پیام های مخفی در الگوهای پروتئین مکانیزم جدیدی برای تنظیم کردن فعالیت سلولهای بنیادی کشف شد

دانشمندانی از مرکز تحقیقات سرطان آلمان(DKFZ) و موسسه فناوری سلول های بنیادی و پزشکی آزمایشگاهی هایدلبرگ(HI_STEM) و موسسه ماکس پلانک در فرایبرگ، یک مکانیزم کنترلی جدیدی را که سلول های بنیادی را قادر می سازد تا فعالیت خود را در شرایط بحرانی وفق دهند، شناسایی کرده اند. برای این منظور، سلول های بنیادی به طور همزمان، الگوهای ساختاری را برای صدها پروتئین که در رونوشت ژن کد گذاری شده اند، تغییر می دهند. در این روش، آنها میزان پروتئین تولید شده را کنترل کرده و همچنین می توانند فرآیند شکل دهی ایزوفرم های پروتئین به خصوصی را کنترل کنند. اگر این مکانیزم غیر فعال شود، سلول های بنیادی توانایی خود_ ترمیمی شان را از دست داده و قادر نخواهند بود تا به پیامهای خطر یا التهاب واکنش کافی نشان دهند.
مولکولهای RNA پیام رسان(mRNAs)_ رونوشت ژنها_ به عنوان الگو برای ساختن پروتئین ها، ارائه می شوند. در همه ارگانیسم های پیچیده، سلول یک زنجیره بلند [شامل] نوکلئوتید های آدنین_ اصطلاحا دنبالهpoly(A)_ را به انتهای عقبی رونوشت ها در فرآیندی که به عنوان پلی آدنیلاسیون(polyadenylation) شناخته شده است، متصل می کند. طول و موقعیت این زنجیره از ارگانیسمی به ارگانیسم دیگر تفاوت می کند و برای رسیدن به پایدارسازی مولکول RNA استفاده می شود.
الگوهای مختلف پیام رسانی به آنزیم های شرکت کننده ، ناحیه ای که زنجیره ی poly(A) به رونوشت متصل شده است را نشان می دهند. این همیشه در ناحیه یکسان از mRNA اتفاق نمی افتد. استفاده بخصوص از این نواحی بعنوان، “پلی آدنیلاسیون متناوب” شناخته می شود. این مکانیزم، طول به اصطلاح انتهای ‘۳ ترجمه نشده mRNA، ناحیه ای که حاوی اطلاعاتی ورای توالی پروتئین است را تحت تاثیر قرار می دهد. این ناحیه ‘۳ ترجمه نشده، خصوصاً برای پایداری، موضعی کردن و بهینه سازی[فعالیت پروتئین] رونوشت هایی که به پروتئین بیان می شوند، مهم است.
پیا سامر کمپ، سرپرست مولفان تحقیق_ اجرا شده توسط DKFZ و HI_STEM می گوید:
” فقط اخیرا شناخته شده که بعضی انواع سلول ها از این مکانیزم برای کنترل اینکه چه مقدار پروتئین به ازای هر رونوشت تولید می شود و اینکه کدام ایزوفرم باید بیان شود، استفاده می کنند.”
با بکار بردن یک روش تازه توالی یابی، دانشمندان قادر شدند تا ژنهای بسیاری را که برای توسعه سلول های بنیادی مورد نیاز هستند و به وسیله پلی آدنیلاسیون متناوب در طول تمایز یا در پاسخ به التهاب تنظیم می شوند را شناسایی کنند. اینها شامل آنزیم متابولیک مرکزی_گلوتامیناز هستند که می تواند در دو ایزوفرم فعال ایجاد شوند. همانطور که محققان دریافتند، فعال سازی سلول های بنیادی خون، منجر به تغییر حالت ایزوفرم گلوتامیناز از حالت ” کمتر فعال” به “بیشتر فعال” می شود.این تغییر به واسطه پلی آدنیلاسیون متناوب هماهنگ شده است.
نینا کابِزاس_والنشید، کمک سرپرست تحقیق در MPI در فریبرگ توضیح می دهد:
تنها این سوویچ ایزوفرم، سلول های بنیادی را قادر می سازد تا تمام مسیر های متابولیکی را با توجه به نیازهایشان وفق دهند. این شامل افزایش های سریعی در فعالیت می شود که در عفونت ها یا التهابات مورد نیاز هستند.
اندرس ترامپ، مدیر HI_STEM gGmbH در DKFZ و مولف ارشد این تحقیق توضیح می دهد :
با پلی آدنیلاسیون متناوب، ما اکنون یک سطح کنترل دیگر را کشف کرده ایم که سلول های بنیادی با استفاده از آن فرآیندهای مورد نیاز را تنظیم می کنند. ما اکنون می خواهیم اطلاعات بیشتری را بررسی کنیم که آیا سلول های سرطانی بنیادی از این مکانیزم برای مقاصد خود در لوکومیاها(سرطان خون) هم استفاده می کنند[یا نه].
ما امیدواریم این روش، راه های جدیدی برای نبرد با این بیماری برای ما به ارمغان آورد.