منفذ صواعق وآلية إطلاق سراحه في الخلية البشرية

نظام جولجي، وهو عضية صغيرة ولكنها مهمة في الخلية، لديه آلية "الانهيار" الخاصة به

إن الميل إلى الانكسار تحت الضغط ليس سمة مرغوبة، ولكن عندما يتعلق الأمر بالعضية الخلوية المعروفة باسم نظام جولجي، فإن هذا جزء من خطة عمله. توصل علماء معهد وايزمان للعلوم إلى هذا الاستنتاج بعد اكتشاف مجموعة مذهلة من البروتوسومات - آلات جزيئية لتحطيم البروتينات داخل الخلايا - حول الأغشية الخارجية لعضية جولجي. وتشير نتائج البحث، التي نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Nature Communications، إلى أن العضو يميل إلى الانهيار استجابة للتوتر كجزء من آلية التحكم في نشاطه. قد يمهد هذا الاكتشاف الطريق لعلاجات جديدة للسرطان والأمراض الأخرى التي تتميز بوجود عيوب في جهاز جولجي.

يمر حوالي 30% من البروتينات الموجودة في الخلية عبر جهاز جولجي، لذا فإن هذه العضية الصغيرة لها تأثير كبير على ما يحدث في أجسامنا. في الواقع، فهو بمثابة "محطة مرور" لمعظم البروتينات الموجودة في الخلية في طريقها للخروج - إلى غشاء الخلية أو خارجها. يمكن القول أن نظام جولجي مصمم بشكل مشابه لمتجر ايكيا: البروتينات التي تدخله يجب أن تمر عبر جميع الأقسام الداخلية؛ على طول الطريق يقومون بجمع العلامات - مثل جزيئات السكر والجزيئات الأخرى - وفي نهاية الممر الأخير يتم تخصيص "مركبات توصيل" لهم تقودهم إلى وجهتهم. اكتشف الدكتور رون بن يائير من مختبر الدكتور يفعات ماربل في قسم علم المناعة بشكل مفاجئ أن هذه العضيات لديها أيضًا تجمع بروتيزومي "مخصص" خاص بها. يقول الدكتور أفيتال أيزنبرغ ليرنر، وهو عالم كبير في هيئة التدريس في مختبر الدكتور ماربل، والذي قاد البحث إلى جانب الدكتور بن يائير ونوا حزقيا: "لقد تساءلنا عما كانت تفعله آلات تحليل البروتين هناك بالفعل".

ومن المعروف أن نظام جولجي ينهار عندما تنقسم الخلية أو تموت، ولكن لم يكن معروفًا ما إذا كان يتم التحكم في هذه العملية بشكل فعال في الخلايا - وإذا كان الأمر كذلك، فكيف. بعد التعرض للخزان البروتيني، افترض الباحثون أن المواقف العصيبة قد تؤدي إلى تفكك النظام بطريقة خاضعة للرقابة. ولاختبار فرضيتهم، خلقوا حالات إجهاد من نوعين: تحميل النظام بالبروتينات، مما أدى إلى "اختناقات مرورية"، وتعطيل إضافة جزيئات السكر إلى البروتينات التي تمر عبر النظام. وبحسب الفرضيات فإن النظام لم يتحمل الضغوط وانهار. ورأى الباحثون أنه بسبب الضغط الناتج، فإن بروتين GM130 - وهو الغراء الذي يحمل العضو - ينهار بالفعل.

يختلف نشاط نظام جولجي بشكل كبير من نوع خلية إلى آخر. لفحص نشاط النظام في حالة المرض، اختار الباحثون خلايا المايلوما المتعددة - خلايا البلازما السرطانية الموجودة في نخاع العظم، حيث أن الحمل على جهاز جولجي مرتفع في هذه الخلايا بسبب زيادة إنتاج البروتينات (الأجسام المضادة) وخلاياها. إفراز.

ورأى الباحثون أنه بينما في الخلايا السليمة، يعيد نظام جولجي تجميع نفسه بعد وقت قصير من تفككه، في خلايا المايلوما المتعددة عندما تسببت في تفكك عضية جولجي - بدأت عملية موت الخلية المبرمج. ومع ذلك، عندما أوقف الباحثون نشاط البروتيزومات، ظل نظام جولجي سليمًا - حتى عندما كان الضغط أكبر من أن يتحمله. بالإضافة إلى ذلك، فإن إضافة بروتين GM130 إلى جهاز جولجي يخفف أيضًا من موت الخلايا - حتى في ظل ظروف الضغط الشديد. وبعبارة أخرى، فإن تحلل بروتينات GM130 بواسطة البروتيازومات هو بالفعل سبب انهيار نظام جولجي وموت الخلايا. تفتح هذه النتائج الباب أمام علاج المايلوما المتعددة على أساس مهاجمة نظام جولجي للخلايا السرطانية.

ولاختبار هذه الفكرة، عالج الباحثون نموذجًا من المايلوما المتعددة في الفئران باستخدام جزيء يسبب الاحتقان في جهاز جولجي. واكتشفوا أنه في غضون أسبوع، أدى الجزيء إلى خفض عدد الخلايا السرطانية بشكل كبير في نخاع العظم والطحال لدى الفئران. يقول الدكتور أيزنبرغ ليرنر: "نظرًا لأن نظام جولجي مفرط النشاط في المايلوما المتعددة، فقد عمل الدواء بطريقة مستهدفة للغاية - مع القضاء على الخلايا السرطانية، بينما تتعافى الخلايا السليمة بسهولة من انهيار العضية".

يقول الدكتور ماربل: "من الممكن أن تكون آلية تفكيك عضية جولجي هي نوع من أجهزة الاستشعار الخلوية". "ينهار العضو بسرعة في المواقف العصيبة ويعيد تجميع نفسه عندما يتم تخفيف التوتر؛ ولكن إذا استمرت الحالة أو تفاقمت، فإن الخلل في الوظيفة والانهيار يؤدي إلى تنشيط موت الخلايا المبرمج. هذه النتائج لها آثار على فهم نشاط البروتيزومات في الخلايا والعلاجات الممكنة ليس فقط لعدة أنواع من السرطان، ولكن أيضًا للعديد من الأمراض الأخرى. على سبيل المثال، في الأمراض التنكسية الأكثر شيوعًا في الدماغ، يحدث نشاط جولجي بشكل خاطئ. وإذا وجدنا طريقة للسيطرة عليه، فقد نتمكن أيضًا من التحكم في معدل تطور هذه الأمراض وغيرها".

تم إجراء البحث بالتعاون مع مختبرات الدكتور أوري أفينعام من قسم العلوم الجزيئية الحيوية، والبروفيسور عيديت شاحار من قسم علم المناعة في المعهد.

يمر حوالي 30% من البروتينات الموجودة في الخلية عبر عضية جولجي، والتي تعمل بمثابة "محطة مرور" لمعظم البروتينات الموجودة في الخلية في طريقها للخروج.