اكتشاف آلية نقل جزيء فيتامين ب5 إلى الميتوكوندريا

تعتبر دراسة جديدة من جامعة ييل خطوة هامة لفهم كيفية نقل جزيء فيتامين ب5 إلى الميتوكوندريا ودوره الحيوي في صحة الخلايا.

العلماء يحلون لغز جزيء فيتامين ب5 الذي يزود خلايا الجسم بالطاقة

ينتج جسم الإنسان جزيئًا من فيتامين ب5 يلعب دورًا مركزيًا في عملية التمثيل الغذائي، وهي شبكة التفاعلات الكيميائية التي تحافظ على الخلايا حية وتعمل. إذا لم يتمكن الجسم من إنتاج هذا الجزيء بشكل صحيح، فقد تكون العواقب واسعة النطاق. يمكن أن تؤدي مشاكل إنتاجه إلى تعطيل العديد من أجهزة الأعضاء وترتبط بالعديد من الأمراض.

كيف تستورد الميتوكوندريا الإنزيم المساعد أ

لقد عرف العلماء أن معظم هذا الجزيء، الذي يسمى العامل المساعد الأساسي الإنزيم A (CoA)، موجود داخل الميتوكوندريا، وهي الهياكل الموجودة في الخلايا المسؤولة عن توليد الطاقة وإدارة عملية التمثيل الغذائي. في الواقع، ما يصل إلى 95% من CoA يتركز في الميتوكوندريا. ومع ذلك، لم يكن الباحثون متأكدين منذ فترة طويلة من كيفية وصول CoA فعليًا إلى مراكز الطاقة الخلوية هذه.

دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة ييل، نشرت في الأيض الطبيعي يكشف أن CoA يتم نقله إلى الميتوكوندريا من خلال آليات خلوية محددة. وحدد الفريق أيضًا أنظمة النقل المسؤولة عن نقل الجزيء إلى هذه الهياكل المنتجة للطاقة.

إن فهم هذه العملية يمكن أن يساعد العلماء في النهاية على تحديد متى وأين يجب أن تستهدف العلاجات الأمراض المرتبطة بخلل وظيفة CoA.

كان تحديد كيفية وصول CoA إلى الميتوكوندريا أمرًا صعبًا لأن الجزيء نادرًا ما يتواجد بمفرده داخل الخلايا. كعامل مساعد، يرتبط CoA بالعديد من الجزيئات الأخرى. عندما تتشكل هذه التركيبات، فإنها تنتج مركبات تعرف باسم اتحادات CoA، والتي لها هياكل كيميائية مختلفة.

“هذا يجعل هذا الأمر صعبًا للدراسة، للحصول على فهم شامل حول CoA،” كما يقول المؤلف الرئيسي هونغ ينغ شين، دكتوراه، أستاذ مشارك في علم وظائف الأعضاء الخلوية والجزيئية في كلية الطب بجامعة ييل وعضو في معهد بيولوجيا الأنظمة في الحرم الغربي بجامعة ييل.

للتغلب على هذه العقبة، طور مختبر شين استراتيجية جديدة لتحليل النطاق الكامل لمقترنات CoA في الخلايا. وتعتمد الطريقة على قياس الطيف الكتلي، وهي تقنية تسمح للعلماء باكتشاف وقياس الجزيئات المختلفة بدقة عالية.

باستخدام هذا النهج، حدد الفريق 33 نوعًا من اتحادات CoA عبر الخلايا الكاملة و23 نوعًا على وجه التحديد داخل الميتوكوندريا.

وكان السؤال التالي هو ما إذا كانت اتحادات CoA الموجودة داخل الميتوكوندريا قد تم إنتاجها هناك أم تم نقلها من مكان آخر في الخلية.

قدمت تجارب أخرى فكرة مهمة. يقع الإنزيم اللازم لإنتاج CoA بشكل رئيسي خارج الميتوكوندريا. بالإضافة إلى ذلك، عندما أنشأ الباحثون خلايا تفتقر إلى الناقلات الجزيئية المسؤولة عن تحريك CoA، انخفضت كمية CoA داخل الميتوكوندريا بشكل كبير.

يقول شين: “تدعم هذه النتائج بقوة فكرة استيراد CoA إلى الميتوكوندريا، وهذه الناقلات مطلوبة لتحقيق ذلك”.

لماذا الإنزيم المساعد مهم للمرض

تعمل هذه النتائج على تحسين فهم العلماء لكيفية عمل CoA وكيفية توصيلها إلى الأماكن التي تشتد الحاجة إليها. توفر هذه المعرفة أيضًا نظرة ثاقبة حول كيفية تسبب الاضطرابات في هذه العملية في الإصابة بالأمراض.

على سبيل المثال، تم ربط الطفرات في الجينات التي تنتج ناقلات CoA باعتلال العضلات الدماغي، وهي حالة قد تنطوي على تأخر في النمو والصرع وانخفاض قوة العضلات. كما ارتبطت الطفرات في الإنزيمات التي تساعد على إنتاج CoA بأمراض التنكس العصبي.

تدرس شين وزملاؤها الآن كيفية تنظيم مستويات CoA داخل الميتوكوندريا في أنواع معينة من الخلايا مثل الخلايا العصبية. إنهم يريدون أيضًا معرفة كيف يمكن للمشاكل المتعلقة بهذا التنظيم أن تساهم في الإصابة بالمرض.

تقول شين: “في سياق اضطرابات الدماغ، مثل التنكس العصبي والاضطرابات النفسية، هناك فكرة ناشئة مفادها أن التمثيل الغذائي غير المنظم للميتوكوندريا هو أحد العوامل المساهمة”. وتشير شين إلى أن اهتمامها بالمغذيات الدقيقة مثل فيتامين ب5 هو جزء من تاريخ طويل في جامعة ييل في دراسة التمثيل الغذائي يمتد لأكثر من قرن من الزمان إلى لافاييت مندل، دكتوراه، أستاذ الكيمياء الفسيولوجية السابق الذي شملت اكتشافاته فيتامين أ وفيتامين ب المركب في منتصف العقد الأول من القرن العشرين.

“نأمل أن نساهم في هذا الإرث ومن خلال فهمنا العميق لعملية التمثيل الغذائي الخلوي، نأمل أن نتمكن من تقديم اتجاهات جديدة لتشخيص هذه الأمراض وربما علاجها في المستقبل.”

تم دعم البحث المذكور في هذا المقال الإخباري من قبل المعاهد الوطنية للصحة (جائزة R35GM150619) وجامعة ييل. المحتوى هو وحده مسؤولية المؤلفين ولا يمثل بالضرورة وجهات النظر الرسمية للمعاهد الوطنية للصحة. تم تقديم دعم إضافي من قبل مؤسسة 1907، ومؤسسة ريتا ألين، وزمالة كلينجنشتاين سيمونز.

المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily

تعد هذه الاكتشافات بمثابة أساس لتطوير علاجات جديدة للأمراض المرتبطة بخلل وظيفة جزيء فيتامين ب5.