آنزیم ها چگونه پیام های سلولی را شناسایی می کنند

بررسی ساختار ملکولی مشخص میکند که چگونه یک پروتئین می تواند پیغام RNA راخوانده و در فعالیت های سلول تغییر ایجاد کند.

هر از چند گاهی مجبور می شویم دسته کاغذ های تلنبار شده بر روی میز آشپزخانه را مورد بررسی قرار دهیم. در میان مقادیر زیاد کاغذ های به درد نخور مانند کوپن های تاریخ مصرف گذشته و یا منو رستوران ها بعضی برگه های مهم مانند بیمه ماشین و یا قبض برق نیز وجود دارد. به همین دلیل بیرون ریختن تمام این برگه ها به صورت یکجا امکان پذیر نیست و ما مجبوریم تمام برگه ها را بررسی کنیم تا یادداشت های مهم و یا قبوض را به اشتباه دور نریزیم.

پروتئین ها نیز به همین شیوه پیام های درون سلولی را مورد بررسی قرار می دهند تا متوجه شوند چه مواردی باید ذخیره شده و چه مواردی باید حذف شود. اما در این مورد این شیوه اهمیت بسیار بیشتری پیدا می کند. پیام هایی که قرار است حذف شوند می توانند عملکرد سلولی را تغییر دهند. در واقع سلول های بنیادی از چنین روشی برای پایداری استفاده می کنند. در این صورت چگونه یک پروتئین تفاوت بین پیام هایی که شباهت زیادی به هم دارند را تشخیص می دهد؟ گروهی از دانشمندان آزمایشگاه Cold Spring Harbor  (CSHL) به سرپرستی پروفسور Leemor Joshua-Tor، رئیس پژوهشکده بالینی Howard Hughes، موفق به یافتن نحوه شناسایی این پیام های حذف، توسط مناطق مختلف پروتئین Dis3l2  شدند.

Dis3l2 ماشین ملکولی است که به سلول های بنیادی در توانایی پایداری شان کمک می کند. این پروتئین باعث مهار مسیر های متعددی می شود که در تبدیل سلول های بنیادی به دیگر رده های سلولی نقش دارند. این پروتئین مانند یک سطل جمع آوری زباله برای پیام های سلولی بوده و زمانی که این پیام ها حاوی اطلاعات مفیدی نباشند آنها را از بین می برد. نکته قابل توجه این است که Dis3l2 به میزان زیادی اختصاصی عمل می کند. این پروتئین باید پیام های لازم برای تغییر رده سلولی را از بین ببرد در حالی که حذف دیگر پیام ها می تواند اثرات جبران ناپذیری داشته باشد.

در نتیجه Dis3l2 تنها پیام های نشان دار شده به وسیله یک برچسب ملکولی به نام زنجیره "Poly U" را مورد هدف قرار میدهد. این آنزیم بر روی بیشتر پیام های درون سلولی (پیام های لازم برای تولید پروتئین ها و پیام های حیاتی) که دارای نشانه "Poly A" هستند، بی اثر است.

محققان CSHL چگونگی شناسایی این توالی های نشانه را به وسیله Dis3l2 مورد بررسی قرار داده اند. این گروه در مقاله ای که در مجله Nature به چاپ رسانیده اند از یک تصویربرداری ملکولی به نام کریستالوگرافی اشعه X استفاده کرده اند تا ساختار Dis3l2 را هنگامی که به توالی Poly U متصل می شود شناسایی کنند. Joshua-Tor می گوید:

 "ما متوجه شدیم که این آنزیم بیشتر شبیه یک قیف است که در بالا بسیار پهن و در انتها نازک می باشد.  زنجیره Poly U خود را به انتهای این قیف می رساند در حالی که پیام های دیگر در سمت پهن این قیف باقی می مانند."

اما چگونه این آنزیم زنجیره Poly U را شناسایی می کند؟ دکتر Christopher Faehnel و نویسنده مسئول این مقاله Jack Walleshauser متوجه شده اند که ساختار داخلی این قیف دارای بخش های متعددی است که به صورت اختصاصی با Poly U ارتباط برقرار می کند. Faehnle می گوید:

 "تمام این نقاط یک ساختار چسبناک ایجاد می کنند که زنجیره Poly U را در بخش انتهایی آنزیم نگه می دارند. اما دیگر زنجیره ها با این نقاط واکنشی برقرار نکرده و به راحتی از میان پروتئین می لغزند."

علاوه براین، این تحقیق مشخص می کند که یک سلول بنیادی چگونه هویت خود را حفظ می کند. Joshua-Tor می گوید:

 “تنظیم اشتباه در هر مرحله ای از این مسیر منجر به ایجاد ناهنجاری ها و سرطان می شود. در حال حاضر ما در شناسایی مرحله پایانی که نقطه حیاتی کنترل می باشد پیشرفت به سزایی کرده ایم ."

اما این پیشرفت تا چه حد می تواند در درمان و یا پیشگیری ابتلا به ناهنجاری ها و سرطان به کار رود؟ تحقیقات بیشتر در آینده می تواند پاسخگوی این پرسش باشد.

 

منبع: nature

  • نویسنده : سامان میلانی زاده
  • تاریخ انتشار : ۱۳-۰۷-۹۳
  1. نگار کریمی گفت:

    ممنون،به نکات جالبی در این قسمت اشاره شده،البته در این زمینه نظریات گسترده ای وجود دارداز جمله ریز محیط و فاکتورهای رشدی که در مکان زندگی سلولهای بنیادی وجود دارند.