إن الفهم الشامل للعملية يمكن أن يؤدي إلى تقدم عالم الطب في علاجات الخصوبة وإدارة الأدوية والمزيد
اكتشاف جديد في جامعة تل أبيب: بروتينات غشاء الخلية الضرورية لدمج الخلايا التي "تحب الهجرة" إلى المناطق ذات الانحناء العالي. ويوضح الباحثون أن جميع الخلايا في جسم الإنسان مغلفة بأغشية تفصل محتويات الخلية عن بيئتها. كما أن هناك حالات تتم فيها عملية الاندماج بين الخلايا، على سبيل المثال في تخصيب الحيوان المنوي والبويضة. ومع ذلك، فإن الآلية التي تتسبب في اندماج الخلايا لا تزال لغزا علميا. نجحت دراسة جديدة في جامعة تل أبيب في ابتكار استخدام مبتكر لنظام يحاكي غشاء الخلية (الغشاء) ذو الانحناء. يتيح هذا النظام التجريبي دراسة تأثير شكل الغشاء المحتوي على البروتينات "المنحنية" على موقع البروتينات واندماج أغشية الخلايا.
أجري البحث بقيادة طالب الدكتوراه رافيف ظهران وبإشراف الدكتورة رايا سوركين من كلية الكيمياء في كلية العلوم الدقيقة وبالتعاون مع البروفيسور مايكل كوزلوف من جامعة تل أبيب، ومجموعة من الباحثين من جامعة تسيجوا في الصين. وقد نشرت الدراسة مؤخرا في مجلة PNAS المرموقة.
الانحناء مهم للاندماج
يوضح الدكتور سوركين: "إن اندماج الأغشية هو عملية أساسية في جسمنا تحدث في عمليات مختلفة مثل نقل الإشارات في الدماغ وعمليات الإخصاب والتواصل بين الخلايا. إن الفهم الأعمق للعملية يمكن أن يؤدي إلى تقدم عالم الطب في علاجات الخصوبة وإدارة الأدوية والمزيد. نحاول في المختبر فهم الجانب الكيميائي والفيزيائي لهذه العملية. تحتوي الخلايا على أغشية ديناميكية ذات أشكال مختلفة. هناك أغشية ذات انحناء عالي جدًا، وهذا يثير السؤال لماذا هذا الانحناء مطلوب؟ ومن الواضح أن الشكل المنحني مهم لمجموعة متنوعة من العمليات، مثل عملية الاندماج."
وكجزء من الدراسة الجديدة، ركز الباحثون على بروتينين موجودين على أغشية الخلايا. يوجد أحد البروتينين في البويضة وهو مهم في عملية الإخصاب، والآخر ضروري لتكوين الفقاعات المستخدمة للتواصل بين الخلايا. وفي المختبر، أنشأ الباحثون نظامًا يسمح بفحص تأثير انحناء الغشاء وتوتره على تنظيم البروتينات وموقعها. وفي وقت لاحق، أنشأ الباحثون فقاعات غشائية كبيرة، بحيث يكون من السهل التمييز بين التأثيرات المختلفة، ووسموا البروتينات بصبغة بيولوجية. بعد ذلك، استخدموا جهاز محاصرة بصري، يُعرف باسم الملقط البصري، والذي يمكن من خلاله التعامل مع الجسيمات المجهرية.
ويشير الباحثون إلى أن هذه التكنولوجيا تجعل من الممكن الاحتفاظ بالجزيئات وتحريكها بمساعدة الضوء. وبمساعدة كرة زجاجية صغيرة مثبتة في المصيدة البصرية، يمكن سحب الأنابيب ذات الغشاء الرقيق من الفقاعة، وبالتالي محاكاة العمليات البيولوجية التي تتشكل فيها هذه الأنابيب، كما يحدث على سطح البيضة. وقام الباحثون بدمج الملقط البصري مع جهاز آخر يمكن من خلاله ضخ جزء من الغشاء، مما يسمح بالتحكم في انحناءه وتوتره.
الدكتور سوركين: "باستخدام هذه المجموعة، تمكنا من إثبات أن هذه البروتينات "ترغب في الهجرة" إلى المناطق ذات الانحناء العالي. في الأعمال السابقة، وجد أن الفأر الذي يفتقد هذا البروتين سيكون عقيمًا. وهذا يعني أن الشكل المنحني لغشاء البويضة وهجرة البروتين إلى هذه المنطقة له أهمية كبيرة في عملية الإخصاب. سيسمح هذا الاكتشاف في المستقبل بتطوير علاجات خصوبة أو وسائل منع حمل جديدة.
نحن نؤمن بأن البحث متعدد التخصصات هو المفتاح لفهم العمليات البيولوجية المهمة لصحتنا ونوعية حياتنا. هناك مقولة شهيرة لريتشارد فاينمان، "ما لا أستطيع خلقه، لا أستطيع فهمه". هذا هو منهجنا في المختبر: نريد محاكاة عمليات الغشاء من المكونات الأساسية اللازمة للآليات البيولوجية الضرورية للحياة مثل الإخصاب أو التواصل بين الخلايا. من خلال التحكم الدقيق في خصائص العملية مثل الشكل والتوتر السطحي للغشاء، يمكننا فهم الآليات وعلاج الحالات المرضية. ومن خلال القيام بذلك، نأمل أن نساهم في تحسين الصحة ونوعية الحياة."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
