إلى نهاية الخلية والعودة

قبل بضع سنوات اكتشفوا ذلك البروفيسور مايكل فينزلفر وأعضاء مجموعته في قسم العلوم الجزيئية الحيوية بمعهد وايزمان للعلوم، وهي آلية استشعار تستشعر من خلالها الخلايا العصبية أبعادها. هذه هي "مسارات السكك الحديدية" الصغيرة التي "تسافر" الإشارات عليها؛ ويتم حملها على محركات جزيئية، مثل عربات القطار التي تجرها قاطرة، من مركز الخلية إلى أطرافها وخلفها، ويتيح تردد الإشارات للخلية الحصول على فكرة عن أبعادها. على سبيل المثال، إذا عادت "السيارات" بسرعة من نهاية الخلية إلى مركزها، فهذا يعني أن الخلية صغيرة. من ناحية أخرى، عندما تعود الإشارات بعد وقت أطول، ونتيجة لذلك، فإن "السيارات" "تسافر" ذهابًا وإيابًا بشكل أقل، فهذا يدل على أن الخلية أكبر.

الآن، في دراسة جديدة والتي نشرت مؤخرا في المجلة العلمية تقارير الخليةباحث ما بعد الدكتوراه د. روتام بن طوف بيري، وعالمة الكلية د. إيدا ريشيل، وطالبة البحث إيلا دورون مندل - مع أعضاء آخرين في مجموعة البروفيسور فينزلبر وباحثين من مؤسسات أخرى في إسرائيل والخارج - وكشف كيف تعمل آلية استشعار ذلك على المستوى الجزيئي. أولاً، حدد العلماء "السيارة" الأساسية لاستشعار الأبعاد - بروتين يسمى "importin-beta-1": جزيء RNA المرسال، الذي يشفر التعليمات الجينية لتكوين بروتين importin-beta-1، وينتقل عبر "مسارات القطار" الجزيئية من مركز الخلية إلى حافتها؛ عندما يصل هذا الجزيء إلى نهاية "الخطوط"، يبدأ بناء Importin-beta-1، ويعيد هذا البروتين إشارة الاستشعار إلى نواة الخلية.

لمعرفة كيفية انتقال الحمض النووي الريبوزي المرسال لـ importin-beta-1 على "المسارات" الجزيئية، استخدم العلماء مواد بحثية أصلية: من مسلخ في شمال البلاد، جمعوا عظام الفخذ من الأبقار، والتي عادة ما تكون يتم رميها في سلة المهملات لأن أكلها محرم حسب قوانين الكشروت. الوتر الفخذي التوراتي ليس في الواقع وترًا ولكنه عصب يحتوي على أطول العمليات العصبية في الجسم. وضمن هذه الامتدادات، تعرف العلماء على بروتين يسمى "النيوكليولين". يرتبط هذا البروتين بالحمض النووي الريبي المرسال لـ importin-beta-1، وينطلقان معًا - مثل قطار بسيارتين، من نواة الخلية إلى نهايتها.

عندما عطل العلماء نشاط بروتين النوكليولين باستخدام عقار تجريبي مضاد للسرطان يرتبط بهذا البروتين، بقيت "السيارتان" - كل من النيوكلين والحمض النووي الريبوزي المستورد Importin-beta-1 - في مركز الخلية. أو "سافر" فقط لمسافة قصيرة. وبما أن المسافة كانت قصيرة جداً، فإن تردد الحركة على "مسارات السكك الحديدية" الجزيئية كان مرتفعاً جداً، وهذا ما أدى إلى تضليل الخلية العصبية، وجعلها تشعر أن امتدادها أقصر بكثير مما كان عليه في الواقع. واستجابة لذلك، بدأت الخلية العصبية في النمو بمعدل سريع -أحيانًا أسرع بخمس مرات من المعدل الطبيعي- وتنمو امتدادًا طويلًا جدًا. سمح الدواء التجريبي الذي يرتبط بالنيوكليولين للعلماء بخداع ليس الخلايا العصبية فحسب، بل خلايا أنسجة الجسم الأخرى أيضًا، مما تسبب في نمو هذه الخلايا إلى أحجام غير طبيعية.

قد يكون لهذه النتائج آثار على دراسة السرطان، ودراسة إعادة نمو ("تجديد") الأنسجة العصبية. يتم التعبير عن بروتين النوكليولين بكميات كبيرة في الخلايا السرطانية، ويقوم الدواء التجريبي الذي استخدمه العلماء في الدراسة، والذي يرتبط بالنيوكليولين، بقتل الخلايا السرطانية، لكن آليته الدقيقة غير معروفة. الدراسة الجديدة، التي تشير إلى أن النيوكليولين يشارك في آلية الاستشعار التي تتحكم في نمو الخلايا، قد تفتح اتجاها جديدا في تطوير الأدوية المضادة للسرطان. علاوة على ذلك، فإن الفهم المتعمق لآلية استشعار حجم الخلية، التي تتحكم في معدل نمو الخلايا العصبية، قد يساعد في المستقبل في تطوير تدابير لتسريع تجديد الألياف العصبية بعد الإصابة.

وشارك في الدراسة أيضًا الدكتور ماركو ترانزيو، وستيفاني ألبر، والدكتور سانديب كولي، وألبينا لين، والدكتور مئير روزنباوم، والدكتور ديمتري يودين، والبروفيسور أبراهام يارون من قسم العلوم الجزيئية الحيوية بالمعهد؛ والدكتورة فيرا شيندر من قسم البنية التحتية للبحوث الكيميائية بالمعهد؛ الدكتور وسيم جرايسي من "تنوفا"؛ بالإضافة إلى علماء من مختبرات البروفيسور جيف تويس من جامعة كارولينا الجنوبية، والبروفيسور آل بورلينجيم من جامعة كاليفورنيا، والبروفيسور كليفورد وولف من كلية الطب بجامعة هارفارد.

كتب العلوم

تتحرك المحركات الجزيئية داخل الخلايا في "خطوات" تبلغ كل منها حوالي 8 نانومترات، بمتوسط ​​سرعة 125 "خطوة" - أو 1 ميكرومتر - في الثانية. ولو سار شخص بنفس السرعة فإن سرعته تصل إلى 450 كم/ساعة.