قد يؤدي انهيار النقل في خلايا الدماغ إلى الإصابة بمرض الزهايمر ومرض باركنسون
بعد دراسة العملية على الفئران والذباب ، يقترح العلماء أن الفشل في نقل الآلات الجزيئية التي تكسر البروتينات في الخلايا يمكن أن يكمن في قلب الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر وباركنسون.
القدرة على تفكيك البروتينات التالفة ، أو الشكل الخاطئ ، أو الزائدة عن المتطلبات هي وظيفة حاسمة في الخلايا الحية. تحدث هذه العملية في مواقع محددة داخل الخلية.
يمكن أن تكون بعض هذه المواقع على بعد أكثر من متر واحد من جسم الخلية في الخلايا العصبية ، أو الخلايا العصبية لأنها تقع على طول محاورها ، وهي ألياف رفيعة طويلة تربطها بخلايا عصبية أخرى.
تستخدم الخلايا آلات جزيئية معقدة تسمى البروتيازومات لتحطيم البروتينات في مواقع نشاطها المحددة.
إحدى السمات المميزة لمرض التنكس العصبي هو تراكم البروتينات التي فشلت في الانهيار.
تشمل الأمثلة تراكم بيتا أميلويد في مرض الزهايمر وألفا سينوكلين في مرض باركنسون.
عندما تتراكم البروتينات غير المتحللة ، فإنها تلتصق ببعضها البعض وبالمواد الأخرى ، مما يؤدي إلى انسداد خلايا الدماغ وتعطيل وظائفها. تتوقف الخلايا في النهاية عن العمل وتموت.
فشل النقل
يدعم البحث الجديد ، الذي أجراه علماء في جامعة روكفلر في نيويورك ، فكرة أن الفشل في نقل البروتيازومات يمكن أن يكون سببًا لتراكم البروتين الذي يحدث في مرض التنكس العصبي.
أبلغ الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في ورقتين حديثتين - واحدة في الخلية التنموية والآخر في PNAS.
يقول البروفيسور هيرمان ستيلر ، وهو أحد كبار المؤلفين في كلتا الدراستين: "هذه هي الدراسة الأولى لإيجاد آلية يتم من خلالها نقل البروتيازومات إلى نهايات عصبية للقيام بعملها".
ويضيف: "عندما تتعطل هذه الآلية ، تكون هناك عواقب وخيمة على وظيفة الخلايا العصبية وبقائها على المدى الطويل".
في الدراسة الأولى ، درس هو وزملاؤه البروتيازومات في ذباب الفاكهة والفئران. هناك ، وجدوا أن مثبط البروتوزوم 31 (PI31) ضروري لنقل البروتيازومات في محاور الخلايا العصبية.
يبدو أن PI31 يساعد البروتيازومات على الاقتران بالمحركات الجزيئية التي تنقلها ، كما أنه يعزز حركة المحركات. بدون PI31 ، يتوقف نقل البروتياز.
يلقي التلاعب الجيني مزيدًا من الضوء
في الدراسة الثانية ، حقق الباحثون في PI31 بشكل أكثر شمولاً عن طريق التلاعب بجينه.
لقد صمموا الفئران بالصامتة PI31 الجينات في نوعين من خلايا الدماغ التي لها محاور طويلة.
مع إيقاف تشغيل الجين ، لا تستطيع هذه الخلايا إنتاج بروتين PI31 ونقل البروتيازومات.
رأى العلماء كيف أدى ذلك إلى تراكم بروتينات غير طبيعية في نهايات المحاور الطويلة ، أو "الأطراف البعيدة للخلايا العصبية".
ورأوا أيضًا أن الخلايا العصبية التي فقدت PI31 تبدو غريبة.
كانت "العيوب الهيكلية" ملحوظة بشكل خاص في فروع المحاور العصبية والمشابك ، التي تشكل الوصلات بين الخلايا العصبية.
يلاحظ البروفيسور ستيلر: "من الجدير بالذكر أن هذه التغييرات الهيكلية أصبحت تدريجيًا أكثر حدة مع تقدم العمر".
ويوضح أنهم عندما لاحظوا الفئران التي تعاني من تلك العيوب ، ذكّرهم ذلك بـ "العيوب السلوكية والتشريحية الشديدة التي نراها في بعض الأمراض العصبية البشرية".
إمكانية الحصول على علاجات جديدة
يعتقد الباحثون أن النتائج التي توصلوا إليها ستضيف إلى المعرفة المتزايدة حول دور PI31 في الأمراض التنكسية العصبية.
على سبيل المثال ، هناك نوع حاد من داء باركنسون يصيب مبكرًا في الحياة أكثر من الأنواع الأخرى بسبب طفرة في بارك 15 الجين.
اقترح العلماء ذلك بسبب بارك 15 يتفاعل مع PI31 ، قد يتداخل تعطيله مع نشاط البروتياز.
يستكشف الباحثون بالفعل كيفية استخدام PI31 والجزيئات التي يتفاعل معها كأهداف للأدوية.
إنهم يأملون أن يؤدي ذلك إلى علاجات تتدخل مبكرًا في عملية المرض لأن PI31 نشط أثناء التكوين المبكر للخلايا العصبية.
هناك طريقة أخرى يتابعونها وهي كيفية إيقاف حركة النقل البروتيني مرة أخرى.
على الرغم من أن البحث الجديد يركز على آليات تراكم البروتين ، إلا أن البروفيسور ستيلر لا يعتقد أنه سبب جذري ولكنه أكثر أعراض حدوث شيء أكبر.
"يشير عملنا إلى أنه يبدأ بالفعل بخلل موضعي في البروتيازومات ، مما يؤدي إلى الفشل في تحطيم البروتينات الضرورية لوظيفة الأعصاب."
البروفيسور هيرمان ستيلر
