شکستن کد سلولی : بینش جدید در مورد درمان بیماری ها

شکستن کد سلولی : بینش جدید در مورد درمان بیماری ها – رویکرد تیم محققین نقش مهمی را که توسط یک آنزیم خاص در فرآیند تا شدن بازی می‌کند، نشان می‌دهد.

در حالی که ما اغلب بیماری‌ها را ناشی از اجسام خارجی – باکتری‌ها یا ویروس‌ها می‌دانیم – صدها بیماری وجود دارد که انسان را تحت تأثیر قرار می‌دهد که ناشی از خطا در تولید سلولی پروتئین‌های آن است.

 تیمی از محققان به سرپرستی دانشگاه ماساچوست آمهرست اخیراً از قدرت فناوری پیشرفته، از جمله تکنیکی نوآورانه به نام گلیکو پروتئومیکس، برای باز کردن کد مبتنی بر کربوهیدرات استفاده کرده اند که بر نحوه شکل گیری دسته های خاصی از پروتئین ها به شکل های پیچیده لازم برای کنترل آن ها کمک می کند.

کشف اسرار Serpins

این تحقیق که در مجله Molecular Cell منتشر شده است ، اعضای خانواده ای از پروتئین ها به نام سرپین ها را بررسی می کند که در تعدادی از بیماری ها نقش دارند.

 این تحقیق اولین تحقیقی است که چگونگی محل و ترکیب کربوهیدرات های متصل به سرپین ها را بررسی می کند که به درستی تا شدن آنها را تضمین می کند.

 بیماری‌های جدی – از آمفیزم و فیبروز کیستیک گرفته تا بیماری آلزایمر – زمانی ایجاد می‌شوند که نظارت سلولی بر تاخوردگی پروتئین به‌هم بخورد.

 شناسایی کد گلیکو مسئول تا کردن و کنترل کیفیت با وفاداری بالا می‌تواند روشی امیدوارکننده برای درمان‌های دارویی برای هدف قرار دادن بسیاری از بیماری‌ها باشد.

DNA و فراتر از آن: درک تاخوردگی پروتئین

دانشمندان زمانی فکر می کردند که رمز واحد حاکم بر زندگی DNA است ، و همه چیز بر اساس نحوه ترکیب و ترکیب چهار بلوک سازنده DNA – A، C، G و T – اداره می شود.

 اما در دهه‌های اخیر، مشخص شده است که کدهای دیگری نیز در کار هستند، به ویژه در ساخت پروتئین‌های ترشح شده و پیچیده‌ای که در کارخانه پروتئین سلول انسانی، شبکه آندوپلاسمی (ER)، محفظه‌ای محصور در غشاء ایجاد می‌شوند. تا شدن پروتئین آغاز می شود.

تقریباً 7000 پروتئین مختلف – یک سوم کل پروتئین های بدن انسان – در ER بالغ می شوند.

 پروتئین‌های ترشح‌شده – که مجموعاً به عنوان «سکرتوم» شناخته می‌شوند – مسئول همه چیز از آنزیم‌های بدن ما گرفته تا سیستم‌های ایمنی و گوارشی آن هستند و باید برای عملکرد طبیعی بدن انسان به درستی تشکیل شوند.

نقش Chaperones در تا کردن پروتئین

مولکول‌های ویژه‌ای به نام «چاپرون» به تا کردن پروتئین به شکل نهایی کمک می‌کنند.

 آنها همچنین به شناسایی پروتئین هایی که به درستی تا نشده اند کمک می کنند، به آنها کمک بیشتری در تا کردن مجدد می دهند، یا اگر ناامیدکننده به اشتباه تا شوند، قبل از ایجاد آسیب، آنها را برای تخریب هدف قرار می دهند.

 با این حال، خود سیستم همراه، که بخشی از بخش کنترل کیفیت سلول را تشکیل می‌دهد، گاهی اوقات از کار می‌افتد، و زمانی که انجام می‌شود، نتایج می‌تواند برای سلامتی ما فاجعه‌بار باشد.

اکتشافات پیشگام در گلیکوپروتئومیکس

کشف سیستم چاپرون مبتنی بر کربوهیدرات در اورژانس به دلیل کار پیشگامی بود که دانیل هبرت، استاد بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی در UMass Amherst و یکی از نویسندگان ارشد مقاله، به عنوان یک محقق فوق دکترا در دهه 1990 آغاز کرد.

 هبرت می‌گوید: «ابزارهایی که اکنون در اختیار داریم، از جمله گلیکوپروتئومیکس و طیف‌سنجی جرمی در مؤسسه علوم کاربردی UMass Amherst، به ما اجازه می‌دهند به سؤالاتی که بیش از 25 سال باز مانده‌اند پاسخ دهیم.

 نویسنده اصلی این مقاله جدید، کوین گوای، کارهایی را انجام می‌دهد که من در ابتدای شروع کار فقط می‌توانستم رویای آن‌ها را داشته باشم.

یکی از مهم‌ترین این سؤالات بی‌پاسخ این است: از کجا می‌دانند که 7000 پروتئین اریگامی‌ مانند به درستی تا شده‌اند؟

نوآوری در درک کنترل کیفیت پروتئین

اکنون می دانیم که پاسخ شامل یک آنزیم «دروازه بان ER» به نام UGGT و مجموعه ای از برچسب های کربوهیدراتی به نام N-گلیکان است که به مکان های خاصی در توالی اسید آمینه پروتئین مرتبط هستند .

گوای که در حال اتمام دکترای خود است. در برنامه زیست شناسی سلولی مولکولی در UMass Amherst، بر دو پروتئین خاص پستانداران، معروف به آلفا-1 آنتی تریپسین و آنتی ترومبین متمرکز شد.

 او و همکارانش با استفاده از سلول‌های ویرایش‌شده توسط CRISPR، شبکه ER chaperone را تغییر دادند تا تعیین کنند چگونه حضور و مکان N-گلیکان‌ها بر تاخوردگی پروتئین تأثیر می‌گذارد.

 آن‌ها مشاهده کردند که انواع بیماری توسط دروازه‌بان ER UGGT شناسایی شد و به منظور بررسی دقیق‌تر، تعدادی از تکنیک‌های ابتکاری گلیکوپروتئومیک را با استفاده از طیف‌سنجی جرمی توسعه دادند تا بفهمند چه اتفاقی برای گلیکان‌هایی می‌افتد که سطح پروتئین‌ها را مطالعه می‌کنند.

چیزی که آنها کشف کردند این بود که آنزیم UGGT پروتئین ها را با قندهایی که در موقعیت های خاص قرار داده شده اند به اشتباه تا شده است.

 این نوعی کد است که مأموران می‌توانند آن را بخوانند تا دقیقاً مشخص کنند که فرآیند تا کردن دقیقاً کجا اشتباه بوده و چگونه آن را تعمیر کنند.

مفاهیم و جهت گیری های آینده

گوای می‌گوید: «این اولین باری است که می‌توانیم ببینیم UGGT برای کنترل کیفیت، قند را روی پروتئین‌های ساخته شده در سلول‌های انسانی قرار می‌دهد.

 ما اکنون بستری برای گسترش درک خود از نحوه ارسال پروتئین برای مراحل کنترل کیفیت بیشتر داریم و کار ما نشان می‌دهد که UGGT یک راه امیدوارکننده برای تحقیقات هدفمند دارودرمانی است.

لیلا گیراش، استاد برجسته بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی در UMass Amherst و یکی از نویسندگان همکار مقاله، می‌گوید: «آنچه در مورد این تحقیق بسیار هیجان‌انگیز است، کشف این است که گلیکان‌ها به عنوان کدی برای تا شدن پروتئین در اورژانس عمل می‌کنند.

 کشف نقشی که UGGT ایفا می‌کند، دری را برای پیشرفت‌های آینده در درک و در نهایت درمان صدها بیماری که از پروتئین‌های نادرست به وجود می‌آیند، باز می‌کند.

شکستن کد سلولی : بینش جدید در مورد درمان بیماری ها

مهندس حمید تدینی: نویسنده و وبلاگ نویس مشهور، متخصص در زبان برنامه نویسی و هوش مصنوعی و ساکن آلمان است. مقالات روشنگر او به پیچیدگی های این زمینه ها می پردازد و به خوانندگان درک عمیقی از مفاهیم پیچیده فناوری ارائه می دهد. کار او به دلیل وضوح و دقت مشهور است.