أعلى الدرج الصاعد

وقد حدد علماء المعهد الإنزيم الذي يقطع البروتينات التي تسبب الانسداد. وقد يساعد هذا الاكتشاف في علاج الأمراض التي تسبب تسارع الشيخوخة، والتي تنطوي على مثل هذه الانسدادات.

هناك من يكون الطريق سريعاً بالنسبة له، ويؤهله بخطوات سريعة صعود السلالم الكهربائية - في المطار أو في مبنى إداري أو في مركز تجاري - وفي مثل هذه الحالة تضاف سرعة صعوده إلى المعدل الثابت للسلم الكهربائي من الصعود. وعندما تحدث عملية مماثلة في الأجهزة التي تحدد معدل شيخوخة الجسم، فإن الشخص يشيخ بمعدل متسارع. وهذا بالضبط ما يحدث في أجسام الأطفال الذين يعانون من مرض يسمى الشياخ. وقد تم وصف ظاهرة مماثلة في فيلم "جاك" للمخرج فرانسيس فورد كوبولا، والذي لعب فيه روبن ويليامز دور البطولة. في الفيلم، كما هو الحال في كثير من الأحيان في الأفلام، هناك مواقف مضحكة وحزينة وحامضة وحلوة. ولكن في الحياة الواقعية، إنها مأساة: هذا المرض يتسبب في شيخوخة الأطفال الصغار الذين يبلغون من العمر عامين، وعندما يبلغون 12 عامًا يموتون، مثل كبار السن.

أشارت الدراسات التي تم فيها فحص الجذر الجيني للمرض إلى سبب رئيسي لتسارع الشيخوخة. الآن دراسة جديدة أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم، والتي تناولت سؤالا مختلفا تماما، قد تلقي ضوءا إضافيا على أسباب المرض، وفي المستقبل قد تساعد في تأخير عملية الشيخوخة.

بدأت الدراسة الحالية عندما البروفيسور مايا شولدينروأراد أعضاء مجموعة البحث التي ترأسها اختبار عمليات الاتصال بين الخلايا. ويقول البروفيسور شولدينر: "إن القدرة على إرسال واستقبال الإشارات من الخلايا المجاورة والبيئة أمر ضروري، وبدونها لن تكون هناك حياة". "في الواقع، يتم استثمار 30% من طاقة كل خلية حية في القيام بعمليات الاتصال." يتم تنفيذ جزء كبير من عمليات الاتصال بين الخلايا باستخدام البروتينات، بعضها يستقبل الإشارات (مستقبلات توضع على أغشية الخلايا)، وبعضها يُرسل من الخلية كرسائل.

البروتينات التي من المفترض أن تفرز من الخلية، كرسائل إلى الخلايا الأخرى، كانت محور أبحاث البروفيسور شولدنر وأعضاء مجموعتها. يتم نقل هذه البروتينات - بمجرد إنشائها بواسطة الريبوسوم - إلى "منطقة انتقالية" في الخلية، حيث يتم إفرازها. ويحد منطقة العبور نوع من "السياج" الذي يفصل الفضاء الداخلي النشط للخلية ("السيتوبلازما") عن "رصيف العبور"، مما يذكرنا بمنطقة يتم فيها تنظيم قوة عسكرية قبل الدخول في العمل، أو حيث الركاب، الذين تم فحصهم بالفعل، ينتظرون ركوب الطائرة. يوجد في هذا السياج نوع من الأنفاق، التي تمر من خلالها البروتينات الصغيرة، والتي تكون في شكل سلسلة، حتى قبل أن تطوى إلى بنيتها المكانية المميزة ثلاثية الأبعاد.

يقول البروفيسور شولدينر: "عندما يبدأ البروتين الشاب بالمرور عبر النفق، يتم سحبه بواسطة بروتينات لا تسمح له بالعودة". "في بعض الأحيان، إذا بدأ جزء من البروتين، الذي لم يمر بعد، ولا يزال في السيتوبلازم، في الطي، فإنه يفشل في المرور عبر النفق - ويعلق البروتين." يؤدي هذا إلى إنشاء نوع من الانسداد، والذي لا يسمح للبروتين بالمرور فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تعطيل النفق. وعندما تحدث هذه الظاهرة في العديد من الأنفاق، فإن الخلية تتعرض لمشاكل، لأنها لا تستطيع استقبال أو إرسال الإشارات، الأمر الذي قد يؤدي في بعض الحالات إلى موتها.

وكان السؤال الرئيسي الذي شغل العلماء هو كيف تمكنت الخلية من التغلب على "انسداد" النفق ببروتين يرتبط من جانب، ويبدأ في الطي من الجانب الآخر. وللإجابة على هذا السؤال، قاموا بهندسة خلايا الخميرة للتعبير عن المزيد من البروتين الذي يسبب الانسداد في الأنفاق. تم إجراء التجربة على 6,200 نوع من خلايا الخميرة، كل منها يفتقر إلى جين مختلف أو يُسكته (يحتوي جينوم الخميرة على 6,200 جين). وعلى هذا النحو أفاد العلماء في مقال نشر مؤخرا في المجلة العلمية الموبايل وتمكنوا من التعرف على البروتين الذي يقوم بدور "السباك". وهو إنزيم من نوع البروتياز، الذي يقطع البروتين الذي يسبب الانسداد - وبالتالي يحرر النفق حتى يتمكن من الاستمرار في العمل. وفي هذه المرحلة، قام العلماء بهندسة خلايا الخميرة بحيث تفتقر إلى البروتين "السباك"، ونتيجة لذلك عانت الخلايا التي تفتقر إلى البروتينات "السباكة" من انسداد الأنفاق، وتواجه صعوبة في إفراز بروتينات الاتصال، مما أدى إلى موتها.

يقول البروفيسور شولدينر إن بروتين "السباك" محفوظ جيدًا طوال التطور؛ أي أنه لا يوجد فرق تقريبًا بين هذا البروتين الموجود في خلايا الخميرة ونسخته الموجودة في الخلايا البشرية. في الواقع، عندما زرع العلماء الجين البشري الذي يشفر هذا البروتين في خلايا الخميرة، أنتجت الخلايا البروتين البشري - الذي يعمل بشكل جيد في خلايا الخميرة.

وهنا يمكننا العودة إلى مرض الشيخوخة المتسارعة. في الخلايا البشرية، عندما يتم تثبيط نشاط البروتين "السباك"، يتم تشكيل انسداد في الأنفاق، وفي الوقت نفسه يتم تسريع عمليات الشيخوخة. ومن هذا ينشأ احتمال أن تكون عمليات الشيخوخة الطبيعية تنتج أيضًا إلى حد ما عن "إرهاق المادة" وتباطؤ نشاط البروتين "السباك". إذا كان الأمر كذلك، فمن الممكن أنه إذا تم العثور على طريقة لتحفيز البروتين "السباك" (أو العثور على بديل)، فإن ذلك سيؤدي إلى تحسين عمليات الإفراز وتحسينها - وإبطاء الشيخوخة.