تعادل پروتئین در سلول های بدن انسان

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، سلول های بدن انسان باید تعادل پروتئینی خود را با شرایط خاصی مانند در دسترس بودن آهن یا عفونت تطبیق دهند. این سازگاری ها از طریق فرآیند پیچیده ای اتفاق می افتند که در آن پروتئین هایی که دیگر مورد نیاز نیستند یا سمی هستند، با چسباندن پروتئین کوچکی به نام یوبی کویتین به آنها برچسب گذاری می شوند تا از بین بروند. این علامت گذاری پروتئین برای تخریب با برچسب زدن با یوبیکوئیتین توسط Cullin-RING Ligases یا به اختصار (CRL )انجام می شود. بنابراین، CRL ها را می توان به عنوان (نابودکننده) مولکول های پروتئین خاص در نظر گرفت.

به طور کلی، CRL ها بزرگترین مجموعه ماشین های برچسب گذاری یوبیکوئیتین با بیش از 300 عضو هستند. محقق لوکاس هنبرگ توضیح می دهد: می توانید تصور کنید که 300 CRL مختلف درون یک سلول مانند ناوگانی از ناوشکن ها هستند که هر کدام می توانند روی هدف متفاوتی قفل شوند.

اگر سلولی در معرض افزایش آهن یا باکتری های عفونی قرار گیرد، پروتئین هایی که آهن را به سطوح سمی افزایش می دهند یا از پاسخ ایمنی برای درمان عفونت جلوگیری می کنند باید از بین بروند. چنین پروتئین هایی توسط ناوشکن های CRL مورد هدف قرار می گیرند.

ناوگان CRL ها اساساً در دریا که داخل سلول است حرکت می کنند و هر یک به طور جداگانه منتظر سیگنالی هستند که به آن نیاز است. هنگامی که سیگنال رخ می دهد، CRL مورد نیاز به طور موقت با اتصال پروتئین دیگری به نام NEDD8 روشن می شود. به محض اینکه عمل مخرب CRL دیگر مورد نیاز نباشد، CRL با حذف NEDD8 خاموش می شود.

محققان آزمایشگاه های برندا شولمن، موسسه بیوشیمی ماکس پلانک (MPI) و ساچدف سیدو، دانشگاه واترلو، اولین روش از یک روش دو مرحله ای را برای تشخیص اینکه کدام CRL ها به NEDD8 متصل هستند و در نتیجه روشن می شوند، توسعه داده اند.. این مطالعه در Nature Chemical Biology منتشر شده است.

این تیم یک آنتی بادی مصنوعی شناسایی ماشین های مولکولی CRL متصل به NEDD8 تولید کردند. محققان یک ساختار بلوری، اساساً یک عکس مولکولی سه بعدی، تعیین کردند که نشان می دهد چگونه آنتی بادی می تواند NEDD8 متصل به تقریباً همه CRL ها را ضبط کند، تنها زمانی که یک CRL روشن می شود تا امکان از بین بردن برچسب یوبیکوئیتین پروتئین ها فراهم شود. بنابراین، آنتی بادی مصنوعی یک کاوشگر مبتنی بر فعالیت یا یک (رادار مولکولی) است که می تواند تشخیص دهد کدام CRL ها برای برچسب زدن پروتئین های هدف خود برای تخریب فعال شده اند.

در مطالعه کنونی، نویسندگان می توانند تشخیص دهند که کدام CRL در پاسخ به آهن روشن می شود و کدام ها با علائم سلولی التهاب روشن می شوند. نویسندگان همچنین CRL هایی را مطالعه کردند که برای عملکرد داروهای به اصطلاح (تخریب کننده) روشن می شوند. داروهای تخریب کننده، درمان هایی هستند که باعث می شوند یک CRL پروتئین عامل بیماری را برای تخریب هدف قرار دهد. در حال حاضر، داروهای تخریب کننده برای درمان برخی سرطان ها استفاده می شود، اگرچه این مفهوم برای سایر بیماری ها در حال بررسی است.

روش جدید نشان داد که مقدار موجود CRLهای خاص در انواع مختلف سلول متفاوت است که بر اثربخشی داروهای تخریب کننده تأثیر می گذارد. هرچه تعداد بیشتری از (نابودگر) CRL از قبل در یک سلول روشن شده باشد، یک مولکول تجزیه کننده سریعتر می تواند باعث از بین رفتن پروتئین عامل بیماری شود.

محققان همچنین با آزمایشگاه پیتر موری در MPI بیوشیمی همکاری کردند تا CRL های فعال در سلول هایی به نام ماکروفاژها را مطالعه کنند. ماکروفاژها انواع خاصی از سلول ها هستند که سیستم ایمنی بدن ما برای عملکردهای درمانی مختلف به آنها متکی است. مقایسه مولکول های فعال CRL ماکروفاژهای تخصصی برای مبارزه با باکتری ها با مولکول های ماکروفاژهای متخصص برای بهبود زخم، تفاوت های واضحی را نشان داد که انواع سازگاری های مورد نیاز برای سلول های ماکروفاژ را برای انجام این عملکردهای بسیار متفاوت نشان می دهد.

یافته های این مطالعه نگاهی بی سابقه به عوامل دخیل در تغییرات دینامیکی تعادل پروتئین و دخالت آن ها در وضعیت های پاتوفیزیولوژیکی ارائه می دهد که ممکن است استفاده از CRL را در توسعه درمان های جدید در آینده راهنمایی کند.

ارائه شده توسط انجمن ماکس پلانک