نگاه تازه‌ای به نیروگاه سلول‌ها با این کشف جدید!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،پژوهشگران موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) موفق شدند مدلی چند دهه‌ای در زیست‌شناسی سلولی را به چالش بکشند. بر اساس یافته‌های جدید بخشی از پروتئین‌های میتوکندری در همان زمان سنتز و روی ریبوزوم‌ها به درون این اندامک وارد می‌شوند؛ فرآیندی که برخلاف تصور رایج، به‌شدت تحت‌تأثیر سازوکار‌های تاخوردگی پروتئین‌ها قرار دارد.

به گزارش sciencedaily، میتوکندری‌ها که به‌عنوان نیروگاه‌های سلول شناخته می‌شوند ATP ـ منبع اصلی انرژی فعالیت‌های سلولی ـ را تولید می‌کنند. این اندامک‌ها بیش از یک میلیارد سال پیش در نتیجه همزیستی یک سلول باستانی آرکئا با یک باکتری شکل گرفتند و در روند تکامل بیشتر ژن‌های خود را به سلول میزبان منتقل کردند. به همین دلیل، بسیاری از پروتئین‌های میتوکندری در خارج از آن و توسط ریبوزوم‌های سیتوزول ساخته می‌شوند و سپس باید وارد میتوکندری شوند.

چالش با مدل سنتی

مدل کلاسیک در زیست‌شناسی سلولی معتقد بود پروتئین‌های میتوکندری تنها پس از تکمیل فرایند ترجمه وارد این اندامک می‌شوند. اما تیم تحقیقاتی به سرپرستی شو-او شان، استاد شیمی در کلتک، نشان داد که حدود ۲۰ درصد از پروتئین‌های میتوکندری به‌صورت هم‌زمان با سنتز (cotranslational) وارد میتوکندری می‌شوند. این یافته که در نشریه Cell منتشر شده است، نشان می‌دهد ورود پروتئین‌ها به میتوکندری پیچیده‌تر و چندلایه‌تر از آن چیزی است که پیش‌تر تصور می‌شد.

پروتئین‌های پیچیده و دشوار برای تاخوردگی

نتایج پژوهش حاکی از آن است که پروتئین‌هایی که هم‌زمان با سنتز وارد میتوکندری می‌شوند، غالباً از نظر ساختاری بزرگ و پیچیده هستند. این پروتئین‌ها برای دستیابی به شکل سه‌بعدی صحیح نیازمند برقراری پیوند‌هایی میان بخش‌هایی از زنجیره هستند که در توالی آمینواسیدی فاصله زیادی از هم دارند. اگر این پروتئین‌های بزرگ ابتدا به‌طور کامل در سیتوزول ساخته شوند احتمال گیرکردن در ساختار‌های نادرست و مسدود کردن کانال‌های غشای میتوکندری وجود دارد. به همین دلیل، سیستم سلولی ورود زودهنگام این پروتئین‌ها به میتوکندری را ترجیح می‌دهد.

سیگنال‌های مولکولی و توالی‌های هدفمند

پژوهشگران دریافتند تقریباً همه این پروتئین‌ها دارای توالی هدفمند میتوکندری هستند؛ نشانه‌ای مولکولی که مسیر آنها به سوی میتوکندری را مشخص می‌کند. با این حال، وجود این توالی به‌تنهایی برای انتقال زودهنگام کافی نیست. عامل تعیین‌کننده، نخستین دومین بزرگ پروتئینی (واحد ساختاری قابل‌تا شدن) است که هنگام سنتز از ریبوزوم بیرون می‌آید. این دومین نقش کد فعال‌سازی را بازی می‌کند تا سیگنال هدفمند، کارایی لازم برای ورود زودهنگام را پیدا کند.

به گفته پژوهشگران، حتی انتقال این دومین‌ها به پروتئین‌های دیگری که به‌طور معمول پس از ترجمه وارد میتوکندری می‌شوند، باعث تغییر مسیر آنها و ورود هم‌زمان در حین سنتز شد.

اهمیت یافته‌های جدید

این کشف نه‌تنها درک دانشمندان از مکانیزم‌های سلولی را دگرگون می‌کند، بلکه می‌تواند به‌عنوان زمینه‌ای برای توسعه راهکار‌های درمانی در آینده نیز مورد استفاده قرار گیرد. به گفته اعضای تیم کشف جزئیات بیشتر درباره این مسیر پیچیده می‌تواند کلید درک علت تکامل چنین سامانه پیشرفته‌ای در سلول‌ها و همچنین راهی برای دست‌کاری زمان ورود پروتئین‌ها به میتوکندری باشد.