در زمان استرس سلول ها از تولید پروتئین جلوگیری می کنند

یک ریز نگار الکترونی هسته های سلول (آبی) را در مجاورت شبکه آندوپلاسمی خشن (سبز)، جایی که پروتئین ها از mRNA الگو تولید می شوند،  نشان می دهد.

سلول های زنده مانند کارخانه های کوچک، مسئول تولید بیش از 25،000 پروتئین های مختلف با شکل سه بعدی بسیار خاص می باشند.

به گزارش پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی، محققان دانشگاه Duke  در کارولینای شمالی و سنگاپور نشان دادند که سلول ها ساختار پروتئین های بد تا را تشخیص می دهند و با تغییر حجم کاریشان نسبت به آن پاسخ می دهند.

این بررسی که در 11 سپتامبر 2014 در مجله Cell به چاپ رسید، می تواند منجر به یک رویکرد جدید در مورد بیماری هایی (مانند آلزایمر، ALS، هانتینگتون، پارکینسون، و دیابت نوع 2) شود که از پروتئین هایی ایجاد می شوند که به درستی تا نمی شوند.

دکتر Christopher V. Nicchitta (استاد زیست شناسی سلولی در دانشگاه پزشکیDuke) می گوید: ما یک مکانیزم کاملا جدید را تشخیص داده ایم که نحوه پاسخ سلول به استرس را نشان می دهد و اساسا، سلول ماشین تولید پروتئین خود را در جهت تقسیم وظایف تغییر می دهد.

معماری عمومی و گردش کار این کارخانه سلولی چندین دهه است که مشخص شده است. ابتدا، طرح اولیه DNA (که در داخل هسته هر سلول قفل شده است) به RNA پیامبر یا mRNA رونویسی می شود. سپس این نسخه کاری به ریبوزوم های قرار گرفته بر روی سطح یک ساختار آکاردئونی شکل بزرگتر موسوم به شبکه آندوپلاسمی (ER) سفر می کند. ریبوزوم های قرار گرفته بر روی  ER، خطوط مونتاژ کوچکی هستند که mRNA ها را به پروتئین ترجمه می کنند.

هنگامی که یک سلول متحمل استرس (با حرارت بالا و یا گرسنگی) می شود، پروتئین های آن دیگر به درستی تا نمی شود.  این پروتئین های تا نشده می توانند یک زنگ هشدار موسوم به پاسخ پروتئین تا نشده و یا UPR   را به راه بیاندازد که خط مونتاژ  را کاهش و محصولاتی که بدرستی تا نشده اند را تمیز می کند. Nicchitta به دنبال این موضوع است که آیا پاسخ استرس ممکن است تاکتیک های دیگری را در مقابله با این مشکل بکار گیرد.

در این مطالعه، Nicchitta و همکارانش سلول های کشت بافت را با یک عامل استرس زا موسوم به thapsigargin مورد تیمار قرار دادند. سپس آن ها سلول ها را به دو گروه تقسیم کردند، آنهایی که در بردارنده mRNA های مرتبط با ریبوزوم های موجود بر روی در شبکه آندوپلاسمی هستند و آنهایی که در بردارنده mRNA های مرتبط با وجود ریبوزوم های آزاد در فضای پر از مایع همسایه شناخته شده بنام سیتوزول هستند.

محققان دریافتند که هنگامی که بر سلول استرس وارد می شود، آنها به سرعت mRNA  ها را از شبکه آندوپلاسمی به سیتوزول منتقل می کنند. هنگامی که استرس برطرف شد، mRNA ها به نقاط خود بر می گردنند.

Nicchitta می گوید: شما می توانید سرعت تولید پروتئین را کاهش دهید، اما گاهی اوقات کم کردن سرعت گردش کار کافی نیست. شما می توانید برای کمک به هضم پروتئین های بد تا شده، ژن هایی را فعال کنید، اما گاهی اوقات سرعت تجمع آنها بیش از حد است. در اینجا ما مکانیسمی را کشف کرده ایم که بهتر عمل می کند. ابتدا همه چیز به حالت نرمال در می آید یعنی mRNA ها از الگوی تا شدن آزاد می شوند.

قسمت جالب توجه این است که محققان دریافتند که رفت و آمد ریبوزوم بین ER  و سیتوپلاسم در زمان استرس تنها زیر مجموعه ای از mRNA هایی را تحت تاثیر قرار می دهد که منجر به ترشح پروتئین هایی مانند هورمون و یا پروتئین های غشایی مانند گیرنده های فاکتور رشد می شود (پروتئین هایی که پاسخ های استرس را تنظیم می کنند).

اکنونNicchitta  در حال جستجوی این موضوع است که سلول ها  طی استرس از چه مکانیسم هایی استفاده می کند. قبلا یک کاندیدی را مشخص کرد و الان بدنبال این است که سلول ها با دستکاری این فاکتور نسبت به استرس چه پاسخی می دهند.

به نقل از: پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی