يساعد البروتين الموجود حديثًا الخلايا في بناء الأنسجة
يساعد البروتين الموجود حديثًا الخلايا في بناء الأنسجة
Anonim

اكتشف علماء الأحياء في جامعة براون جزيءًا جديدًا في ذباب الفاكهة يعد مفتاحًا لتبادل المعلومات اللازمة لبناء الأجنحة بشكل صحيح. لقد كشفوا أيضًا عن أدلة على أن بروتينًا مشابهًا قد يكون موجودًا لدى الأشخاص وقد يكون مرتبطًا بمشاكل مثل الشفة الأرنبية أو فشل المبايض المبكر.

أثناء عملهم معًا لتكوين أجزاء من الجسم ، تتواصل الخلايا في الكائنات الحية النامية مثل العمال في موقع البناء. لا يساعد اكتشاف جزيء إشارات جديد في الذباب من قبل علماء الأحياء في جامعة براون في تفسير كيفية إرسال الخلايا للعديد من الرسائل طويلة المدى فحسب ، بل يوفر أيضًا أدلة جديدة للباحثين الذين يدرسون كيفية انحراف التطور البشري ، على سبيل المثال في حالات الشفة المشقوقة والحنك المشقوق.

مع كل تنوع الحياة ، تستخدم الخلايا الحيوانية مجموعة صغيرة فقط من البروتينات لإرسال إشارات موقع العمل التي تنسق البناء. لهذا السبب ، قالت كريستي وارتون ، الأستاذة المساعدة في البيولوجيا الجزيئية وبيولوجيا الخلية والكيمياء الحيوية ، إن دراسة هذه البروتينات والمسارات في ذباب الفاكهة يمكن أن تسمح لعلماء الأحياء والأطباء بشرح كيفية حدوث التطور والعمليات الخلوية الأخرى في مجموعة متنوعة من الكائنات والأنسجة.

قال وارتون: "نحن مهتمون بكيفية تشكل نمط اليد أو كيف يتشكل نمط الجناح". "كيف تعرف الخلايا موقعها في الأنسجة النامية؟"

في البشر ، فإن العائلة الرئيسية من جزيئات الإشارة التي تنقل مثل هذه الرسائل هي البروتينات المكونة للعظام (BMPs). في ذبابة الفاكهة ، تحمل البروتينات المماثلة مباشرة اسم "القارب الزجاجي" (Gbb) ، لأن الشكل المتحور يجعل اليرقات تظهر نقية بدلاً من الأبيض اللبني. حتى الآن ، كانت الحكمة التقليدية هي أن الإشارة تأتي من شكل ذبابة من BMP يعرف باسم Gbb15.

قال وارتون: "الفكرة الأطول هي أن هذا البروتين الأصغر هو المنتج الوحيد الذي يتم تكوينه وهو مهم للإشارة". "لكننا وجدنا شكلاً آخر من جزيء الإشارة هذا لم يكن معروفًا من قبل."

قدم وارتون وزميل ما بعد الدكتوراه السابق تاكويا أكياما الجزيء الجديد ، Gbb38 ، في عدد 3 أبريل من مجلة Science Signaling. أظهرت التجارب أنه في الأنسجة التي كانت وفيرة ، وخاصة أجزاء من الجناح ، أثبت Gbb38 أنه مسؤول عن نشاط إشارات أكثر من Gbb15 ، ويبدو أنه مهم بشكل خاص لحمل الإشارات طويلة المدى.

روابط محتملة للبشر

بالإضافة إلى النتائج في الذباب ، وجد أكياما أن الطفرات في الجينات لصنع BMPs في البشر والتي تعكس بشكل مباشر الشفرة الجينية لصنع Gbb38 في الذباب ، تحدث في الأشخاص الذين يعانون من الشفة المشقوقة (مع أو بدون الحنك المشقوق) ، والاضطرابات الإنجابية. فشل المبايض المبكر ومتلازمة قناة مولريان المستمرة. بعبارة أخرى ، الطفرة التي تقاطع إنتاج Gbb38 في الذباب ، تشبه الطفرات المرتبطة باضطرابات النمو في الأنسجة المختلفة لدى البشر.

قال وارتون إن التحليل الجيني لا يثبت أن الطفرات التي تعيق إنتاج بروتين تأشير مماثل في البشر ستكون سبب تلك الأمراض. في الواقع ، لم يتم اكتشاف BMP طويل الشكل مثل Gbb38 في البشر. لكن الاكتشاف الجديد يشير على الأقل إلى الحاجة إلى إجراء بحث للتحري عن هذا الارتباط ، ربما أولاً في الفئران ، على حد قولها.

وقالت إن إحدى الفوائد المحتملة الأخرى لهذا الاكتشاف هي أن العثور على نظير Gbb38 في البشر يمكن أن يحسن الاستخدام الحالي لـ BMPs كعلاجات لإصلاح العظام ، ودمج العمود الفقري ، وإعادة بناء عيوب عظام الوجه والفكين.

"إذا كانت الأشكال الكبيرة من BMPs البشرية موجودة بالفعل ، وهو ما تقترحه الطفرات البشرية الثلاثة ، فيمكن أن تكون بدائل مفيدة للغاية لـ BMPs القصيرة لأن الأشكال الكبيرة تكون أكثر نشاطًا من حيث الإشارة ولها خصائص مختلفة في الجسم الحي ، قال وارتون.

اكتشاف على الجناح

في الورقة الجديدة ، بمساعدة جسم مضاد قدمه المؤلف الثاني Guillermo Marques من جامعة ألاباما ، تمكن Akiyama و Wharton من اكتشاف Gbb38 لأنهم سألوا أولاً عما حدث عندما توقفوا عن إنشاء Gbb15. عندما فعلوا ذلك ، من خلال تغيير التعليمات الجينية التي تخبر الإنزيمات بمكان قطع بروتين Gbb15 من البروتين الأطول ، لاحظوا أن نشاط الإشارة قد انخفض بشكل طفيف فقط بدلاً من اختفاءه تمامًا كما توقعت الحكمة التقليدية.

أظهر المزيد من الأبحاث أن هناك مكانًا آخر يمكن أن تقطع فيه الإنزيمات لصنع بروتين. أدى القطع في تلك البقعة إلى إنتاج بروتين Gbb38 الأطول. عندما قاطعوا هذا الانقسام في الذباب ، وجد الباحثون أن الإشارات تعطلت بشكل كبير. جاء الانخفاض الكلي في الإشارة من مقاطعة كل من Gbb15 و Gbb38.

في غضون ذلك ، وجد أكياما في المناطق المحلية من أنسجة الجناح أن مقاطعة Gbb 15 لها عواقب على إرسال الإشارات فقط بين الخلايا المجاورة. في غضون ذلك ، أدى مقاطعة Gbb38 إلى ترك الإشارات المحلية سليمة ، لكنها خلقت مشاكل أبعد بشكل ملحوظ.

قال وارتون: "لا يتحرك البروتين الصغير بعيدًا عبر الأنسجة". لكننا وجدنا أن البروتين الكبير له مدى طويل جدًا. قد يوفر ذلك إجابة واحدة على السؤال الذي طال أمده حول ما الذي ينظم نطاق جزيئات الإشارات هذه ".

لذلك ، قد تكون وجهة نظر علماء الأحياء التطورية أكثر وضوحًا بالفعل في قارب زجاجي أكبر.

قام المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة بتمويل البحث.

شعبية حسب الموضوع