اكتشاف صمام الفائض في خلايا مرض باركنسون

اكتشاف جديد يسلط الضوء على كيفية تأثير قناة TMEM175 على صحة الخلايا وعلاقتها بمرض باركنسون.

اكتشاف “صمام الفائض” في الخلايا المرتبطة بمرض باركنسون

اكتشف الباحثون كيف تساعد قناة أيونية غامضة الخلايا على تحليل النفايات، مما يفتح إمكانيات جديدة لعلاج مرض باركنسون.

تمامًا كما تحتوي الأحواض وأحواض الاستحمام على مصارف فائضة لمنع الانسكابات، يبدو أن الخلايا البشرية لديها حماية مدمجة مماثلة. دراسة جديدة أجراها علماء من جامعة بون راين سيج للعلوم التطبيقية (H-BRS)، وLMU ميونيخ، وTU Darmstadt، وNanion Technologies، نُشرت في بناس (وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم) يكشف عن نظام الحماية هذا. بقيادة البروفيسور كريستيان جريم (LMU ميونيخ) والدكتور أوليفر راوه (H-BRS)، قام الفريق بفك تشفير وظيفة القناة الأيونية TMEM175 التي كانت موضع نقاش طويل. تشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن هذه القناة داخل الليزوزومات تعمل كصمام فائض، مما يمنع البيئة من أن تصبح حمضية للغاية.

الليزوزومات والسيطرة على الحموضة الخلوية

الليزوزومات عبارة عن حجيرات صغيرة محاطة بأغشية تعمل كمراكز لإعادة التدوير في الخلية. فهي تقوم بتكسير الجزيئات الكبيرة إلى وحدات بناء أبسط يمكن للخلية إعادة استخدامها. لكي تعمل هذه العملية بشكل صحيح، يجب أن تحافظ الليزوزومات على بيئة حمضية.

يقيس الرقم الهيدروجيني تركيز البروتونات (H+) في المحلول، وتشير قيم الرقم الهيدروجيني المنخفضة إلى مستويات أعلى من البروتون. يقوم بروتين متخصص بضخ البروتونات إلى الليزوزومات لتكوين هذه الحموضة. ومع ذلك، فإن الحفاظ على التوازن الصحيح يتطلب بروتينات إضافية مدمجة في الغشاء الليزوزومي. تسلط الدراسة الضوء على TMEM175 باعتباره لاعبًا رئيسيًا في ضبط هذا التوازن.

ويعتقد الباحثون أن TMEM175 يساعد في الحفاظ على مستوى الحموضة المثالي في الخلايا السليمة، مما يسمح بمضي عملية تحلل النفايات بكفاءة. عندما تعطل الطفرات هذه القناة، يضعف تنظيم الرقم الهيدروجيني. ونتيجة لذلك، لا تتحلل البروتينات بشكل صحيح، مما قد يؤدي إلى موت الخلايا العصبية. وقد ربطت الأبحاث السابقة المشاكل في وظيفة الليزوزومات بالشيخوخة والأمراض العصبية مثل مرض باركنسون. يقول الدكتور أوليفر راوه: “تثبت دراستنا أن القناة الأيونية TMEM175 تلعب دورًا حاسمًا هنا”.

قناة TMEM175 الأيونية تنقل البوتاسيوم والبروتونات

لسنوات، لم يكن العلماء متأكدين من مكان وجود TMEM175 في الخلايا أو ما يفعله بالفعل. يعكس اسمه البسيط، الذي يرمز إلى بروتين الغشاء 175، مدى قلة المعلومات التي كانت معروفة في البداية. مع مرور الوقت، زاد الاهتمام بـ TMEM175 حيث ربطته الأدلة بالأمراض التنكسية العصبية، وخاصة مرض باركنسون.

أكد الباحثون في النهاية أن TMEM175 هي قناة أيونية تحرك الجزيئات المشحونة عبر الغشاء الليزوزومي. ومع ذلك، كان هناك جدل مستمر حول ما إذا كان ينقل بشكل رئيسي أيونات البوتاسيوم أو البروتونات، وكيف تؤثر هذه الحركات على وظيفة الخلية في كل من الحالات الصحية والمرضية.

مستشعر الرقم الهيدروجيني الذي يضبط تدفق البروتون

يقول الدكتور أوليفر راوه، الذي انتقل من جامعة دارمشتات التقنية إلى H-BRS للعمل في التعاون البحثي CytoTransport: “لقد عملت على العديد من القنوات الأيونية، ويعتبر TMEM175 أغربها جميعًا على الإطلاق”. “عندما بدأنا المشروع منذ حوالي ست سنوات، كان من المفترض أن TMEM175 كانت قناة بوتاسيوم. وكانت وظيفتها غير معروفة تمامًا. لقد تمكنا الآن من إثبات أن TMEM175 لا يقوم فقط بتوصيل أيونات البوتاسيوم، ولكن أيضًا البروتونات، وبالتالي فهو يشارك بشكل مباشر في تنظيم الرقم الهيدروجيني – أي تركيز البروتون – في داخل الليزوزومات.”

يوضح كريستيان غريم، الخبير في التقنيات التي تقيس النشاط الكهربائي في الأغشية الليزوزومية: “تم إجراء معظم التجارب باستخدام طريقة مشبك التصحيح”. سمحت هذه الطريقة للفريق بتحليل كيفية تصرف القناة في ظل ظروف مختلفة. تظهر نتائجهم أن TMEM175 يمكنه اكتشاف متى تصل الحموضة إلى مستوى حرج وضبط تدفق البروتونات وفقًا لذلك.

يقول المؤلفون: “تخلق النتائج التي توصلنا إليها أساسًا مهمًا لفهم أفضل للعمليات الوظيفية في الليزوزومات ووظيفة قناة TMEM175، والتي كانت محل نزاع قبل الآن”. “في الوقت نفسه، تقدم رؤيتنا حول البروتين TMEM175 بنية مستهدفة واعدة لتطوير الأدوية لعلاج أو الوقاية من الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض باركنسون.”

المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily

تفتح هذه النتائج آفاقًا جديدة لفهم أفضل لمرض باركنسون وتطوير علاجات فعالة.