المحرر العلمي من أجل أداء وظائفها المتعددة، يجب أن تتخذ البروتينات الشكل الصحيح. وقد اكتشف باحثون في جامعة بازل الآن ”مصانع طي“ صغيرة في الخلايا تتيح طي البروتينات بكفاءة ودقة. ويمكن أن يؤدي عدم وجود هذه الهياكل إلى الإصابة بأمراض مثل السكري والاضطرابات العصبية التنكسية.
البروتينات هي العناصر الأساسية في خلايانا: فهي تنقل المواد وتهضم العناصر الغذائية وتشكل اللبنات الأساسية. ولأداء هذه المهام المتنوعة، يجب أن تتخذ البروتينات الشكل الثلاثي الأبعاد الصحيح، أي أن تطوى بشكل صحيح. ويتم ضمان هذه العملية بواسطة مجموعة من المساعدات المعروفة باسم ”الشابيرونات“. بالتعاون مع البروفيسورة آن سبانغ، أثبت الفريق بقيادة البروفيسور سيباستيان هيلر في مركز بيوزنتروم بجامعة بازل أن بعض الشابيرونات تتجمع في ”مصانع طي“ توجه البروتينات المركبة حديثًا وغير المطوية إلى شكلها الصحيح.
كان نقطة الانطلاق لهذه الأبحاث هي ملاحظة سريرية: في عدة عائلات مصابة بأمراض وراثية – بما في ذلك تليف الكبد والسكري والضعف الإدراكي – تم تحديد طفرات في مرافق معين يُعرف باسم PDIA6. يقول هيلر: ”لفتت هذه الملاحظة انتباهنا. أردنا أن نفهم ما الذي يفعله PDIA6 بالفعل في الخلية، لذلك بدأنا في دراسة وظيفته“.
مصانع الطي في الخلية
الشبكة الإندوبلازمية (ER) هي حجرة خلوية مخصصة لطي البروتينات. وهي تضم عدة بروتينات مرافقة لهذا الغرض. تقول آنا ليدر، المؤلفة الأولى للدراسة التي نُشرت مؤخرًا في مجلة ”Nature Cell Biology“: ”كان يُعتقد تقليديًا أن البروتينات المساعدة في الطي تتحرك بشكل فردي في تجويف الشبكة الإندوبلازمية“. لكننا اكتشفنا أن البروتينات المرافقة تنظم نفسها في هياكل تشبه القطرات تسمى المكثفات.
تعمل هذه المكثفات مثل أحزمة ناقلة، مع آلية طي مرتبة بشكل مثالي. يبدأ تجمع العديد من المرافقين المختلفين بواسطة PDIA6. تتفاعل جزيئات PDIA6 مع بعضها البعض لتشكل مكثفًا، والذي يقوم بعد ذلك بتجنيد مرافقين آخرين. تقول ليدر: ”بسبب التركيز العالي للمرافقين في هذه المكثفات، يتم سحب البروتينات غير المطوية أو المطوية بشكل خاطئ حرفيًا“. ”بمجرد أن يتم طي البروتينات بشكل صحيح، يتم إطلاقها من مصنع الطي.“ لا تزيد هذه التكثيفات من كفاءة الطي فحسب، بل تعمل أيضًا كنظام لمراقبة الجودة.
لا إنسولين بدون تكثيفات
ولكن ماذا يحدث عندما تختفي مصانع الطي؟ تصاب الخلايا بضغط شديد، وفي أسوأ الأحوال، تموت، حيث يبقى الكثير من البروتينات غير مطوية أو مطوية بشكل خاطئ. أكد الباحثون ذلك في تجارب متابعة.
يقول ليدر: ”درسنا الأنسولين، وهو الهرمون الذي ينظم نسبة السكر في الدم. ووجدنا أن سلفه، البروأنسولين، لا يطوى بشكل صحيح إلا داخل هذه التكثيفات. في الخلايا التي تحتوي على طفرات في البروتين المرافق PDIA6، لا تتشكل التكثيفات. ونتيجة لذلك، تنتج الخلايا وتفرز كمية أقل بكثير من الأنسولين“. تتوافق هذه النتائج مع الملاحظات السريرية، حيث يعاني المرضى الذين لديهم طفرات في PDIA6 من مرض السكري، من بين أمراض أخرى.
أكثر من مجموع أجزائه
يؤكد هيلر أن ”هذا الاكتشاف يمثل نقطة تحول حقيقية“. حتى الآن، كانت هذه التكثيفات المرافقة غير معروفة تمامًا. فهي ليست مجرد منتجات ثانوية عشوائية، بل وحدات تنظيمية مهمة داخل الجهاز الإريثي. يقول هيلر: ”قد نحتاج إلى إعادة التفكير في مفهوم الجهاز الإريثي، وربما أيضًا في عضيات الخلية الأخرى. لا يمكننا شرح وظيفة الجهاز الإريثي وفهمها تمامًا دون النظر إلى دور التكثيفات“.
يعد اكتشاف التنظيم الذاتي للمرافقين مهمًا للبحوث المستقبلية، وله على المدى الطويل آثار على التطبيقات الطبية التي تهدف إلى علاج أمراض طي البروتينات مثل الاضطرابات العصبية التنكسية والسكري والسرطان والتليف الكيسي.
