اكتشف بروتين رئيسي يسمح للخلايا العصبية بإصلاح نفسها
اكتشف بروتين رئيسي يسمح للخلايا العصبية بإصلاح نفسها
Anonim

قام فريق من العلماء بقيادة ميليسا رولز ، الأستاذ المساعد للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية في جامعة ولاية بنسلفانيا ، بإلقاء نظرة على الخلايا العصبية لاكتشاف عملية غير متوقعة مطلوبة للتجديد بعد إصابة الخلايا العصبية الشديدة. تم اكتشاف هذه العملية خلال دراسات رولز التي تهدف إلى فك شفرة الأعمال الداخلية للتشعبات - وهي جزء من الخلايا العصبية التي تتلقى المعلومات من الخلايا الأخرى ومن العالم الخارجي. سينشر البحث في النسخة المطبوعة من المجلة العلمية Current Biology في 21 ديسمبر 2010.

قال رولز: "نحن نعرف الكثير بالفعل عن المحاور - جزء الخلية العصبية المسؤول عن إرسال الإشارات". "ومع ذلك ، فإن التشعبات - الطرف المتلقي للخلايا العصبية - كانت دائمًا غامضة تمامًا." على عكس المحاور ، التي تشكل حزمًا كبيرة يسهل التعرف عليها ، فإن التشعبات شديدة التفرع وغالبًا ما تكون مدفونة في أعماق الجهاز العصبي ، لذلك كان من الصعب تصورها ودراستها دائمًا. ومع ذلك ، تمكنت رولز وفريقها من التغلب على هذه الصعوبات. لقد بحثوا داخل التشعبات في الجسم الحي باستخدام كائن نموذجي بسيط - ذبابة الفاكهة - تشبه خلاياها العصبية الخلايا العصبية البشرية. كان أحد الألغاز الأولى التي عالجوها هو تخطيط ما أشار إليه رولز باسم "الطرق السريعة" داخل الخلايا - أو الأنابيب الدقيقة.

وأوضح رولز: "تخيل أن الخلية العصبية لها فرعين - أو ذراعان - منفصلين منها على الجانبين المتقابلين". "كلا الذراعين لهما طرق سريعة - الأنابيب الدقيقة - التي تمتد بطولها وتسمح بنقل جميع مواد البناء الخام المصنوعة في جسم الخلية إلى أقاصي الخلية. ولكن الطرق السريعة تشير في اتجاهين متعاكسين. في المحاور ، إن نهايات النمو - أو نهايات زائد - للأنابيب الدقيقة تتجه بعيدًا عن جسم الخلية. وعلى النقيض من ذلك ، في التشعبات تشير النهايات الموجبة نحو جسم الخلية. لا أحد يفهم كيف يمكن لخلية واحدة أن تنشئ نظامين مختلفين للطرق السريعة."

على عكس العديد من الخلايا الأخرى في أجسامنا ، يجب أن تدوم معظم الخلايا العصبية مدى الحياة. إنهم يعتمدون على بنيتهم ​​التحتية الرئيسية - الأنابيب الدقيقة - ليكونوا منظمين بشكل جيد للغاية ، ولكن أيضًا ليكونوا مرنين بحيث يمكن إعادة بنائها استجابة للإصابة. جزء من هذه المرونة يأتي من قدرة الأنابيب الدقيقة على النمو باستمرار. تصور رولز وفريقها هذا النمو وأدركوا أنه يجب أن تكون هناك مجموعة من البروتينات تتحكم فقط في كيفية إنشاء الطرق السريعة عند التقاطعات الرئيسية - أو نقاط الفروع - للحفاظ على توجيه جميع الأنابيب الدقيقة بنفس الطريقة. حددوا البروتينات ، التي تشمل البروتين الحركي kinesin-2 ، ووجدوا أنه عندما تكون هذه البروتينات مفقودة ، لم تعد الأنابيب الدقيقة تشير بنفس الطريقة في التشعبات. أي أن قطبيتهم أصبحت غير منظمة.

بعد تحديد مجموعة البروتينات المطلوبة للحفاظ على بنية تحتية منظمة للأنابيب الدقيقة في التشعبات ، اختبر الفريق ما إذا كانت هذه البروتينات تلعب دورًا في قدرة الخلايا العصبية على الاستجابة للإصابة. لا يمكن الاستغناء عن معظم الخلايا العصبية ، ومع ذلك فهي تتمتع بقدرة مذهلة على تجديد أجزائها المفقودة. في دراسات سابقة ، وجدت رولز وفريقها أنه بعد قطع محور عصبي ولم تعد الخلية العصبية قادرة على إرسال إشارات ، ينمو محور عصبي جديد من الجانب الآخر للخلية ؛ وهذا هو من التغصنات. كجزء من هذه العملية ، يجب أن تقلب الأنابيب الدقيقة القطبية. بمعنى آخر ، يجب إعادة بناء الطرق السريعة التغصنات بالكامل في اتجاه محور عصبي. وأوضح رولز: "عندما عطلنا قدرة الذباب على إنتاج بروتين كينسين -2 ، وجدنا أنه لا يمكن إعادة بناء الطرق السريعة بشكل صحيح ، وفشل تجديد الأعصاب". "من الواضح أن كينيسين -2 هو بروتين مهم للحفاظ على القطبية وللقدرة على إنشاء نظام جديد للطرق السريعة عندما تحتاج الخلايا العصبية إلى التجدد."

أوضح رولز أيضًا أن تصور كيفية الحفاظ على الأعصاب للطرق السريعة داخل الخلايا أمر مهم لفهم الأمراض التنكسية العصبية وكذلك الاستجابة لإصابة الأعصاب ، والتي تحدث غالبًا بعد الحوادث والصدمات الأخرى. إذا كانت البروتينات التي تتحكم في تصميم الأنابيب الدقيقة ، أو تحمل البضائع على طولها ، لا تعمل بشكل صحيح ، فيمكن أن تصبح مسببًا للأمراض التنكسية العصبية مثل الشلل النصفي التشنجي الوراثي. وقال رولز: "نأمل أنه من خلال إظهار كيفية بناء الأنابيب الدقيقة في الخلايا العصبية السليمة وإعادة بنائها استجابةً للإصابة ، قد توفر دراستنا رؤى للباحثين المستقبليين الذين يطورون علاجات دوائية للمرضى الذين يعانون من أمراض الأعصاب أو تلفها".

شعبية حسب الموضوع