المبيد

يدرس الباحثون في معهد وايزمان كيف تقرر الخلايا ما إذا كانت ستموت؟

أن تموت أو لا تموت؟ يتم طرح هذا السؤال من وقت لآخر من قبل كل خلية حية. قد يكون للإجابة على هذا السؤال عواقب حاسمة على صحتنا. على سبيل المثال، عندما ترفض الخلايا السرطانية الموت، وتظهر مقاومة للأدوية، فإنها يمكن أن تتسبب في وفاة المريض. من ناحية أخرى، يحدث مرض باركنسون وغيره من أمراض التنكس العصبي عندما تموت بعض الخلايا العصبية في الدماغ بسرعة كبيرة. ولذلك، فإن الفهم الشامل للبرنامج الجيني الرئيسي الذي ينفذ موت الخلايا، والذي يسمى موت الخلايا المبرمج، ضروري لتطوير الأدوية للعديد من الأمراض.

كشفت دراسة أجريت في معهد وايزمان للعلوم، ونشرت مؤخرا في المجلة العلمية Journal of Cell Biology، عن معلومات جديدة وبالغة الأهمية حول برنامج موت الخلايا المبرمج. وكشف الدكتور إيلي أرما وطالبة البحث أنات فلورنتين، من قسم الوراثة الجزيئية في المعهد، بالتفصيل عن كيفية عمل المرحلة النهائية في برنامج موت الخلايا، واكتشفا آلية تحدد ميل الخلايا للخضوع لموت الخلايا المبرمج.

يتم تحفيز موت الخلايا المبرمج من خلال مجموعة متنوعة من الإشارات، ولكن الخطوة الأخيرة، "السلاح" الذي يقتل الخلية، هو نفسه دائمًا: فهو يشتمل بشكل أساسي على إنزيمات مدمرة، تسمى الكاسبيز، والتي تقتل الخلية بطريقة خاضعة للرقابة عن طريق قطع مئات البروتينات. داخله. عرف العلماء أن اثنين من إنزيمات كاسباس، كاسباس 3 وكاسبيز 7، ينشطان في خلايا الثدييات، التي تشارك في موت الخلايا المبرمج، لكنهم لم يعرفوا سبب الحاجة إلى إنزيمين مماثلين لهذه العملية. أجرى الدكتور أرما وأنات فلورنتين البحث على ذباب الفاكهة، حيث تعمل إنزيمات مماثلة تسمى Drice وDcp-1. تسمح النتائج التي توصلوا إليها باستخلاص استنتاجات أيضًا فيما يتعلق بإنزيمات الكاسبيز في الثدييات.

تظهر النتائج أن Drice هو آلة القتل الرئيسية: هذا الإنزيم قادر على تدمير الخلية حتى عندما يعمل بمفرده، على الرغم من أن عمله يكون أكثر كفاءة في وجود Dcp-1. ومع ذلك، فإن الوظيفة الرئيسية لـ Dcp-1 هي تحديد معدل القتل، مما يعني عدد الخلايا التي ستموت وبأي سرعة. يمكن لـ Dcp-1 أيضًا أن يقتل الخلايا من تلقاء نفسه، لكنه لا يستطيع القيام بذلك إلا إذا كان موجودًا في الخلية بكميات كبيرة.

إحدى النتائج الرئيسية للدراسة هي أن الكاسبيزين لا يمكنهما قتل الخلية إلا عندما يرتفع نشاطهما فوق عتبة معينة. تحت هذه العتبة، تبقى الخلية على قيد الحياة، لأنها كافية لتجديد البروتينات التي تدمرها الكاسبيزات. يشرح هذا الاكتشاف، من بين أمور أخرى، كيف تتمكن خلايا معينة من استخدام السلاح المدمر للكاسبيزات في عمليات مهمة مختلفة في الخلية، مثل تطور خلايا الحيوانات المنوية وتكوين عدسة العين وخلايا الدم الحمراء، دون المخاطرة الذاتية. القتل: في هذه الحالات، تستخدم الخلايا كميات منخفضة من الكاسبيز، أو تستخدمها لفترة طويلة من الزمن، لذلك لم يحدث موت موت الخلايا المبرمج.

لماذا نحتاج إلى إنزيمين للقيام بعمل واحد؟ ويعتقد العلماء أن كلا النوعين من الأسلحة يوفران تحكمًا أكثر دقة من إنزيم واحد. إن إنزيم Drice يشبه الصولجان، وهو مناسب للتدمير بالجملة. من ناحية أخرى، فإن إنزيم Dcp-1 يشبه إلى حد كبير الإزميل، الذي يمكن من خلاله تفتيت الخلايا بلطف.

تظهر الدراسة أن الميل إلى موت الخلايا المبرمج، والذي يختلف بشكل كبير من نوع خلية إلى آخر، يتم تحديده أيضًا من خلال كمية الكاسبيزات في الخلية. وبالتالي، فإن الخلايا ذات الميل المنخفض لموت الخلايا المبرمج تحتوي على عدد أقل من الكاسبيزات. هذه هي الخلايا العصبية في الدماغ، وعددها محدود، أو الخلايا المنوية وخلايا العين، والتي يمكن أن تموت عند أي اتصال مع البيئة الخارجية إذا لم تكن مقاومة لموت الخلايا المبرمج. على العكس من ذلك، في الخلايا ذات الميل العالي إلى موت الخلايا المبرمج، تم العثور على مستوى عال من الكاسبيز. هذه هي الخلايا التي يكون الجسم جاهزًا - أو ينبغي - أن يتخلى عنها بسهولة نسبية، لأنها تتجدد؛ على سبيل المثال، الخلايا الشعرية أو الخلايا الموجودة في الجدران الداخلية للأمعاء، والتي تحتاج إلى تجديد مستمر بعد الضرر الذي تسببه الأحماض الهضمية.

وتمكن العلماء من اكتشاف هذه التفاصيل حول الكاسبيزات من خلال دراسة نشاطها في حيوانات كاملة - ذباب الفاكهة المعدل وراثيا - وليس في زراعة الخلايا. أدخل العلماء جينًا "مراسلًا" في جينوم الذباب، والذي ميز باللون الفلوري البروتين المعدل وراثيًا الذي تم تدميره أثناء موت الخلايا المبرمج. وبمساعدة "الإبلاغ" عن الصبغة، تمكن العلماء من تحديد وقياس نشاط الكاسبيزات المختلفة في جسم الذبابة، من خلال المراقبة تحت المجهر.

قد يكون للدراسة الجديدة التي أجراها علماء معهد وايزمان أيضًا آثار مهمة على تطوير الأدوية المضادة للسرطان. يظهر البحث أن نشاط الكاسبيز أكثر تعقيدًا مما كان يُعتقد سابقًا، لذلك، من أجل تطوير أدوية تزيد من موت الخلايا المبرمج، من الضروري التأكد من أن الأدوية تزيد من نشاط الكاسبيز فوق العتبة التي تضمن القتل الفعال للخلايا السرطانية. .