Tartrazine–DNA Interaction Without Detectable Plasmid DNA Strand Cleavage: An Integrated Docking, Spectroscopic, Electrophoretic, and Antibacterial Study

نواجه كل يوم عالماً من الألوان الاصطناعية. فمن اللون الأصفر الزاهي لمشروب بنكهة الليمون إلى التغليف البرتقالي لقطعة حلوى، هذه الأصباغ موجودة في كل مكان. ومن أكثرها شيوعاً هو "التارترازين"، وهو صبغة اصطناعية تُعرف بالرمز E102. يتميز هذا الصبغ بكونه قابلاً للذوبان في الماء ومستقراً كيميائياً، مما يجعله مفضلاً لدى مصنعي الأغذية. ولأننا نستهلكه بانتظام، فقد تساءل العلماء منذ فترة طويلة سؤالاً بسيطاً ولكنه حاسم: هل تتفاعل هذه المادة الصفراء الزاهية مع اللبنات الأساسية لأجسامنا، وتحديداً مع الحمض النووي (DNA)؟ الحمض النووي هو الجزيء الطويل الملتوي الذي يحمل التعليمات الوراثية للحياة. وعندما يتضرر الحمض النووي، يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشكلات صحية خطيرة، بما في ذلك الطفرات. وبينما أقرت الوكالات التنظيمية بأن التارترازين آمن للاستهلاك ضمن حدود معينة، إلا أن المجتمع العلمي لم يتفق دائماً على ما إذا كان يسبب ضرراً وراثياً. تشير بعض الدراسات إلى أنه قد يلحق الضرر بالحمض النووي في ظل ظروف معينة، بينما لا تجد دراسات أخرى أي دليل على الضرر. هذا عدم اليقين يترك فجوة في فهمنا: هل يجلس التارترازين ببساطة بالقرب من الحمض النووي الخاص بنا، أم أنه يكسره فعلياً؟

ولسد هذه الفجوة، شرع باحثون في جامعة "بولنت إيجيفيت" في تركيا في فحص العلاقة بين التارترازين والحمض النووي باستخدام مزيج من النمذجة الحاسوبية والتجارب المختبرية. أرادوا معرفة ما إذا كان بإمكان الصبغة الارتباط بالحمض النووي، والأهم من ذلك، ما إذا كان هذا الارتباط يتسبب في تمزق أو كسر خيوط الحمض النووي. وقد اتبعوا هذا النهج من خلال استخدام الحاسوب أولاً للتنبؤ بكيفية ملاءمة الصبغة لهيكل الحمض النووي. ثم انتقلوا إلى المختبر، حيث خلطوا الصبغة مع عينات حقيقية من الحمض النووي لمراقبة التغيرات الكيميائية. وأخيراً، اختبروا ما إذا كان بإمكان الصبغة قطع خيوط الحمض النووي، حتى عندما تكون تلك الخيوط تحت هجوم من مواد تفاعلية تسبب الضرر عادةً. كما تحققوا مما إذا كان بإمكان الصبغة منع البكتيريا من النمو، كوسيلة لمعرفة ما إذا كان لها أي آثار سامة على الخلايا الحية.

قدمت النمذجة الحاسوبية الدليل الأول. فقد قام الباحثون بمحاكاة كيفية تفاعل جزيء واحد من التارترازين مع لولب الحمض النووي مزدوج الشريط. أظهرت المحاكاة أن الصبغة يمكنها بالفعل الالتصاق بالحمض النووي. وتنبأت بأن الصبغة ستستقر بين درجات سلم الحمض النووي، مكونة روابط كيميائية ضعيفة مع الأجزاء المحيطة بالجزيء. وحسب الحاسوب أن هذا الالتصاق كان مفضلاً من الناحية الطاقية، مما يعني أن الصبغة والحمض النووي يميلان للبقاء معاً. ومع ذلك، فإن المحاكاة الحاسوبية هي مجرد تنبؤ؛ فهي توضح ما يمكن أن يحدث في نموذج ثابت، وليس ما يحدث في نظام بيولوجي معقد ومتحرك. ولمعرفة ما يحدث فعلياً، لجأ الباحثون إلى تقنية تسمى "مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية" (UV-Vis spectroscopy). تتضمن هذه الطريقة تسليط الضوء عبر محلول لرؤية كيفية امتصاص الجزيئات له. وعندما أضافوا التارترازين إلى محلول من الحمض النووي، لاحظوا تغيراً في كيفية امتصاص الضوء. فقد امتص المحلول مزيداً من الضوء مع زيادة تركيز الصبغة، وهي ظاهرة تُعرف باسم "التأثير المفرط للضوء" (hyperchromic effect). وقد أكد هذا أن الصبغة تفاعلت فيزيائياً مع الحمض النووي في السائل، مما غير البيئة المحيطة بجزيئات الحمض النووي. وحسبوا أن الصبغة ارتبطت بالحمض النووي بقوة متوسطة، لكن هذا الرقم وحده لم يخبرهم بالضبط كيف كان الصبغ متمسكاً به.

ومع تأكيد التفاعل، طرح الفريق السؤال الأكثر أهمية: هل يكسر هذا التفاعل الحمض النووي؟ لقد أخذوا قطعة دائرية من الحمض النووي، تُعرف باسم "البلازميد"، والتي تُستخدم غالباً في الأبحاث لأن شكلها يسهل رؤيته تحت المجهر. قاموا بخلط هذا الحمض النووي مع التارترازين وتركوه لفترة. فإذا كانت الصبغة تقطع الحمض النووي، فإن الشكل الدائري سينحل أو ينكسر إلى خطوط مستقيمة. وعندما مرروا الخليط عبر "هلام" (gel) لفصل الحمض النووي حسب الحجم والشكل، لم يروا أي تغيير. ظل الحمض النووي في شكله الدائري الأصلي السليم، وبدا تماماً مثل الحمض النووي الذي لم يتعرض للصبغة. كانت هذه النتيجة واضحة: في ظل هذه الظروف، لم يقطع التارترازిన خيوط الحمض النووي.

ثم تساءل الباحثون عما إذا كان التارترازين قد يجعل الحمض النووي أكثر عرضة للضرر من مصادر أخرى. ففي الجسم، يمكن مهاجمة الحمض النووي بواسطة "أنواع الأكسجين التفاعلية"، وهي جزيئات غير مستقرة يمكنها كسر الروابط الكيميائية. ولاختبار ذلك، أنشأ العلماء نظامين كيميائيين مختلفين في المختبر ينتجان هذه الجزيئات الضارة. استخدم أحد الأنظمة الحديد وبيروكسيد الهيدروجين، بينما استخدم الآخر النحاس وفيتامين يسمى حمض الأسكوربيك. نجح كلا النظامين في إلحاق الضرر بالحمض النووي، محولين الخيوط الدائرية إلى قطع مكسورة. ثم أضاف الباحثون التارترازين إلى هذه الخلطات الضارة لمعرفة ما إذا كان سيجعل الضرر أسوأ أو ربما يحمي الحمض النووي. كانت النتيجة هي نفسها كما في السابق: لم يفعل التارترازين شيئاً. لم يمنع الصبغة من كسر الحمض النووي، ولم يجعل عملية الكسر تحدث بشكل أسرع. لقد استقرت الصبغة هناك، متفاعلة مع الحمض النووي، لكنها لم تغير نتيجة الهجوم الكيميائي.

أخيراً، ولمعرفة ما إذا كانت هذه النتائج ستنتقل إلى الكائنات الحية، اختبر الفريق التارترازين على نوعين شائعين من البكتيريا: "الإشريكية القولونية" (Escherichia coli) و"المكورات المعوية البرازية" (Enterococcus faecalis). قاموا بزراعة هذه البكتيريا في مرق مغذٍ وأضافوا كميات مختلفة من الصبغة. ولو كانت الصبغة سامة، لتوقفت البكتيريا عن النمو أو ماتت. وبدلاً من ذلك، استمرت البكتيريا في النمو بشكل جيد كما فعلت بدون الصبغة. وفي الواقع، عند التركيزات العالية، نمت البماكن قليلاً أكثر من المجموعة الضابطة، رغم أن الباحثين أشاروا إلى أن هذه الزيادة كانت على الأرج_ likely بسبب عوامل أخرى وليس علامة على مساعدة الصبغة للبكتيريا. والخلاصة الرئيسية هي أن الصبغة لم تقتل البكتيريا أو تمنعها من التكاثر.

تخلص الدراسة إلى أنه بينما يمكن للتارترازين أن يلتصق فيزيائياً بالحمض النووي، فإن هذا الالتصاق لا يؤدي إلى كسر خيوط الحمض النووي في الظروف التي تم اختبارها. فالصبغة ترتبط بالجزيء، لكنها لا تعمل كسلاح يقطعه إرباً. علاوة على ذلك، لا يبدو أنها تجعل الحمض النووي أكثر عرضة للضرر من المواد الكيميائية التفاعلية، ولا تظهر أي قدرة على وقف نمو البكتيريا. ويؤكد الباحثون أن هذه النتائج جاءت من بيئة خاضعة للرقابة وخالية من الخلايا. وبينما يتفاعل التارترازين مع الحمض النووي، فإن هذا التفاعل وحده ليس كافياً لإثبات تسببه في ضرر وراثي. توفر هذه النتائج صورة أوضح لسلوك التارترازين، حيث تظهر أن تفاعله مع الحمض النووي هو حدث فيزيائي لا يؤدي، في هذا السياق المحدد، إلى الضرر الهيكلي الذي يخشاه العلماء.