اكتشف فريق من العلماء من معهد وايزمان، بقيادة البروفيسور تاليلا فولك من قسم الوراثة الجزيئية، مؤخرًا كيف تقوم آلية التحكم داخل الخلايا، والتي تعمل كنوع من "شرطي المرور"، بإيقاف عمليات انقسام الخلايا، وتعطي "الضوء الأخضر" لعمليات التمايز
بعد وقت قصير من اللقاء المصيري بين الحيوان المنوي والبويضة، تبدأ الخلية الملقحة عملية انقسام وتكاثر سريعة. وهذا يخلق عددا كبيرا من الخلايا المتطابقة. ولكن لكي يتطور الجنين الطبيعي بأعضاء عاملة، يجب أن تتمايز هذه الخلايا وتصبح خلايا من أنسجة مختلفة، مثل العضلات والأعصاب وخلايا الدم وخلايا الكبد وغيرها. لا يمكن أن تحدث هاتان العمليتان (الثقافة والتمايز) في نفس الوقت. ويجب على الجنين، في مكان ما، أن يدير "ترتيبات عمله" واحدًا تلو الآخر. اكتشف فريق من العلماء من معهد وايزمان، بقيادة البروفيسور تاليلا فولك من قسم الوراثة الجزيئية، مؤخرًا كيف تقوم آلية التحكم داخل الخلايا، والتي تعمل كنوع من "شرطي المرور"، بإيقاف عمليات انقسام الخلايا، وتعطي "الضوء الأخضر" لعمليات التمايز. وقد نشرت هذه النتائج مؤخرا في المجلة العلمية CURRENT BIOLOGY.
وكشف العلماء عن سلسلة من التفاعلات بين البروتينات، التي تتحكم في ترتيب عمليات التطور في المراحل الأولى من وجود الجنين. أحد بروتينات الهالة، المسمى HOW، هو "شرطي المرور" الذي يوجه ويجدول عمليات التطوير والتمايز. يوقف هذا البروتين خيوط الحمض النووي الريبوزي (RNA) في طريقها لتكوين بروتين يسمى Cdc25، الذي يتحكم في توقيت انقسام الخلايا. في الواقع، يتم التحكم في تكوين هذا البروتين بواسطة بروتين آخر يسمى تويست، وهو الذي يحرك العملية برمتها. في هذا السيناريو، الذي يتم تنفيذه في تصميم رقصات دقيق ومعقد، تهاجر الخلايا من الطبقة الخارجية للجنين الصغير إلى منطقتها الداخلية، وتتمايز مع تقدمها. وتشكل هذه الخلايا الأديم المتوسط - الطبقة المتوسطة - التي ستتحول فيما بعد إلى عضلات وأنسجة داخلية أخرى. وفي الوقت نفسه، يحفز بروتين تويست، الذي يحدد طبقة الأديم المتوسط، التعبير عن الجين الذي يشفر بروتين Cdc25، وبالإضافة إلى ذلك، يدفع عملية إنتاج بروتين HOW. عند هذه النقطة، يتخذ برنامج HOW خطوة حاسمة ويحطم الحمض النووي الريبي (RNA) إلى قطع في طريقه لإنتاج Cdc25. ونتيجة لذلك، يتم تثبيط انقسام الخلايا وتكاثرها، مما يعطي "الضوء الأخضر" للتمايز بين الخلايا الجنينية وتكوين الأديم المتوسط.
تم إجراء هذا البحث على أجنة ذبابة (مهندسة وراثيا) متحولة (Drosophila melanogaster)، والتي تفتقر إلى الجين الذي يشفر بروتين HOW. وجدت البروفيسور وولك وأعضاء مجموعتها البحثية أنه في هذه الأجنة (مدى النقص)، تحدث عيوب خطيرة في توقيت وتوقيت "تغيير التحولات" بين انقسام الخلايا والتمايز. ومن الناحية العملية، استمرت الخلايا الجنينية في الانقسام بشكل مفرط وتأخرت عمليات الحركة والتمايز لخلايا الأديم المتوسط المستقبلية.
وبمجرد انتهاء تكوين الأديم المتوسط، تتغير "إشارة المرور" مرة أخرى، وتبدأ الخلايا في رحلة أخرى من الانقسام والثقافة. يعتقد العلماء أن هذا التبادل يرجع إلى حقيقة أنه على الرغم من المطاردة المكثفة التي تتبعهم، تمكنت بعض الخيوط المنفردة من الحمض النووي الريبي (RNA) التي تشفر بروتين Cdc25 من الهروب من رجال شرطة HOW. وهكذا يرتفع مستوى Cdc25 ببطء، حتى يصل إلى المستويات اللازمة لإعادة تنشيط عمليتي انقسام الخلايا والتكاثر. واكتشف العلماء أن الزيادة في مستوى Cdc25 تتم بتنسيق دقيق ودقيق، وتصل إلى القدر اللازم لتجديد عمليتي الانقسام والتكاثر بالضبط عندما تكمل الخلايا عمليات التمايز اللازمة لتكوين الأديم المتوسط، وتستقر في الطبقة الداخلية للجنين النامي.
تعتقد البروفيسورة وولك وأعضاء مجموعتها البحثية أن بروتين HOW يلعب أدوارًا مهمة أخرى في المراحل الأكثر تقدمًا في تطور الأديم المتوسط في أجنة "أبحاث ذبابة الفاكهة". تعمل البروتينات المماثلة بطريقة مماثلة في الأجنة النامية للحيوانات الأخرى، بما في ذلك الثدييات.
