت بهتر و بیشتر ‏DNA‏ و افزایش حساسیت بیوسنسور طراحی شده استفاده شده ‏است. نانوذرات و به طور ویژه نانولوله‌های کربنی، به دلیل سطح مؤثر زیاد و انرژی آزاد سطحی بالا، می‌توانند بیومولکول‌هایی ‏مانند ‏DNA‏ را به شدت جذب کنند و نقش مهمی در تثبیت آن‌ها و ساخت بیوحسگرها ایفا کنند. جذب این مواد بر روی سطح ‏مواد توده‌ای، منجر به تغییر ماهیت و از بین رفتن فعالیت بیوشیمیایی آن‌ها می‌شود، در صورتی‌که بر روی نانوذرات سازگاری ‏مناسبی وجود دارد.‏

انصافی یادآور شد: با توجه به مشکلات تکنیک الکتروفورز در بررسی تأثیر رادیکال‌ها و واکنش‌های تولید رادیکال بر تخریب ‏DNA، غشاهای ‏سلولی و پروتئین‌ها، روش ارائه شده می‌تواند جایگزین مناسبی برای این تکنیک به حساب آید. الکتروفورز فاقد توانایی نظارت ‏مستقیم بوده و از تجهیزات زیاد، هزینه‌های عملیاتی بالا، آموزش‌های طولانی و نبود یک آشکارساز حساس عمومی رنج می‌برد.‏

انصافی در مورد آینده این پژوهش گفت: در این کار از سولفیت به عنوان یک گونه مدل که طی اکسایش، خود تولید ‏رادیکال می‌کند استفاده شده است. در ادامه سعی داریم گونه‌های دارویی مانند داروهای ضد سرطان که مکانیزم عملشان رادیکالی ‏است را مورد بررسی قرار دهیم. با استفاده از تغییرات کوچکی در ساخت این بیوحسگر در آینده می‌توان به بررسی ساز و کار ‏درمانی انواع داروهایی پرداخت که با راه انداختن زنجیره رادیکالی مانع از تقسیم سلول‌های سرطانی می‌شوند.


نتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر علی اصغر انصافی دانش آموخته دکتری تخصصی شیمی تجزیه و عضو هیات ‏علمی دانشگاه صنعتی اصفهان و اسماعیل حیدری بفرویی دانشجوی دکترای شیمی تجزیه دانشگاه صنعتی اصفهان صورت ‏گرفته، در مجله ‏analytical chemistry‏ منتشر شده است. ‏