به گزارش سیناپرس همدان، محققان برای اولین بار یک مکانیسم مولکولی منحصر به فرد از مراحل اولیه مرگ برنامه ریزی شده سلولی یا آپوپتوز را مشخص کردند، فرآیندی که نقش مهمی در پیشگیری از سرطان دارد.
این مطالعه که در Science Advances منتشر شده است، توسط دکتر لوک کلیفتون در STFC ISIS نوترون و منبع میون (ISIS) در آکسفوردشایر، در کنار پروفسور گرهارد گروبنر در دانشگاه اومئو در منبع اسپلاسیون اروپا در سوئد رهبری شد. این جدیدترین در یک سری از همکاری های تحقیقاتی این تیم است که پروتئین های سلولی مسئول آپوپتوز را بررسی می کند.
آپوپتوز برای زندگی انسان ضروری است و اختلال در آن می تواند باعث رشد سلول های سرطانی شود و به درمان سرطان پاسخ ندهند. در سلول های سالم، توسط دو پروتئین با نقش های متضاد به نام Bax و Bcl-2 تنظیم می شود.
پروتئین محلول Bax مسئول پاکسازی سلول های قدیمی یا بیمار است و هنگامی که فعال می شود، غشای میتوکندری سلول را سوراخ می کند تا منافذی ایجاد کند که باعث مرگ برنامه ریزی شده سلولی می شود. این را می توان با Bcl-2، که در غشای میتوکندری تعبیه شده است، جبران کرد، جایی که با گرفتن و جداسازی پروتئین های Bax از مرگ نابهنگام سلول جلوگیری می کند.
در سلول های سرطانی، پروتئین بقای Bcl-2 بیش از حد تولید و منجر به تکثیر سلولی مهار نشده می شود. در حالی که مدت‌هاست که این فرآیند برای توسعه سرطان مهم است، اما نقش دقیق Bax و غشای میتوکندری در آپوپتوز تا کنون نامشخص بوده است.
دکتر لوک کلیفتون توضیح می‌دهد: این کار هم دانش ما را در مورد فرآیندهای سلولی بنیادی پستانداران ارتقا داده و هم فرصت‌های هیجان‌انگیزی را برای تحقیقات آینده باز کرده است. درک اینکه وقتی سلول ها به درستی کار می کنند چگونه به نظر می رسند، گام مهمی برای درک اینکه چه چیزی در سلول های سرطانی اشتباه می شود است و بنابراین این می تواند درهایی را به روی درمان های احتمالی باز کند.
این تیم از تکنیکی به نام بازتاب سنجی نوترونی (که با استفاده از ابزارهای پیشرفته ISIS Surf و Offspec انجام شد) استفاده کردند که آنها را قادر ساخت تا نحوه تعامل Bax با لیپیدها در غشای میتوکندری را مطالعه کنند. این بر اساس مطالعات قبلی آنها در مورد Bcl-2 متصل به غشا بود.
با استفاده از بازتاب سنجی نوترونی بر روی SURF و OFFSPEC، آنها توانستند نحوه تعامل پروتئین با لیپیدهای موجود در غشای میتوکندری را در مراحل اولیه آپوپتوز در زمان واقعی مطالعه کنند. با استفاده از برچسب گذاری ایزوتوپ دوتریوم، آنها برای اولین بار تعیین کردند که وقتی Bax منافذ را ایجاد می کند، لیپیدها را از غشای میتوکندری استخراج می کند تا خوشه های لیپید-Bax را در سطح میتوکندری تشکیل دهد.
با استفاده از بازتاب سنجی نوترونی حل شده با زمان در ترکیب با طیف سنجی مادون قرمز سطحی در آزمایشگاه زیستی ISIS، آنها توانستند ببینند که این منافذ در دو مرحله رخ داده است. جذب سریع اولیه Bax بر روی سطح غشای میتوکندری با تشکیل آهسته‌تر منافذ تخریب کننده غشاء و خوشه‌های Bax-لیپیدی دنبال شد که به طور همزمان اتفاق افتاد. این فرآیند کندتر سوراخ‌سازی در مقیاس‌های زمانی چند ساعته اتفاق افتاد که با مرگ سلولی در داخل بدن قابل مقایسه است.
این اولین باری است که دانشمندان شواهد مستقیمی از دخالت لیپیدهای میتوکندری در طول اختلال غشاء در مرگ سلولی که توسط پروتئین‌های Bax آغاز شده است، یافته‌اند.
دکتر لوک کلیفتون ادامه می‌دهد: تا جایی که می‌توانیم بگوییم، مکانیسمی که باکس توسط آن مرگ سلولی را آغاز می‌کند، قبلاً دیده نشده بود. هنگامی که درباره تعامل بین Bax و Bcl-2 و نحوه ارتباط آن با این مکانیسم بیشتر بدانیم، تصویر کامل تری از فرآیندی خواهیم داشت که برای زندگی انسان اساسی است. این کار واقعاً قابلیت‌های بازتاب سنجی نوترونی را در مطالعات ساختاری روی بیوشیمی غشاء نشان می‌دهد.
این یافته بر اساس مطالعات قبلی این تیم بر روی مکانیسم مولکولی Bcl-2 متصل به غشاء است تا به درک کامل تری از مراحل اولیه آپوپتوز کمک کند.
پروفسور گرهارد گروبنر، دانشمند دانشگاه اومئو و نویسنده همکار در این طرح می گوید: یافته‌های منحصربه‌فرد در اینجا نه تنها تأثیر قابل‌توجهی در زمینه تحقیقات آپوپتوز خواهد داشت، بلکه دروازه‌هایی را برای کشف Bax و مشتقاتش به عنوان اهداف جالب در درمان سرطان، مانند تنظیم پتانسیل کشتن سلول‌ها، باز خواهد کرد.
تحقیقات آینده در ISIS برای روشن شدن بیشتر مکانیسم مولکولی آپوپتوز و به ویژه مشخص کردن تعامل بین Bax و Bcl-2 برنامه ریزی شده است. امید است که این بینش‌هایی را به همراه داشته باشد که راه‌های تحقیق جدیدی را برای ادامه توسعه درک ما از فرآیندهای سلولی لازم برای زندگی انسان باز کند.
منبع: Science Advances
مترجم: سید سپهر ارومیهء