به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، زیست شناسان ساختارشناس، تصاویری از کانال CALHM1 در نورون‌های انسانی ثبت کرده‌اند و بینش‌هایی در مورد عملکرد و ساختار آن به دست آورده‌اند. این تحقیق می‌تواند به درک نقش CALHM1 در بیماری آلزایمر و درک چشایی کمک کند و زمینه‌ایی را برای توسعه بالقوه دارو فراهم کند. محققان در آزمایشگاه کلد هاربر اسپرینگ تصاویر دقیقی از یک کانال عصبی به نام پروتئین تعدیل کننده هموستاز کلسیم 1 (CALHM1) تولید کرده‌اند که نقش مهمی‌در فرآیندهای فیزیولوژیکی مختلف از جمله درک طعم و احتمالاً تنظیم بیماری آلزایمر ایفا می‌کند. این تحقیق ساختار و عملکرد کانال CALHM1 را برجسته می‌کند و بر نقش فسفولیپیدها در تثبیت کانال تاکید می‌کند. این یافته‌ها پایه‌ای برای کاوش بیشتر در مورد نقش CALHM1 در سلامت انسان و پتانسیل آن به عنوان یک هدف دارویی ارائه می‌دهد.

نقش پروتئین CALHM1 در نورون‌ها

نورون‌های بدن انسان دارای منافذ ریز هستند که امکان عبور مولکول‌های ضروری را به داخل و خارج سلول‌های ما فراهم می‌کند. این کانال‌ها برای نورون‌ها برای انتقال سیگنال‌هایی که حرکت، شناخت و درک ما از جهان را تسهیل می‌کنند، حیاتی هستند. اخیراً، زیست‌شناسان ساختاری در آزمایشگاه کلد هاربر اسپرینگ (CSHL) تصاویر بی‌سابقه‌ای از یکی از بزرگ‌ترین منافذ موجود در نورون‌های انسانی، به نام پروتئین تعدیل‌کننده هموستاز کلسیم ۱ یا CALHM1 به دست آورده‌اند.

CALHM1 و بیماری آلزایمر

تعدیل کننده هموستاز کلسیم 1 (CALHM1)، یک کانال یونی غیر انتخابی وابسته به ولتاژ که به تازگی کشف شده است، توجه‌ها را به خاطر نقش خود در فعالیت نورونی و احساس چشایی جلب کرده است. فعال‌سازی کند وابسته به ولتاژ CALHM1 با کاهش غلظت Ca2+ خارج سلولی ([Ca2+]e) تسهیل می‌شود. مطالعات گذشته نشان می‌دهد که جهش در ژن CALHM1 ممکن است خطر ابتلا به بیماری آلزایمر را افزایش دهد. آخرین تحقیقات CSHL بینش جدیدی را در مورد نحوه عملکرد کانال CALHM1 در انسان و راه‌هایی که در آن می‌تواند مسدود شود ارائه می‌دهد.

وظایف CALHM1

پروفسور هیرو فوروکاوا از آزمایشگاه  CSHLو یوهانا سیرجانن محقق فوق دکترا، چندین سال را به مطالعه CALHM1 اختصاص داده‌اند که به نظر می‌رسد در طیف وسیعی از فرآیندهای فیزیولوژیکی نقش دارد. در زبان ما، CALHM1 به درک ما از مزه‌هایی مانند شیرین، ترش یا تلخ ‌کمک می‌کند. در مغز ما، ممکن است در تنظیم تجمع پروتئین تشکیل دهنده پلاک مرتبط با آلزایمر نقش داشته باشد. آلزایمر به عنوان یکی از بیماری‌های تاخوردگی اشتباه پروتئین (پروتئوپاتی) شناخته شده که بر اثر جمع‌شدن پروتئین‌های تاخورده آمیلوئید بتا در قالب پلاک‌های آمیلوئیدی و پروتئین‌های تاو در قالب توده‌های نوروفیبریلار در مغز ایجاد می‌شود.

ساختار و مقررات CALHM1

پروفسور فوروکاوا، سیرجانن و تیم آن‌ها از تکنیکی به نام میکروسکوپ کرایو الکترونی برای تولید تصاویر سه بعدی دقیق از کانال CALHM1 انسانی استفاده کردند. میکروسکوپ الکترونی عبوری کرایو (cryo-EM) یا کرایو، میکروسکوپی الکترونی است یک نوع از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) که در آن نمونه زیستی مورد مطالعه در برودت برابر با دمای تبرید (به طور کلی در دمای نیتروژن مایع) بررسی می‌شود و روز به روز بر اهمیت و ارزش این روش تصویر برداری زیست‌شناسی ساختاری افزوده می‌گردد. این تصاویر نشان می‌دهد که چگونه هشت نسخه از پروتئین CALHM1 با هم ترکیب می‌شوند تا کانال دایره‌ای را تشکیل ‌دهند. هر پروتئین دارای یک زائده انعطاف پذیر است که به داخل منافذ گسترش می‌یابد و به طور بالقوه باز و بسته شدن آن را مدیریت می‌کند، مشخصه ای که سیرجانن آن را با "شاخک‌های هشت پا" معادل می‌کند. میکروسکوپ الکترونی کریو نشان می‌دهد که کانال CALHM1  انسان دارای یک الگوی مونتاژ هشت پروتئینی است که مشابه آن در مرغ‌ها یافت می‌شود. محققان همچنین کشف کردند که مولکول‌های چربی و فسفولیپیدها، برای تثبیت و کنترل این کانال هشت بخشی بسیار مهم هستند. این چربی‌های مهم در تخم مرغ، غلات، گوشت بدون چربی و غذاهای دریایی به وفور یافت می‌شوند. علاوه بر این، تیم نشان داد که چگونه یک ماده شیمیایی که معمولاً توسط محققان برای مسدود کردن CALHM1 استفاده می‌شود، (روتونیوم) می‌تواند در کانال قرار گیرد، یافته‌ای که می‌تواند برای توسعه دارویی بالقوه با هدف قرار دادن CALHM1 مفید باشد.

مفاهیم آینده تحقیقات CALHM1

سیرجانن می‌گوید: " اگر به این فکر می‌کنید که آیا می‌توانیم درک طعم را کنترل کنیم یا بر این پروتئین تأثیر بگذاریم؟ اکنون یکی از مکان‌هایی را می‌شناسیم که می‌توانید فعالیت پروتئین را مسدود کنید. سیرجانن خاطرنشان می‌کند که کانال CALHM1 انسان بسیار شبیه نسخه‌ای است که او و فوروکاوا در سال 2020 در جوجه‌ها مطالعه کردند. با این حال، تعیین ساختار پروتئین انسانی از نظر فنی چالش برانگیزتر بود. اما، محققان موافقند، کسب درک عمیق تر از تأثیر کانال بر سلامت انسان بسیار مهم است. فوروکاوا می‌گوید: " سوالات بی‌پاسخ زیادی پیرامون CALHM1 وجود دارد. به عنوان مثال، چگونه مولکول حامل انرژی، ATP، از طریق این کانال از سلول‌ها فرار می‌کند؟ و آیا این می‌تواند پاسخ التهابی بدن را تحریک کند؟ گروه تحقیقاتی ما به کشف این ماشین مولکولی حیاتی برای درک بهتر عملکرد کانال CALHM1 ادامه خواهد داد."

پایان مطلب./