غشاء الخلية (الغشاء) هو الخط الحدودي، أو السياج، أو الجدار الذي يميز بين "الداخل" و"الخارج" - بين ما يحدث داخل الخلية الحية والعالم الخارجي. إنها طبقة رقيقة جدًا، رقيقة جدًا بحيث يمكن مقارنتها بجدار فقاعة الصابون: إذا حاولت عزلها، فقد تنفجر. يحتوي غشاء الخلية، من بين أشياء أخرى، على بروتينات، يعمل بعضها كبوابات، تمر عبرها المواد والإشارات في رحلتها من العالم الخارجي إلى الخلية، ومن الخلية إلى الخارج. حوالي 30% من البروتينات الموجودة في جسم الإنسان هي بروتينات غشائية، وتستهدف معظم الأدوية، بما في ذلك الأدوية المخصصة لعلاج السرطان، هذه البروتينات.
في مجال البحوث والذي نشر مؤخرا في المجلة العلمية موبايلي elife خلقت دكتور شيرال فليشمان وبحث الطالبان عساف العازر ويوناتان وينشتاين، بالتعاون مع البروفيسور إيتان بيبي وطالب البحث عيدو بيران، وجميعهم من قسم العلوم الجزيئية الحيوية في معهد وايزمان للعلوم، طريقة جديدة لدراسة التفاعلات بين البروتينات وغشاء الخلية. لقد ركزوا على اللبنات الأساسية التي تشكل البروتينات - الأحماض الأمينية - وتمكنوا من إظهار ما هي الإستراتيجية التي تسمح للبروتينات بضمان الأداء السليم لغشاء الخلية.
يتكون غشاء الخلية من طبقتين من الجزيئات، جانب واحد منهما "يحب الماء"، بينما الجانب الآخر "يكره الماء". وبسبب هذا التركيب، تشكل هذه الجزيئات معًا سطحًا يتميز بشحنة كهربائية سالبة في الجزء المواجه للداخل الداخلي للخلية. في بداية البحث، كان أعضاء مجموعة الدكتور فليشمان يهدفون إلى فهم كيفية ارتباط بروتينات غشاء الخلية ببعضها البعض داخل الغشاء. لقد استخدموا بروتينًا طبيعيًا، وأنشأوا مئات الإصدارات منه - كل منها يختلف عن البروتين الأصلي بحمض أميني واحد فقط. قام العلماء بدمج هذه الجينات مع الجين الذي يرمز للبروتين الذي يخلق مقاومة للمضادات الحيوية، وحقنوا المنتج في البكتيريا في المزرعة. عندما تتلامس البكتيريا مع المضادات الحيوية، أعطت البروتينات المفرطة التعبير حماية أفضل للبكتيريا.
وبعد تتبع مستوى التعبير لمئات النسخ الطافرة من البروتين، أدرك أعضاء المجموعة البحثية أن لديهم ما يشبه خريطة الطريق أمامهم، والتي توضح أن درجة فعالية البروتين الطافر الموجود في البروتين المتحور موجودة في الجسم. يعتمد غشاء الخلية على الموقع الدقيق لكل حمض أميني في سلسلة البروتين. ولدهشتهم، أكدت البيانات التفصيلية التي اكتشفوها حول العلاقة بين البروتين وغشاء الخلية بعض النظريات المتعلقة بتركيب غشاء الخلية. وهكذا، على سبيل المثال، حددوا الأحماض الأمينية، التي تحمل شحنة كهربائية موجبة، والتي توجد عادة في جزء الغشاء الذي يواجه داخل الخلية، على الرغم من أنه يحمل شحنة كهربائية سلبية. حتى أن العلماء حددوا الأحماض الأمينية ذات الشحنة المحايدة، والتي يمكن العثور عليها في المناطق المركزية الأكثر دهنية من الغشاء.
يقول الدكتور فليشمان: «من خلال مجموعة من أساليب البحث الكيميائية والبيولوجية، تمكنا من إنتاج بيانات دقيقة، تحدد بعض القوانين الأساسية لبناء البروتينات في غشاء الخلية. البيانات التي جمعناها تحل بعض الخلافات المتعلقة بطبيعة الأغشية البيولوجية."
تركز مجموعة أبحاث الدكتور فليشمان على إنشاء بروتينات صناعية باستخدام خوارزميات الكمبيوتر، وستساعدهم القوانين الجديدة التي كشفوا عنها في هذا البحث على تصميم هياكل بروتينية جديدة، والتي يمكن أن تعمل في مجموعة متنوعة من الأدوار، بما في ذلك أغشية الخلايا. ويأمل العلماء أن تساعد هذه القوانين، في المستقبل، في تصميم أدوية تستهدف المستقبلات الموجودة في أغشية الخلايا.
