به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، محققان برای اولین بار یک مکانیسم مولکولی منحصر به فرد از مراحل اولیه مرگ برنامه ریزی شده سلولی یا آپوپتوز را مشخص کردند، فرآیندی که نقش مهمی در پیشگیری از سرطان دارد. این مطالعه که به تازگی در نشریه Science Advances منتشر شده است، توسط دکتر لوک کلیفتون در موسسه STFC نوترون و مرکز ISIS در آکسفوردشایر، همراه با پروفسور گرهارد گروبنر در دانشگاه اومئو و همکارانش در اروپا، در کشور سوئد رهبری شد. این جدیدترین مورد از مجموعه همکاری‌های تحقیقاتی این تیم است که پروتئین‌های سلولی مسئول آپوپتوز را بررسی می‌کند. آپوپتوز یک فرآیند است که برای زندگی انسان ضروری است و اختلال آن می تواند باعث رشد سلول‌های سرطانی شود که به درمان پاسخ ندهند. در سلول‌های سالم،  این فرآیند توسط دو پروتئین با نقش‌های متضاد به نامهای Bax و Bcl -2 تنظیم می‌شود. Bax، پروتئین محلول مسئول پاکسازی سلول‌های قدیمی یا بیمار است و هنگامی که فعال می‌شود، غشای میتوکندری سلول را سوراخ می‌کند تا منافذی ایجاد کند که باعث مرگ برنامه ریزی شده سلولی می‌شود. این فرآیند می‌تواند با Bcl-2، که در غشای میتوکندری تعبیه شده است، جبران شود، جایی که با گرفتن و جداسازی پروتئین‌های Bax از مرگ نابهنگام سلول جلوگیری می‌کند. در سلول‌های سرطانی، پروتئین بقای Bcl-2 بیش از حد تولید می‌شود که منجر به تکثیر سلولی مهار نشده می‌شود. با این حال، در حالی که این فرآیند از مدت‌ها پیش برای توسعه سرطان مهم شناخته شده است، نقش دقیق Bax وغشای میتوکندریایی در آپوپتوز تاکنون نامشخص بوده است.

بازتاب سنجی نوترونی

دکتر لوک کلیفتون، دانشمند نوترون در مرکز STFC و نویسنده همکار در این مطالعه، توضیح می‌دهد: " این کار هم دانش ما را در مورد فرآیندهای سلولی بنیادی پستانداران ارتقا داده و هم فرصت های هیجان انگیزی را برای تحقیقات آینده باز کرده است. درک اینکه وقتی سلول‌ها به درستی کار می‌کنند چگونه به نظر می‌رسند، یک گام مهم برای درک اینکه چه چیزی در سلول‌های سرطانی اشتباه می‌کند است، بنابراین این کار می‌تواند درهایی را به روی درمان‌های احتمالی باز کند." این تیم از تکنیکی به نام بازتاب سنجی نوترونی (که با استفاده از ابزارهای پیشرفته ITS Surf و Offspec انجام شد) استفاده کردند که آن‌ها را قادر به مطالعه نحوه تعامل با لیپیدها در غشای میتوکندریایی کرد. این کار براساس مطالعات قبلی آن‌ها در مورد Bcl-2 متصل به غشا برنامه ریزی شده است. با استفاده از بازتاب سنجی نوترونی بر روی SURF و OFFSPEC، آن‌ها توانستند در زمان واقعی نحوه تعامل پروتئین با لیپیدهای موجود در غشای میتوکندری را در مراحل اولیه آپوپتوز مطالعه کنند.

خوشه‌های لیپید-Bax

 آن‌ها با استفاده از برچسب گذاری دوتریوم-ایزوتوپ، برای اولین بار تعیین کردند که وقتی Bax منافذی ایجاد می‌کند، لیپیدها را از غشای میتوکندری استخراج می‌کند تا خوشه‌های لیپید-Bax را روی سطح میتوکندری تشکیل دهد. آن‌ها با استفاده از بازتاب سنجی نوترونی حل شده با زمان در ترکیب با طیف سنجی مادون قرمز سطحی در آزمایشگاه زیستی ISIS، آن‌ها توانستند ببینند که این ایجاد منافذ در دو مرحله رخ داده است. جذب سریع اولیه Bax بر روی سطح غشای میتوکندریایی با تشکیل منافذ تخریب کننده غشاء و خوشه‌های لیپیدی- Baxدنبال شد که به طور همزمان اتفاق افتاد. این فرآیند کندتر ایجاد منافذ در مقیاس‌های زمانی چند ساعته اتفاق افتاد که با مرگ سلولی در داخل بدن قابل مقایسه است.این اولین باری است که دانشمندان شواهد مستقیمی از دخالت لیپیدهای میتوکندریایی در جریان اختلال غشایی در مرگ سلولی ناشی از پروتئین‌های Bax پیدا می‌کنند. دکتر لوک کلیفتون ادامه می‌دهد: " تا جایی که ما می‌توانیم بگوییم، مکانیسمی که توسط Bax باعث مرگ سلولی می‌شود قبلاً دیده نشده بود. هنگامی که بیشتر در مورد تعامل بین Bax و Bcl-2 و چگونگی ارتباط آن‌ها با این مکانیسم بدانیم، تصویر کامل تری از فرآیندی که برای زندگی انسان اساسی است، خواهیم داشت.  این کار واقعاً توانایی‌های بازتاب سنجی نوترونی را در مطالعات ساختاری بر روی بیوشیمی غشاء نشان می‌دهد. این یافته بر اساس مطالعات قبلی توسط این تیم در مورد مکانیسم مولکولی Bcl-2 متصل به غشاء است تا درک کامل تری از مراحل اولیه آپوپتوز ارائه دهد. تحقیقات آینده برنامه ریزی شده است تا مکانیسم مولکولی آپوپتوز را بیشتر روشن کند و به طور خاص، تعامل بین Bax و Bcl-2 را مشخص کند. امید می‌رود که این امر بینش‌هایی را به همراه داشته باشد که راه‌های جدیدی از تحقیقات را برای توسعه درک ما از فرایندهای سلولی لازم برای زندگی انسان باز کند.

 پروفسور گرهارد گروبنر، دانشمند دانشگاه اومئو و نویسنده همکار در این مطالعه گفت: " یافته‌های منحصربه‌فرد یافت شده در مطالعه نه تنها تأثیر قابل‌توجهی در زمینه تحقیقات آپوپتوز خواهد داشت، بلکه دروازه‌هایی را برای کشف Bax و بستگانش به‌عنوان اهداف جالب در درمان سرطان، مانند تنظیم پتانسیل کشتن سلول‌ها، باز خواهد کرد."

پایان مطلب./