الجانب العلمي لجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2004 فاز بها باحثان من التخنيون - مشروع خاص بموقع العلوم.
جيلات سيمون وديكلا أورين
قبلة الموت الجزيئية
بواسطة: جيلات سيمون
كشف الفائزون بجائزة نوبل في الكيمياء عن الطريقة التي يتم بها تدمير البروتينات داخل الخلايا.
فاز ثلاثة باحثين اكتشفوا الآلية الكامنة وراء "قبلة الموت الجزيئية" - وهي التسمية التي تحدد البروتينات الموجهة للتدمير - بجائزة نوبل في الكيمياء هذا العام.
وقد درس إيروين روز من جامعة كاليفورنيا، إلى جانب أهارون تشاتشانوفر وأبراهام هيرشكو من التخنيون في إسرائيل، في الثمانينيات الطريقة التي يتم بها تكسير البروتينات داخل الخلايا. أثار عملهم أفكارًا جديدة حول الطريقة التي تطلق بها الخلايا نفسها وأدى إلى اتجاهات جديدة في محاولات علاج السرطان.
يقول باولو دي فيورا، عالم الكيمياء الحيوية في معهد الأورام الجزيئية في ميلانو بإيطاليا، إن قرار لجنة نوبل ممتاز. "إن عملهم أصلي وله تأثير مستقبلي كبير، حيث يؤثر على كل مجال من مجالات بيولوجيا الخلية."
تم وضع علامة للهدم
في ورقتين بحثيتين رائدتين، نُشرتا عام 1980، أظهر الثلاثي أن البروتينات التي يتم اختبارها للتدمير - لأنها خاطئة، على سبيل المثال - يتم تمييزها أولاً بملصق جزيئي، مع جزيء يعرف باسم يوبيكويتين يوبيكويتين. تم التعرف على الجزيء لأول مرة في عام 1975 وهو موجود في أجزاء كثيرة من الجسم - وهو شائع جدًا لدرجة أن اسمه مشتق من هذه الحقيقة - الكلمة اللاتينية التي تعني "في كل مكان" - ولكن وظيفة الجزيء الشائع جدًا لم تكن معروفة.
يعرف علماء الكيمياء الحيوية الآن أن البروتينات يتم تمييزها بعدة تسميات لجزيئات اليوبيكويتين قبل أن يتم نقلها إلى البروتيزوم، وهو بنية دموية برميلية، حيث يتم تقطيع الجزيئات إلى وحدات البناء التي يتم تصنيعها منها وتخضع لإعادة التدوير.
وقد أنتجت نتائج هذا البحث مشاريع بحثية لا تعد ولا تحصى. على سبيل المثال، اكتشف باحثو السرطان لاحقًا أن اليوبيكويتين ينظم مستويات البروتين p53، المعروف باسم "حارس الجينوم" بسبب دوره المهم في الحماية من السرطان. تزداد تركيزات p53 بشكل كبير عندما تعاني الخلية من تلف الحمض النووي، مما يؤدي إلى سلسلة من الإجراءات التي توقف انقسام الخلايا بينما تعمل أنظمة إصلاح الحمض النووي على إصلاح الضرر.
متابعةً للعمل الأولي الذي كشف عن دور اليوبيكويتين كعلامة جزيئية لتدمير البروتين، أظهر باحثون آخرون أن مستويات p53 ترتفع لأن اليوبيكويتين يتوقف عن الارتباط به، وبالتالي يمنعه من الوصول إلى البروتيزوم.
وقد ألهم هذا النوع من العمل أيضًا شركات الأدوية، ويعمل الكثير منها الآن على تطوير أدوية تستهدف نظام اليوبيكويتين. على سبيل المثال، يمكن لتثبيط البروتيازوم أن يمنع تدمير البروتينات المضادة للسرطان، وهو التدمير الذي ينتج عن عمليات إعادة التدوير العادية في الخلية. أحد الأدوية التي تعمل في هذا الاتجاه، وهو Velcade، تمت الموافقة عليه الآن للاستخدام في عدة أنواع من السرطان.
http://www.nature.com/news/2004/041004/full/041004-9.html
فيما يلي البيان الصحفي الصادر عن لجنة جائزة نوبل بتاريخ 6.10.04:
قررت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم منح جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2004 "لاكتشاف تحلل البروتين بوساطة اليوبيكويتين" لكل من آرون تشيتشنوفر وأبراهام هيرشكو وإيروين روز.
يتم وضع علامة على البروتينات للتدمير
تقوم البروتينات ببناء جميع الكائنات الحية: النباتات والحيوانات، بما في ذلك نحن والبشر. في العقود الأخيرة، قطعت الكيمياء الحيوية شوطا طويلا نحو شرح كيفية إنتاج الخلية لجميع بروتيناتها المختلفة. ومع ذلك، فيما يتعلق بتفكيك البروتينات، لم يكن هناك اهتمام كبير بهذا الموضوع بين المجتمع العلمي. عمل أهارون تشاتشانوفر وأبراهام هيرشكو وإيروين روز ضد التيار واكتشفوا في أوائل الثمانينيات إحدى أهم العمليات الخلوية الدورية - تنظيم انهيار البروتين. ولهذا حصلوا على جائزة نوبل في الكيمياء لهذا العام.
لقد جعلنا أهارون تشاتشانوفر وأبراهام هيرشكو وإيروين روز نفهم أن الخلية تعمل كمحطة اختبار فعالة للغاية، حيث يتم بناء مصل اللبن وتكسيره بوتيرة سريعة جدًا. لا يتم التحلل بشكل عشوائي، دون تشخيص، ولكن من خلال عملية يتم التحكم فيها بالتفصيل، بحيث يتم تمييز البروتينات التي من المفترض أن تخضع للتحلل في أي لحظة معينة جزيئيًا، وهو نوع من "قبلة الموت" إذا أردت ذلك. لكي تكون دراماتيكيًا... يتم نقل البروتينات المميزة إلى البروتيزومات، تلك "صناديق إعادة التدوير الخلوية"، حيث يتم تقطيع البروتينات إلى قطع صغيرة.
يتم وضع العلامات باستخدام جزيء يعرف باسم يوبيكويتين. يرتبط اليوبيكويتين ببروتين متجه للتحلل، ويرافقه إلى البروتيزوم، حيث يتم تحديده (يوبيكويتين)، مثل المفتاح والقفل، ويشير إلى أن البروتين الذي يرتبط به متجه للتحلل. قبل وقت قصير من ضغط البروتين في البروتيزوم، يتم فصل علامة اليوبيكويتين الخاصة به عنه وإتاحتها لإعادة الاستخدام، لتحديد بروتين آخر متجه للتدمير.
وبفضل عملهم، أصبح من الممكن الآن أن نفهم على المستوى الجزيئي كيف تتحكم الخلية في عدد من العمليات الرئيسية فيها عن طريق تحطيم بروتينات معينة وليس غيرها. من أمثلة العمليات التي يتم التحكم فيها عن طريق تحلل البروتين بوساطة اليوبيكويتين، عملية انقسام الخلايا، وإصلاح الحمض النووي، ومراقبة جودة البروتينات المشكلة حديثًا، وأجزاء مهمة من الدفاع المناعي للجسم. عندما لا يعمل التحلل المخطط له بشكل صحيح، يحدث المرض. ومن الأمثلة على ذلك سرطان عنق الرحم والتليف الكيسي. إن معرفة وفهم تحلل البروتين بوساطة اليوبيكويتين يوفر فرصة لتطوير أدوية ضد هذه الأمراض وغيرها.
أهارون تشيتشنوفر ولد عام 1947 في حيفا، إسرائيل. حصل على الدكتوراه في الطب عام 1981 من التخنيون في حيفا. تشيشنوفر هو أستاذ في قسم الكيمياء الحيوية ويدير معهد أبحاث العلوم الطبية الذي يحمل اسم عائلة رابابورت في التخنيون.
ابراهام هيرشكو ولد عام 1937 في كاركاج، المجر. حصل على درجة الدكتوراه في الطب عام 1969 من كلية الطب هداسا في الجامعة العبرية في القدس. يعمل هيرشكو كأستاذ متميز في معهد رابابورت للعلوم الطبية في التخنيون.
ايروين روز ولد عام 1926 في نيويورك بالولايات المتحدة. حصل على الدكتوراه في الطب عام 1952 من جامعة شيكاغو في الولايات المتحدة. متخصص في أقسام علم وظائف الأعضاء والفيزياء الحيوية في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في إرفاين بالولايات المتحدة الأمريكية.
البيان الصحفي للجنة جائزة نوبل
للحصول على رسم فلاش متحرك يوضح الاكتشاف، انقر على الرابط التالي
معلومات إضافية ومتعمقة حول الاكتشاف وآثاره
