مغلق للتجديدات

اكتشف علماء معهد وايزمان: كيف تقوم خلايا المفاصل العظمية ببناء جدار يحدد منطقة النشاط

من اليمين: البروفيسور ليا آدي، دافنا جيبلينغر، البروفيسور بنيامين جيجر، تشين لوكسنبرغ والدكتورة يوجينيا كلاين. سر الخاتم

تخضع العظام في أجسام الحيوانات المختلفة، بما في ذلك الإنسان، إلى تجديدات مستمرة، يتم فيها تفكيك وإزالة المواد القديمة، ليتشكل مكانها عظم جديد. وقد يؤدي الخلل في هذه العملية إلى فقدان مادة العظام، وهي عملية تحدث، من بين أمور أخرى، في هشاشة العظام. ولذلك، فإن فهم عملية إعادة التشكيل المستمرة للعظام قد يساعد في دراسة هذه الأمراض. كشف علماء معهد وايزمان مؤخرا، بتفصيل كبير، عن الطريقة التي تقوم بها الخلايا المهاجرة، التي تمتص العظام، بإغلاق منطقة العمل في الفراغ بين الخلية والعظم، أثناء نشاطها. وقد نشرت هذه النتائج مؤخرا في المجلة العلمية PLoS ONE.

وتتميز هذه الخلايا، التي تسمى ناقضات العظم، بخصائص فريدة لا تكاد توجد في الخلايا الأخرى. تتحرك الخلايا العظمية فوق العظم، حتى تصل إلى الموقع الذي تحتاج فيه إلى خدماتها. وعندما يتلقون الإشارات التي تأمرهم بتكسير العظم في هذه المنطقة، فإنهم يمرون بعملية استقطاب، ويلتصقون بقوة بسطح العظم، ويبنون حلقة العزل التي تحافظ على وجود بيئة محلية حمضية وطاقة كافية. وجود الانزيمات المحللة للبروتين.

كيف يتم تشكيل هذه الحلقة العازلة؟ للعثور على إجابة لهذا السؤال، قام البروفيسور بنجامين جيجر من قسم البيولوجيا الجزيئية للخلية والبروفيسور ليا آدي من قسم البيولوجيا الهيكلية في معهد وايزمان للعلوم، بتشكيل فريق بحث متعدد التخصصات ضم طلاب الأبحاث تشين لوكسنبرغ ودافنا جيبلينغر، بالإضافة إلى الدكتورة يوجينيا كلاين. وتعاون الفريق مع البروفيسور دوريت حنين وكارين أندرسون من معهد بورنهام في سان دييغو. استخدم العلماء، معًا، طريقتين بحثيتين متكاملتين، مما سمح لهم بفحص بنية الخلايا العظمية المستقطبة. التصوير باستخدام المجهر الإلكتروني سمح لهم برؤية تفاصيل بنية الحلقة. سمح لهم المجهر الضوئي بالتعرف بدقة على المكونات الجزيئية للحلقة. أدى الجمع بين الطريقتين إلى إنشاء صورة دقيقة لا يمكن الحصول عليها بطريقة واحدة.

وبهذه الطريقة، تمكن العلماء من رؤية أن الحلقة تتكون من هياكل تشبه النقطة، تسمى البودوزومات، والتي ترتكز على غشاء الخلية. عندما تكون الخلايا العظمية في حالة حركة، تكون النقاط غير منظمة، ولكن بمجرد أن تستعد الخلية لهضم العظام، تختفي البودوزومات الفردية وتظهر الحلقة. لم يكن العلماء متأكدين من العلاقة بين البودوسومات وإنتاج الحلقة. هل يشكلون الحلقة؟ فهل يندمجون من أجل ذلك؟ أم أن الخاتم مصنوع من وحدات أخرى؟ إن استخدام طريقة المراقبة المجمعة سمح للعلماء باكتشاف أن الحلقة تتكون بالفعل من البودوسومات، وأنها مثبتة في مكانها بفضل ألياف البروتين التي تتصل بالبودوسومات. يقول البروفيسور جيجر: "تعمل البودوزومات كنوع من الراقصين الأبويين". "بمجرد أن تبدأ الموسيقى، يتكاتفون ويشكلون دائرة ضيقة. ومن الصعب التمييز بين الراقصين من مسافة بعيدة، ولكن استخدام مجموعة من الأساليب المجهرية المختلفة يسمح بهذا التمييز."

لدى البروفيسور إيدي صورة مختلفة: "تبدو البودوزومات الفردية، من الأعلى، مثل خيام السيرك، مع خطوط تشبه الحبال تخرج من الصاري المركزي". وتعتقد أيضًا أن البودوزومات قد تلعب دورًا في التواصل بين خارج الخلية وداخلها، مما يسمح للخلية بتنظيم نشاطها وفقًا لخصائص العظم الذي ترتبط به.