البروتين الذي (أحيانًا) يكون مسؤولاً عن مرض الزهايمر

إن الضرر الذي يلحق بالجهاز العصبي لدينا يمكن أن يؤدي إلى معاناة هائلة: تلف الذاكرة، والهوية، والقدرة على الحركة. تنتج العديد من الأمراض عن تدمير الخلايا العصبية، وفي كثير من الحالات بسبب التصاق البروتينات الموجودة في الخلايا العصبية ببعضها البعض وتكوين كتل تصبح رواسب ضارة. ومن بين هذه الأمراض مرض الزهايمر.

يشرح البروفيسور مايكل جليكمان من كلية الأحياء في معهد التخنيون قائلاً: "ينتج مرض الزهايمر وأمراض أخرى أحيانًا عن خلل في آليات التحكم في إزالة البروتينات التالفة. ونتيجةً لهذا الخلل، لا تُزال البروتينات التالفة، بل تتراكم وتُسبب الضرر". يدرس البروفيسور جليكمان ومجموعته التحكم في مستويات البروتين ودورة حياة البروتينات. تركز أبحاثهم الحالية على بروتين يسمى اليوبيكويتين، والذي يعمل كعلامة تميز البروتينات وتتسبب في تحللها بواسطة نظام يسمى البروتيازوم.

 عندما تتعطل آلة التفكيك

ملاحظة المحرر: يعمل نظام اليوبيكويتين على تحديد الخلايا المستهدفة للتدمير (وهو الدور الذي اكتشفه الفائزان الإسرائيليان بجائزة نوبل عام 2004 أبراهام هيرشكو وأهارون سيخانوفر).

يوضح البروفيسور جليكمان قائلاً: "إن نظام اليوبيكويتين هو في الأساس الآلية الميكانيكية التي تزيل البروتينات غير الضرورية". "تم اكتشافه في معهد التخنيون من قبل البروفيسور أهارون تشيخانوفر والبروفيسور أبراهام هيرشكو، الذي فاز بجائزة نوبل في الكيمياء لهذا الاكتشاف في عام 2004 بالاشتراك مع البروفيسور إيرني روز من الولايات المتحدة."

بعد اكتشاف نظام اليوبيكويتين، تعاملت معظم الأبحاث في هذا المجال مع عملية تحديد البروتينات التي يتم إزالتها. ركز البروفيسور جليكمان ومجموعته على سؤال مختلف: ما الذي يحافظ على آلية تحلل البروتين، وماذا يحدث عندما تتضرر هي نفسها؟ اكتشفوا أن البروتوزوم يتضرر أحيانًا، على سبيل المثال في الخلايا المتقدمة في السن، ثم لا يقوم بتفتيت البروتينات التالفة أو بدلاً من ذلك يقوم بتفتيت البروتينات الطبيعية والضرورية. وسعى الباحثون بعد ذلك إلى دراسة ما إذا كان الضرر الذي يلحق بالبروتوزوم يزيد من انحلال الخلايا العصبية وبالتالي يؤدي إلى أمراض مثل مرض الزهايمر.

يقول البروفيسور جليكمان: "أظهرت دراسات سابقة أن تلف البروتيازوم يسبب السرطان. لكن لم يُجرِ أحدٌ اختبارًا على هذا المرض لمرض الزهايمر، مع أنه من المعروف أن هذا المرض يُسبب تراكم البروتينات التالفة في الدماغ".

مشتبه به مفاجئ

وفي وقت مبكر من عام 1998، تم نشر دراسة حددت وجود خلل في تكوين جزيء اليوبيكويتين في أدمغة مرضى الزهايمر. ولكن المجتمع العلمي لم يفهم أهميتها. يقول البروفيسور جليكمان: "لقد افترضنا أن هذا التكوين المعيب يضعف كفاءة البروتوزوم وبالتالي يتسبب في تراكم الرواسب الضارة، لكننا لم نتمكن من إثبات ذلك". تحقق هذا الإنجاز بفضل باحث شاب في مجموعتنا، الدكتور إنبال مانيف، الذي قادنا إلى اكتشاف مذهل: يظهر الشكل المعيب من اليوبيكويتين تحديدًا في الخلايا العصبية، ويتسبب في تراكم بروتينات معينة وتسربها فيها. وهذا يؤدي إلى التنكس المميز لمرض الزهايمر.

ويقوم البروفيسور جليكمان وزملاؤه الآن بفحص كيفية تشكل التكوين المعيب لليوبيكويتين. هناك العديد من الطفرات الجينية المعروفة بأنها تُسبب مرض الزهايمر، ولكن هذه النسخة المعيبة من البروتين ليس لها أساس وراثي. لذلك، نفترض أن الأمر ينطوي على أحد احتمالين: الأول، أن جين اليوبيكويتين يُترجم بشكل خاطئ في الشيخوخة ويُسبب مرض الزهايمر، والثاني، أن البروتين المعيب يُنتج بمستوى منخفض طوال الحياة، ولكن الخلايا الشابة تتمكن من تحليله دون التسبب في أي ضرر، بينما تعجز الخلايا المُسنة عن ذلك.

ومن أجل اختبار أي من الفرضيات صحيحة، أنشأ الباحثون نظامًا نموذجيًا يحاكي الخلايا العصبية في أدمغة مرضى الزهايمر. قام الباحثون بدمج الشكل المعيب من اليوبيكويتين في النموذج وفحصوا العمليات التي يؤثر عليها، وما إذا كان البروتوزوم يكسرها، وما إذا كانت تتراكم في الخلية، وأين. ولا يزال البحث في بداياته، وقد وجد حتى الآن أن اليوبيكويتين المعيب يرتبط ببروتين يحمي الخلايا العصبية من أضرار مختلفة، مما يسبب تراكم الرواسب المميزة لمرض الزهايمر.

ويأمل الباحثون أن يواصل البحث تسليط الضوء على الآلية الجزيئية غير الجينية التي تساهم في تطور مرض الزهايمر، والتي ستساعد في مكافحة هذا المرض الرهيب.