كيف يمكن تفكيك كتل البروتينات غير المطوية بشكل صحيح لدى مرضى الزهايمر ومرض باركنسون؟

وحدد علماء المعهد البروتينات المرتبطة بهذه الكتل، واكتشفوا أنه في حين أن الخلايا الشابة قادرة على التخلص منها بسهولة، فإن هذه القدرة تتلاشى مع مرور السنين. ومن الممكن أن يكون العلاج المبني على هذا المبدأ فعالاً في العلاج المستقبلي لأمراض الدماغ التنكسية العصبية

من أعراض الأمراض التنكسية للجهاز العصبي، مثل مرض الزهايمر أو باركنسون أو هنتنغتون، ظهور كتل من البروتينات غير مطوية بشكل صحيح في الخلايا العصبية. اكتشف علماء معهد وايزمان للعلوم مؤخرًا أن أفضل طريقة لتكسير كتل البروتين هذه هي غسلها بالقليل من "الصابون والماء".

وتوضح الدكتورة مايا شولدينر من قسم الوراثة الجزيئية بالمعهد أن هذه الكتل التي تسمى "الأجسام المعممة" قد تتشكل في أي خلية عندما تتسبب ضغوط الحياة اليومية في تكوين كمية زائدة من البروتينات غير المطوية بشكل صحيح أو غير مطوية على الإطلاق. وقد يحدث هذا الوضع إذا توقف "فريق التنظيف" -الذي يتكون من بروتينات التحكم- عن العمل بكفاءة. غالبا ما تحدث هذه الظاهرة في سن الشيخوخة. عندما تتراكم الكثير من هذه البروتينات، فإنها يمكن أن تتداخل مع النشاط الطبيعي للخلية.

قرر الدكتور شولدينر وطالب البحث عوفر مولدافسكي، بالتعاون مع مجموعة أبحاث البروفيسور دانييل كاجانوفيتش من الجامعة العبرية، التحقق من كيفية عمل الخلايا للقضاء على إزعاج الأجسام المعممة. لقد درسوا خلايا الخميرة، التي، مثل الخلايا العصبية لدى البشر، تقوم بتكوين أجسام متجمعة عندما تفشل آلية التنظيف الخاصة بها. وباستخدام الأساليب التجريبية التي تم تطويرها في مختبر الدكتور شولدنر، قام العلماء بحقن أجسام مجمعة من البروتينات البشرية في خلايا الخميرة.

اكتشفنا أن خلايا الخميرة والخلايا البشرية الشابة قادرة على غسل الأجسام المتجمعة والقضاء عليها، لكن للأسف هذه القدرة تتآكل وتتضاءل مع مرور السنين.

ومن بين 6,000 بروتين موجود في خلية خميرة واحدة، وجد العلماء 13 بروتينًا ترتبط بالأجسام المجمعة. كان حوالي نصفها عبارة عن بروتينات ضابطة معروفة، بينما كان الباقي جديدًا تمامًا. وفي تجربة أخرى، صممت للتحقق مما إذا كانت البروتينات المكتشفة حديثاً تشارك في تنظيف وإزالة الأجسام المجمعة، تبين أن بعض البروتينات المكتشفة حديثاً شاركت بالفعل في عملية التنظيف، وأنه في حالة غيابها فإن الأجسام المجمعة بقيت في الخلية، مما أدى إلى تعطيل وظيفتها.

اختار العلماء التركيز على أحد هذه البروتينات، المسمى lml2، من أجل فهم دوره. الدليل الأول جاء من اكتشاف أن lml2 يرتبط بأربعة بروتينات أخرى، تأتي من منطقة أخرى من الخلية حيث يتم تخزين الدهون. ولم يكن الارتباط بين الأجسام المعممة ومنطقة تخزين الدهون معروفا حتى الآن، لكن الطريقة التي تم بها ربط البروتينات تشير إلى أنه ربما كان هناك تقارب جسدي بينهما. كشفت الصور المجهرية أن الجيوب الدهنية ترتبط بالأجسام المعممة - لدرجة أنها تتحرك معها حول الخلية.

ولكن ما معنى هذا الاقتران الغريب؟ وتبين أن الجيوب الدهنية تنتج نوعا خاصا من الدهون القائمة على الستيرول (شبيهة بالكوليسترول لدى البشر)، لكنها تفعل ذلك فقط عندما تتشكل أجسام معممة. هذه الدهون قادرة على إنتاج جزيئات تستخدم "كعامل تنظيف"، وتساعد على تكسير الأجسام المعممة. ولهذه الجزيئات وجهان: جانب دهني يطرد الماء، وجانب آخر "يحب" الماء ويمكنه الارتباط به. تسمح هذه المادة للخلايا "بغسل" الأجسام المعممة والقضاء عليها. في هذه المرحلة، أجرى العلماء تجربة على الخلايا البشرية، والتي أسفرت عن نتائج مماثلة.

يقول الدكتور شولدينر: "لقد اكتشفنا أن خلايا الخميرة والخلايا البشرية الشابة قادرة على غسل الأجسام المتجمعة، والقضاء عليها، لكن لسوء الحظ، تتآكل هذه القدرة وتتضاءل مع مرور السنين". "العلاج المستقبلي، الذي سيعتمد على "عوامل تطهير الجسم"، قد يكون أبسط وأكثر فعالية في علاج أمراض مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون."

كتب العلوم

يمكنك أن تجد في خلايا الخميرة أكثر من 25% من الجينات التي تسبب الطفرات فيها أمراضًا لدى الإنسان.