تلعب السكريات دورًا حاسمًا في آلية انقسام الخلايا

اكتشف علماء من جامعة جونز هوبكنز بالولايات المتحدة الأمريكية، الذين طوروا نظاما متقنا لاختبار آلية انقسام الخلايا، أن السكريات الشائعة تعمل كجزء من المفاتيح المسؤولة عن هذا الانقسام

اكتشف علماء من جامعة جونز هوبكنز بالولايات المتحدة الأمريكية، الذين طوروا نظاما متقنا لاختبار آلية انقسام الخلايا، أن السكريات الشائعة تعمل كجزء من المفاتيح المسؤولة عن هذا الانقسام. وبما أن مفاتيح السكر هذه، والتي لم يتم تحديدها على هذا النحو حتى الآن، شائعة جدًا وتعد هدفًا مناسبًا للعديد من الأدوية، فإن اكتشاف دورها له آثار عملية فيما يتعلق بتطوير علاجات مبتكرة لعدد من الأمراض، بما في ذلك السرطان. ويشير العلماء.

وفي مقالتهم المنشورة في المجلة العلمية Science Signaling، أفاد الباحثون أنهم ركزوا على تطوير نظام يمكن أن يسمح للخلية البشرية بالانقسام إلى قسمين، نظام يحاكي النظام الكيميائي الحيوي الطبيعي المعقد الذي يتضمن مئات البروتينات. وكان الرأي الشائع بشأن مهمة إيقاف تشغيل هذه البروتينات وتشغيلها - أي تحديد الوقت الدقيق لانقسام الخلايا - قد وضع على عاتق مواد تسمى الفوسفات - وهي مركبات كيميائية تحتوي على عنصر الفسفور، وترتبط بالبروتينات و إزالتها منها في عملية تسمى الفسفرة.

وعلى النقيض من ذلك، يزعم العلماء في دراستهم الجديدة، أن هناك طبقة أخرى من التحكم من خلال عملية تعديل البروتين المعتمد على السكر والتي تسمى O-GlcNAcylation (ON-acetylglucosamine، مدخل ويكيبيديا). يوضح الباحث الرئيسي: "يبدو أن هذا النظام المعتمد على السكر له تأثير كبير، وهو شائع في الإشارة إلى مسارات انقسام الخلايا مثل نظام الفسفرة المقابل له، بل وله دور في التحكم في عملية الفسفرة نفسها". وبما أن مسحوق السكر يحتوي على عدد من الخصائص المبتكرة - فهو صغير الحجم وسهل التغيير ولا يحتوي على شحنة كهربائية - فهو يكاد يكون غير مرئي للباحثين الذين يستخدمون طرق القياس الفيزيائية العادية لتحديد المواد، مثل قياس الطيف الكتلي.

للاشتباه في أن السكر المعروف باسم O-GlcNAc قد يشارك في مرحلة انقسام الخلايا، صمم الباحثون رسمًا تخطيطيًا لرسم خريطة للبروتينات باستخدام طرق التحليل الطيفي الشامل. بشكل أساسي، قاموا بتطبيق مزيج من طرق التعديل الكيميائي وطرق التخصيب والتكنولوجيا المبتكرة لتفتيت البروتينات المشاركة في الآلية المسؤولة عن انقسام الخلايا من أجل كشفها وتحديد تركيبها الجزيئي. وبمساعدة هذا النظام، تمكن الباحثون من تحديد أكثر من مائة وخمسين موقعًا في هذه البروتينات، التي يرتبط بها سكر O-GlcNAc. بالإضافة إلى ذلك، اكتشف الباحثون أن أكثر من ثلاثمائة موقع في هذه البروتينات تحتوي على مركبات الفسفرة المعروفة بالفعل. ولاحظ الباحثون أنه عندما تم العثور على قطعة السكر بالقرب من أو داخل الموقع المقابل لمجموعة الفسفرة، فقد منعتها بالفعل من الارتباط بالموقع. البروتينات المشاركة في آلية انقسام الخلايا لم تخضع لعملية الفسفرة والتنشيط قبل أن يتم فصل مجموعة السكر عنها.

يوضح أحد الباحثين: "يمكنك أن تتخيل الفسفرة كنوع من المفاتيح الدقيقة التي تنظم دورة انقسام الخلايا، والآلية القائمة على السكر كنوع من مفاتيح الأمان التي تنظم عمل المفاتيح الصغيرة".

وباستخدام زراعة الخلايا البشرية، اكتشف العلماء وجود مخالفات عندما عطلوا عملية انقسام الخلايا عن طريق إضافة السكر. على الرغم من أن نواة الخلية التي تحتوي على الكروموسومات، انقسمت بشكل صحيح، إلا أن الخلايا نفسها لم تنقسم وأدت إلى حالة وجود عدد كبير من النوى في كل خلية - وهي حالة تعرف باسم تعدد الصبغيات (وجود عدد من الكروموسومات 3) مرات أو أكثر من الطبيعي) والذي يوجد أيضًا في العديد من الخلايا السرطانية.

لم يكتف الباحثون برسم خرائط لمواقع ربط الفسفرة والسكر فحسب، بل قاموا أيضًا بقياس التغيرات التي حدثت في آلية انقسام الخلايا، نظرًا لأن التغيرات الكيميائية تعمل كمفاتيح باهتة أكثر من كونها مفاتيح مستقلة بسيطة لحالتين محتملتين: إيقاف/تشغيل. ويدعي الباحثون أن هذه العلاقة الهامة بين عملية الفسفرة والعملية المعتمدة على السكر تشكل تغييرا في اتجاه النموذج السائد اليوم في مجال الإشارات بين الخلايا. تشير الإشارات بين الخلايا إلى قدرة الخلايا على استشعار بيئتها المتغيرة وضبط نشاطها استجابة لإشارة خارجية. تشير مفاتيح تبديل السكر الجديدة إلى أن الآلية الخلوية أكثر تعقيدًا بكثير مما كان معروفًا سابقًا. أخبار الدراسة