همستر طلایی راز ژنتیکی خواب زمستانی را فاش می‌کند

به گزارش مجله خبری نگار، نشان داده شده است که دمای بدن زیر ۱۰ درجه سانتیگراد به سرعت برای انسان و بسیاری از پستانداران دیگر کشنده است، زیرا استرس سرمای طولانی مدت باعث ایجاد رادیکال‌های آزاد مضر در سلول ها، به ویژه رادیکال‌های پراکسید لیپید می‌شود که منجر به مرگ سلولی و نارسایی اندام‌ها می‌شود. اما برخی از گونه‌های پستانداران می‌توانند با خواب زمستانی از تنش سرما جان سالم به در ببرند.

خواب زمستانی در بسیاری از پستانداران کوچک شامل چرخه‌هایی از روز‌ها تا هفته‌ها بی حالی عمیق است، زیرا حیوانات از حرکت باز می‌ایستند و دمای بدن آنها به سطوح بسیار پایینی کاهش می‌یابد که با دوره‌های کوتاهی از دمای طبیعی بدن و فعالیت همراه است.

اکنون، مطالعه‌ای به رهبری دانشیار Masamitsu Son و پروفسور Yoshifumi Yamaguchi از دانشگاه هوکایدو در ژاپن، یک ژن کلیدی را شناسایی کرده است که به همستر‌های سوری (همستر طلایی، Mesocricetus auratus) کمک می‌کند تا از مرگ سلولی ناشی از سرما جلوگیری کنند.

برای شناسایی این ژن، دانشمندان ابتدا سلول‌های سرطانی انسانی حساس به سرما را مهندسی کردند تا ژن‌های سلول‌های همستر مقاوم در برابر سرما را حمل کنند و سپس سلول‌های انسانی را در معرض عود طولانی مدت سرما و گرم شدن مجدد ناشی از سرما قرار دادند.

با تجزیه و تحلیل ژنوم سلول‌های انسانی که از قرار گرفتن در معرض استرس سرما و گرمایش مجدد جان سالم به در بردند، این تیم توانست ژن‌های همستر را که در ژنوم سلول‌های انسانی ادغام شده اند شناسایی کرده و آنها را قادر به زنده ماندن در سرما کنند.

تجزیه و تحلیل یک نامزد بالقوه را نشان داد: ژنی که گلوتاتیون پراکسیداز ۴ (GPX۴) را کد می‌کند، عضوی از خانواده پروتئین‌هایی که قبلا برای کاهش اثر گونه‌های اکسیژن فعال در سلول‌های پستانداران شناخته شده است.

هنگامی که فعالیت این ژن در سلول‌های همستر سرکوب شد، یا با مهندسی یک نسخه از آن یا با سرکوب شیمیایی فعالیت آن، سلول‌ها تنها قادر به زنده ماندن در دوره‌های کوتاه‌تر قرار گرفتن در معرض سرمای شدید - دو روز، به جای پنج روز - قبل از مرگ در اثر تجمع پراکسیداسیون لیپیدی بودند.

Gpx۴ در سلول‌های انسانی و سلول‌های همستر بیان می‌شود، اما فقط همستر‌ها می‌توانند به خواب زمستانی بروند، بنابراین تیم تحقیقاتی بررسی کردند که آیا gpx۴ و gpx۴ انسانی در همستر‌ها رفتار متفاوتی دارند یا خیر.

جالب اینجاست که آنها دریافتند که پروتئین Gpx۴ انسانی همچنین می‌تواند در صورت بیان بیش از حد در سلول‌های انسانی، از سرما محافظت کند.

دکتر سان می‌گوید: "این سوال همچنان باز است که چرا سلول‌های غیر کاروتید بیشتر از سلول‌های کاروتید مستعد استرس سرما هستند، حتی اگر سطح بیان GPX۴ قابل مقایسه باشد. "

این یافته‌ها اولین قدم برای درک نهایی رمز و راز چگونگی خواب زمستانی برخی از پستانداران در سرمای شدید است.

این کشف می‌تواند کاربرد‌های بالقوه‌ای برای سلامت انسان داشته باشد، مانند بهبود حفظ طولانی مدت اعضای بدن برای پیوند با استفاده از دمای پایین، یا استفاده از هیپوترمی به عنوان یک ابزار درمانی.

این یافته‌ها در مجله Cell Death and Disease منتشر شده است.

منبع: eurekalert