اكتشف علماء معهد وايزمان أن "المسار الطارئ لإنتاج البروتين" لا يقتصر على العمل في حالات الطوارئ فقط، بل إن الخلايا تستخدمه أيضا في "الحياة اليومية"
المواقف المتطرفة تتطلب ردود فعل متطرفة. לכן, תאים הנכנסים למצב עקה מפסיקים את הייצור השוטף של החלבונים הלא-חיוניים, אשר בונים ומתחזקים את התא ב”עיתות שלום”, ומפעילים “מסלול חירום” חלופי, בו מיוצרים רק “חלבוני עזרה ראשונה” החיוניים ליכולתו של התא להתמודד עם המשבר באופן فوري. يمكن أن يتم هذا التكيف بإحدى طريقتين: تحسين قدرة الخلية على البقاء، أو في الحالات التي تتعرض فيها الخلية لأضرار بالغة، عن طريق تنشيط آلية تجعلها تفقد إحساسها بذاتها. والغرض من آلية الانتحار هذه، التي تسمى "الاستماتة" (الاسم مشتق من الكلمة اليونانية التي تصف السقوط)، هو منع الأضرار الجسيمة التي قد تسببها الخلايا التالفة لسلامة وصحة الجسم الحي. وتحمل الجينات التي تشفر "بروتينات الإسعافات الأولية"، بكلا النوعين، علامة تعريف خاصة. هذه العلامة، التي تسمى IRES، تمكن من ترجمة المعلومات الجينية بآلية مختلفة عن الآلية المعتادة، وبالتالي فهي تسمح للخلية بإنتاج البروتينات حتى في الظروف القاسية حيث تكون الآلية الطبيعية مشلولة.
وحتى الآن، يعتقد العلماء أن "مسار وقت السلم" يتم تفعيله خلال فترات الهدوء، بينما يتم تفعيل "مسار الطوارئ" فقط خلال أوقات التوتر. هذا التصور يتغير هذه الأيام، بعد دراسة جديدة أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم، والتي أظهرت نتائجها أن مسار الطوارئ يعمل أيضًا في أوقات السلم - بالتوازي مع مسار إنتاج البروتين الروتيني. أفاد العلماء بقيادة البروفيسور عدي كيمتشي، من قسم علم الوراثة الجزيئية في معهد وايزمان للعلوم، في مقال نشر مؤخرا في المجلة العلمية Molecular Cell، أن جينتين، تلعبان دورا في عمليات بقاء الخلية، تعملان وتنتج البروتينات في "مسار الطوارئ" حتى في الخلايا التي تنمو في الوضع الطبيعي، عندما لا تتعرض للشريط.
تم اكتشاف هذه النتائج المدهشة بالصدفة. قبل بضع سنوات، عزل البروفيسور كيمتشي جينًا يشفر بروتينًا معينًا مرتبطًا بمسار الطوارئ، يسمى DAP5. وفي دراسة أخرى، أُجريت بالتعاون مع طالب البحث سيفان هينيس كورنبليت، وجد الباحثون أن بروتين DAP5 يرتبط بعلامة IRES، وبهذه الطريقة يتحكم في الآلية غير التقليدية لترجمة المعلومات الجينية. وفي الدراسة الحالية، سعى البروفيسور كيمتشي إلى توسيع المعلومات حول دور هذا البروتين في الخلية. هذه هي الطريقة التي قامت بها هي وطالبتا البحث نوا ليبرمان وليا مارش بإنشاء خلايا لا تنتج بروتين DAP5. ولدهشتهم، تبين لهم أن هذه الخلايا تعاني من زيادة معدل الوفيات،
حتى عندما لا يتعرضون للتوتر. واكتشف لاحقاً أن الموت يحدث في مرحلة محددة من دورة حياة الخلية: في المرحلة التي تنقسم فيها، وأنه يحدث بسبب تفعيل "آلية الانتحار" الخلوية. أي أنه في الخلايا التي تحتوي عليه، يمنع DAP5 تسلسل الأحداث التي تؤدي في النهاية إلى الانتحار المخطط للخلية. وعندما يتم فقدانه، تفقد الخلايا نفسها للمعرفة. ومع ذلك، كيف بالضبط يمنع البروتين انتحار الخلايا؟
لتحديد الجينات التي يؤثر عليها DAP5، استخدم الباحثون طريقتين مختلفتين. في أحد الأساليب، تم فحص حوالي 200 جين مرتبط بدورة حياة الخلية وموت الخلايا المبرمج، بهدف تحديد موقع الجينات التي ترتبط عملية إنتاجها ببروتين DAP5. وفي النهج الثاني، بحث العلماء عن البروتينات التي تحدث فيها تغيرات كمية في وجود DAP5 - أو في غيابه. باستخدام كلتا الطريقتين، حدد الباحثون جينين متأثرين بـ DAP5 ومرتبطين به: جين CDK1، الذي يُعرف أن نشاطه ضروري أثناء انقسام الخلايا، والحفاظ على قدرته على البقاء في هذه المرحلة؛ وجين Bcl-2 - والذي يُعرف بأنه الجين الذي يمنع موت الخلايا المبرمج (ويلعب أيضًا دورًا في عمليات السرطان). ويحمل كلا الجينين "علامة التعريف" التي ترسلهما إلى طريق الطوارئ. عندما أنشأ الباحثون خلايا لا تنتج DAP5، لكنهم "عوضوها" بزيادة إنتاج Bcl-2 وCDK1، تم منع موت الخلايا إلى حد كبير - ولكن ليس بشكل كامل. ويستنتج الباحثون من هذا أن DAP5 يؤثر على جينات إضافية مرتبطة ببقاء الخلية، والتي لم يتم تحديدها بعد.
وتظهر نتائج الدراسة أن "مسار الطوارئ" لا يقتصر على العمل في حالات الطوارئ فقط، وأن الخلايا تستخدمه أيضا في "الحياة اليومية"، وبشكل متكرر أكثر مما هو شائع التفكير. وبالإضافة إلى ذلك، فقد كشفوا عن طريقة أخرى تسمح للخلية بتنظيم التعبير عن الجينات المؤيدة للبقاء، تحت سيطرة DAP5. في هذه المرحلة يفتح البحث أسئلة جديدة: هل يوجد طريق الطوارئ والطريق الروتيني في نفس الوقت أم بالتناوب؟ ماذا تكسب الخلايا من وجود مسارين لإنتاج البروتين حتى في الأوقات الطبيعية - دون إجهاد؟ في المستقبل، يعتزم البروفيسور كيمتشي معرفة المزيد عن المسار البديل - ما هي أنواع الجينات العاملة فيه، والأوقات التي يتم تنشيطه فيها والمواقف التي تتطلب ذلك، وذلك بهدف الكشف عن المنطق والفائدة. وجودها.
