الدمار يبني الحياة

واكتشف علماء المعهد أن "الآلة الجزيئية"، التي تنشط الإنزيمات المدمرة، ترتبط ببروتين معين يثبط نشاطها، وبالتالي تتحكم في نشاط الإنزيمات وتمنع التدمير غير المرغوب فيه. قد يكون لهذا البحث آثار في العديد من المجالات، بما في ذلك أبحاث السرطان

هل من الممكن تصميم مزهرية باستخدام الجرافة؟ الجواب البسيط هو بالطبع أنه مستحيل. ولكن - كما تبين - فإن هذه هي بالضبط الطريقة التي تعمل بها الخلايا الحية: إنزيمات مدمرة، تسمى "الكاسبيز"، تساعد الخلايا غير المرغوب فيها على الانتحار، ولكن من ناحية أخرى، تؤدي أحيانًا أيضًا مهام حساسة، مثل إعادة تشكيل بنية الخلية أو فصلها. الخلايا المتصلة. ومع ذلك، كيف تتجنب الإنزيمات تدمير جميع الخلايا والتسبب في موت الخلية؟

للإجابة على هذا السؤال، قام علماء معهد وايزمان للعلوم بفحص عملية دقيقة للغاية: فصل خلايا الحيوانات المنوية في ذبابة الخميرة عن بعضها البعض. في هذه العملية، تقوم الكاسبيزات بتكسير الهيكل الخلوي، الذي عادة ما يربط خلايا الحيوانات المنوية معًا، وبالتالي يفصل هذه الخلايا. أثناء الانفصال، تقوم الكاسبيزات أيضًا بتدمير الأجزاء غير الضرورية من الخلية، مثل السيتوبلازم ومعظم عضيات الخلية، والتخلص منها، تاركة فقط الهياكل اللازمة للحيوانات المنوية لتحقيق هدفها الوحيد - تخصيب الحيوان المنوي. بيضة.

كما الذي تم الإبلاغ عنه مؤخرًا في المجلة العلمية خلية متطورة، وكجزء من البحث، طالب البحث (آنذاك) د. ليئور آرام، وأعضاء آخرون من مجموعة البروفيسور إيلي أرما من قسم الوراثة الجزيئية، اكتشاف مثير للاهتمام: آلة جزيئية من عائلة "يوبيكويتين ليجاز" (التي تنشط الكاسبيز) غير قادرة على تنشيطها بمفردها أثناء فصل الخلايا المنوية، ولكي تفعل ذلك يجب عليها يرتبط ببروتين AS-beta. بروتين موجود على سطح عضيتين تسمى الميتوكوندريا، والتي تشغل معظم الحجم في ذيل الحيوان المنوي، وتنتج الطاقة اللازمة لوصول الحيوان المنوي إلى البويضة وتخصيبها. في الواقع، يعد هذا جزءًا من آلية التحكم المصممة لمنع حدوث التدمير، أو حتى قتل الحيوانات المنوية نفسها، وهو ما كان من الممكن أن يحدث إذا تم تنشيط جميع الكاسبيزات مرة واحدة. وبالتالي، فإن الارتباط ببروتين AS-beta يحد من نشاط الكاسبيزات، ولا يمكن تنشيطها إلا من خلال روابط اليوبيكويتين التي ترتبط بهذا البروتين على سطح الميتوكوندريا. تبتعد الكاسبيزات النشطة عن الميتوكوندريا عن طريق الانتشار وتنتشر في السيتوبلازم، ويتناقص تركيزها مع زيادة المسافة بينها وبين الميتوكوندريا. بدون آلية التحكم هذه، سيتم تنشيط جميع الكاسبيزات مرة واحدة، مما يؤدي إلى قتل الحيوانات المنوية أو التسبب في تدمير الخلايا غير المرغوب فيها.

حقيقة أن هذا التحكم يتم باستخدام AS-beta - وهو بروتين يشارك في إنتاج الطاقة في الخلية - يدل على أن هذه ربما تكون أيضًا آلية لمراقبة الجودة. ومن الممكن أنه عندما ينتقل بعض بروتينات AS-beta إلى سطح الميتوكوندريا، بينما تشارك البروتينات الأخرى في إنتاج الطاقة داخل الخلية، فإن ذلك يدل على أن عملية التمثيل الغذائي في الخلية قد وصلت إلى مستواها المطلوب، وأن الخلية تعمل بشكل صحيح. وبهذه الطريقة، يضمن AS-beta أن يتم فصل خلايا الحيوانات المنوية في الوقت المناسب، ولخلايا الحيوانات المنوية الطبيعية فقط.

إن فهم عملية فصل خلايا الحيوانات المنوية قد يلقي ضوءًا جديدًا على مشاكل الخصوبة لدى الرجال، والتي تنتج أحيانًا عن تشوهات هيكلية في الحيوانات المنوية. لكن البحث قد يكون له آثار أوسع بكثير، على سبيل المثال في أبحاث السرطان، حيث إن الخلايا السرطانية في بعض الأحيان تبقى على قيد الحياة عن طريق تجنب التدمير الذي تسببه الكاسبيزات. بالإضافة إلى ذلك، من المعروف أن الكاسبيزات تنفذ تدميرًا لطيفًا ومنضبطًا لعشرات العمليات الضرورية للخلية، مثل تكوين الصفائح الدموية اللازمة لتخثر الدم، وإعادة تشكيل الروابط بين الخلايا العصبية أثناء التعلم، تطور عدسة العين التي تصبح شفافة بعد أن تدمر الكاسبيزات أجزائها غير الشفافة. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لاكتشاف مدى مشاركة AS-beta في منع موت الخلايا غير المرغوب فيه في هذه العمليات.

وشارك في الدراسة تسليل براون، وكرمل برافرمان، والدكتور يوسف كابلان، والدكتورة ليات رافيد من قسم الوراثة الجزيئية، والدكتور سميدر ليفين زيدمان من قسم البنى التحتية للأبحاث الكيميائية.