أظهر البروفيسور مارك سابرو وأعضاء مجموعته البحثية، الدكتورة نينا مور والدكتورة ليرون كليبزان، من قسم البيولوجيا الهيكلية، مؤخرًا كيف تمكن أحد البدائل الأكثر شيوعًا للأحماض الأمينية من الإفلات من الرادار الجزيئي، الذي وظيفته هو منع مثل هذه الأخطاء. قد تكون النتائج ذات صلة بمرض الزهايمر.
وبالنظر إلى أن جسمنا يحتوي على عشرات الآلاف من البروتينات المختلفة، المبنية من سلاسل الأحماض الأمينية التي يبلغ عددها آلاف الوحدات، يمكننا القول أن معدل الخطأ منخفض للغاية. ومع ذلك، بين الحين والآخر، تتسلل قطعة من مادة غريبة إلى خط إنتاج مصنع البروتين في الريبوسوم، وتدخل في سلسلة الأحماض الأمينية. وبما أن تسلسل الأحماض الأمينية يحدد شكلها المطوي ثلاثي الأبعاد ووظيفتها، فإن وصلة واحدة مكسورة تكفي في بعض الأحيان للتسبب في كارثة.
البروفيسور مارك سابرو وقد أظهر أعضاء مجموعته البحثية، الدكتورة نينا مور والدكتورة ليرون كليبزان، من قسم البيولوجيا الهيكلية، مؤخرًا كيف تمكن أحد البدائل الأكثر شيوعًا للأحماض الأمينية من الإفلات من الرادار الجزيئي، الذي تتمثل مهمته في منع مثل هذه الأخطاء. قد تكون النتائج ذات صلة بمرض الزهايمر.
يقوم البروفيسور سبيرو وفريق البحث الذي يرأسه بالتحقيق في خطوة رئيسية في العملية المعقدة لإنتاج البروتين. في هذه المرحلة، يتم إجراء "مراقبة الجودة" للتأكد من أن ترجمة البروتين النهائي تتم بالفعل وفقًا للتعليمات الموجودة في الحمض النووي الريبي (RNA). ويتم ذلك بالتعاون بين جزيء RNA المحول الذي يسمى RNA الناقل، وإنزيم معين (Amino acyl T-RNA Synthetase). إذا فكرنا في ناقل الحمض النووي الريبي (RNA) باعتباره "شاحنة" تنقل وحدات الأحماض الأمينية إلى خط الإنتاج في الريبوسوم، فإن الإنزيم هو "الحامل" الذي يقوم بتحميل الأحماض الأمينية على الشاحنات. يعرف كل "ساحر" حمضًا أمينيًا واحدًا يمسكه ويحمله. يتحمل بعض الحمالين مسؤولية إضافية: نظرًا لأن بعض الأحماض الأمينية متشابهة مع بعضها البعض، وقد تسبب ارتباكًا، فإن الحمالين يعملون أيضًا كمراقبي جودة، حيث يقومون بفحص البضائع مرة أخرى قبل الشحن.
هذا هو الوضع، على سبيل المثال، في حالة الحمض الأميني تيروزين، فإن الفرق بينه وبين حمض أميني آخر، الفينيل ألانين، يعود إلى إضافة ذرتين فقط - الأكسجين والهيدروجين. وفي حالة التيروزين هناك تعقيد آخر، لأنه يمكن الخلط بينه وبين جزيء آخر، وهو يشبه الحمض الأميني، ولكن له وظيفة مختلفة تماما. يُسمى هذا الجزيء L-Dopa، ويُعرف بأنه علاج لمرض باركنسون. إن تشابه الدوبا مع التيروزين ليس من قبيل الصدفة: فهذا الجزيء يتم إنشاؤه بشكل طبيعي في الجسم عن طريق إضافة الأكسجين والهيدروجين إلى الحمض الأميني التيروزين. يصبح الحمض الأميني المحاكي قادرًا بعد ذلك على دخول الدماغ، حيث يتم تحويله إلى الدوبامين، وهو الناقل العصبي المفقود لدى مرضى باركنسون. ولكن عندما "ينتحل" الدوبا شخصية التيروزين ويدخل بروتينًا بالخطأ، فإن الذرات الزائدة تسبب مشاكل. يحتوي المكمل الصغير على نشاط كيميائي يسبب تراكم البروتينات، مما يؤدي إلى تكوين كتل بروتينية لا تتحلل بسهولة.
لقد أدرك البروفيسور صفرو وزملاؤه أن مسألة اختراق الدوبا للبروتينات هي في الواقع أكثر تعقيدًا، نظرًا لوجود نوعين من الإنزيمات الناقلة: أحدهما يوجد في سيتوبلازم الخلية، والآخر في الميتوكوندريا. - محطات توليد الطاقة التي تنتج الطاقة في الخلية. وقام العلماء بتكوين بلورات من كلا النوعين، وشرحوا بنيتها المكانية. واكتشفوا أن الإنزيم الموجود في الميتوكوندريا أصغر وأبسط من النسخة الموجودة في السيتوبلازم. ومن بين أمور أخرى، فهو يفتقر إلى المعدات اللازمة "لمراقبة الجودة".
وفي التجربة التالية، أرادوا التحقق من مدى قدرة كل نسخة من نسختي الإنزيم على التعرف على الدوبا، ومنعه من اختراق السلسلة البروتينية. واستخدم العلماء مجموعة متنوعة من الأساليب التجريبية - بما في ذلك القياسات الحركية وتخليق البروتين، والتي تمكنوا من خلالها من التقاط البنية ثلاثية الأبعاد للإنزيم والدوبا أثناء نشاطهما المشترك - وأظهروا كيفية حدوث الخطأ. يقول البروفيسور سابرو: "في هذه الحالة بالذات، ربما تكون آلية مراقبة الجودة غير قادرة على تسليم البضائع". "الدوبا موجود داخل الإنزيم بطريقة مشابهة للحمض الأميني، وأجهزة مراقبة الجودة غير قادرة على اكتشافه". حدث الفشل في التعرف على الدوبا في كلا نسختي الإنزيم، لكنه كان بارزًا بشكل خاص في إنزيمات الميتوكوندريا. لسوء الحظ، هذه الإنزيمات لها تأثير أكبر على صحة الإنسان.
الأخطاء في إنتاج البروتين نادرة. يُزعم أن الدوبا هي حالة نادرة وفريدة من نوعها لضعف التحديد، ولكنها قد تكون أيضًا خطيرة: كتل البروتين مثل تلك التي تتكون عن طريق الاختراق الخاطئ للدوبا في سلاسل البروتين تشارك في مرض الزهايمر، ويعتقد البروفيسور سبارو أن هذه "النقطة العمياء" في آلية مراقبة الجودة قد تساهم في تطور المرض.
