كيف يتجلط الدم في الجسم؟

استخدم الباحثون طريقة تصوير البلورات بالأشعة السينية للحصول على أول صورة على الإطلاق لبروتين البروثرومبين (أحد عوامل تخثر الدم). يعد الهيكل المرن للبروتين عاملاً رئيسياً في تطور تخثر الدم.

استخدم الباحثون طريقة تصوير البلورات بالأشعة السينية للحصول على أول صورة على الإطلاق لبروتين البروثرومبين (أحد عوامل تخثر الدم). يعد الهيكل المرن للبروتين عاملاً رئيسياً في تطور تخثر الدم.

وفي النتائج التي نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)، اكتشف علماء من جامعة سانت لويس أن إزالة الأجزاء المضطربة من بنية البروتين تكشف الآلية الجزيئية للتفاعل الرئيسي الذي يبدأ تخثر الدم. يقوم الباحث إنريكو دي سيرا، وهو طبيب متدرب في قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية في جامعة سانت لويس، بدراسة مادة الثرومبين، وهو بروتين يعتمد على فيتامين K يسهل تخثر الدم، وسلائفه غير النشطة البروثرومبين (أو عامل التخثر الثاني).

ويشير الباحث إلى أن "البروثرومبين ضروري للحياة وهو أهم عامل تخثر". "نحن فخورون بأن نعلن أن مختبرنا تمكن أخيرًا من بلورة بروتين البروثرومبين لأول مرة على الإطلاق." يضمن تخثر الدم بقائنا على قيد الحياة عن طريق منع فقدان الدم بعد الإصابة. ومع ذلك، عندما يتم تنشيط التخثر في ظل ظروف غير مناسبة، فإنه يمكن أن يؤدي إلى الإرهاق وحتى حالات مميتة مثل النوبات القلبية أو السكتات الدماغية أو تجلط الأوردة العميقة (جلطة دموية في الأوردة العميقة في الساق يمكن أن تسبب صمة مهددة للحياة في الساق). رئتين).

قبل أن يصبح الثرومبين نشطًا، فإنه يتدفق في الدورة الدموية لدينا في شكله غير النشط (زيموجين) المعروف باسم البروثرومبين (ما قبل الثرومبين). عندما تكون هناك حاجة إلى الإنزيم النشط (بعد إصابة الأوعية الدموية، على سبيل المثال) يبدأ نظام التخثر في العمل ويتم تحويل البروثرومبين إلى إنزيم الثرومبين النشط الذي يسبب تجلط الدم.

يعد علم البلورات بالأشعة السينية أحد الأدوات التي يمتلكها العلماء والتي تساعدهم على فهم العمليات على المستوى الجزيئي. فهو يتيح طريقة للحصول على "صورة مجمدة" لبنية البروتين. وكجزء من هذه الطريقة، يقوم العلماء "بتنمية" بلورات من البروتين الذي يرغبون في دراسته، و"إطلاق" شعاع من الأشعة السينية عليها وتسجيل البيانات التي تم الحصول عليها حول كيفية تشتت الأشعة بعد تأثيرها على البلورة. وفي الخطوة التالية، يستخدمون برامج الكمبيوتر لإنشاء صورة للبنية ثلاثية الأبعاد للبروتين بناءً على هذه البيانات. بمجرد أن يحصل العلماء على الصورة المكانية لبنية الجزيء، يمكنهم محاولة البدء في فهم كيفية عمل البروتين وكيفية تفاعله مع الجزيئات الأخرى في الجسم، أو مع الأدوية، على سبيل المثال.

في العام الماضي، نشر فريق البحث لأول مرة البنية ثلاثية الأبعاد للبروثرومبين. تفتقر هذه البنية الأولية إلى الجزء المسؤول عن النشاط مع الأغشية، ولم يتم فك رموز الأجزاء الأخرى منها بمساعدة هذه الطريقة. وعلى الرغم من أن الباحثين تمكنوا من بلورة البروتين، إلا أنه لا يزال يحتوي على مناطق مشوهة لم يتمكنوا من مراقبتها. يوجد داخل البروثرومبين جزأين (قطع دائرية) متصلتين معًا بواسطة مؤلف واحد أثار اهتمام الباحثين بسبب الاضطراب الكامن فيه. يقول الباحث الرئيسي: "بعد أن أزلنا هذا الجزء، تمكنا من تصنيع البروتين في بضعة أيام، بدلاً من أشهر، مع اكتشاف البنية الداخلية الدقيقة للبروتين ككل لأول مرة".

بالإضافة إلى هذا الاكتشاف، اكتشف الباحثون أيضًا أن النسخة المقطوعة من البروثرومبين يتم تحويلها إلى الشكل النشط للثرومبين بشكل أسرع بكثير من الكودمان. البنية التي تفتقر إلى الرابط الملتوي هي في الواقع الشكل الأمثل الذي يتحول إلى الثرومبين، وهذا يكشف معلومات مهمة فيما يتعلق بنشاط البروثرومبين. على مدار أربعة عقود، ظل العلماء يحاولون تصنيع البروتين المؤيد للثرومبين، ولكن دون نجاح حتى الآن. يوضح الباحث الرئيسي: "لقد استغرقنا ما يقرب من عامين لندرك أن الموصل الملتوي هو المفتاح لذلك".

"في النهاية، كشف لنا البروثرومبين أسراره، وبالتالي كشف لنا الآلية الجزيئية للتفاعل الرئيسي في تخثر الدم، والذي سيسمح للباحثين في هذا المجال بتصميم أدوية أكثر فعالية."

أخبار الدراسة