به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، بدن انسان از تریلیون‌ها سلول تشکیل شده است و 60 درصد انرژی مصرف شده در یک سلول به یک ماشین مولکولی خاص اختصاص می‌یابد. این دستگاه مسئول تولید پروتئین‌ها است که بلوک‌های ساختمانی اساسی بدن هستند. این ماشین مولکولی ریبوزوم نامیده می‌شود. وظیفه ریبوزوم ایجاد پروتئین بر اساس یک کپی از کد ژنتیکی موجود در ژنوم است که این ژنوم به mRNA معروف است. تا به حال، دانشمندان معتقد بودند که ریبوزوم یک نوع کار را با mRNA انجام می‌دهد، مانند یک خط مونتاژ استاندارد که به تنهایی تنظیم نمی‌کند و همراهی دارد. با این حال، محققان دانشگاه کپنهاگ دریافته اند که چنین نیست.

اهمیت زیرمجموعه‌های پروتئینی در رشد و تکوین جنین

رشد  و تکوین جنین به زیرمجموعه‌های پروتئینی خاص و با دوز دقیق و با حداکثر دقت فضایی و زمانی نیاز دارد زیرا با تغییرات عمیق در تکثیر سلولی و سرعت سنتز پروتئین سلولی همراه است. به طور خاص، تشکیل سیستم عصبی پستانداران مستلزم انجام عملکرد دقیق فرایند هموستاز پروتئین تنظیمی برای تولید و اتصال صدها زیرگروه عصبی است،  زیرا هر گونه نقص در ماشین ترجمه، رشد و عملکرد طبیعی مغز را از مسیر خود خارج می‌کند. اگرچه رونویسی و فرایندهای پس از رونویسی و مقررات ترجمه در بسیاری از سیستم‌های مدل تکوین جنین مطالعه شده است، اما نقش ترجمه، و به طور خاص پتانسیل تنظیمی ذاتی تغییرات در خود ریبوزوم، هنوز مورد مطالعه قرار نگرفته است.

ساختار و عملکرد ریبوزوم‌ها

ریبوزوم، یک ذره ریبونوکلئوپروتئین بزرگ است، که از دو زیر واحد در همه گونه‌ها تشکیل شده است. در باکتری‌ها، زیر واحدهای 30S و 50S هستند و با هم ریبوزوم 70S را تشکیل می‌دهند. در واقع هر زیر واحد دارای سه محل اتصال برای tRNA است که زیر واحد A، آمینواسیل نامیده می‌شود، که tRNA ورودی را می‌پذیرد، P (پپتیدیل)، که tRNA را با زنجیره پپتیدی نوپا نگه می دارد و E (خروج)، که tRNA دی اسیله شده را قبل از خروج از ریبوزوم نگه می‌دارد. زیرواحد 30S به mRNA و حلقه‌های ساقه آنتی‌کدون tRNA متصل می‌شود و با نظارت بر جفت شدن باز بین کدون و آنتی‌کدون در فرآیند رمزگشایی، به صحت ترجمه کمک می‌کند. زیرواحد 50S به بازوهای گیرنده tRNA متصل می‌شود و تشکیل پیوند پپتیدی را بین اسید آمینه ورودی در tRNA A-site و زنجیره پپتیدی نوپای متصل به tRNA سایت P کاتالیز می‌کند. بنابراین هر دو زیرواحد در جابجایی ریبوزوم نقش دارند که در آن tRNA ها و mRNA دقیقاً از طریق ریبوزوم حرکت می‌کنند. مطالعه ریبوزوم‌ها به دلایل پزشکی نیز مهم است، زیرا هدف بسیاری از آنتی بیوتیک‌های مهم است. علیرغم پیچیدگی ذاتی ریبوزوم، بررسی مکانیسم‌هایی که ترجمه توسط آن‌ها کنترل می‌شود، عمدتاً بر فراوانی mRNA، توالی و ساختار ثانویه و همچنین تنظیم توسط عوامل شروع و افزایش طول متمرکز شده است. با این حال، در سال‌های اخیر، شواهد انباشته شده است، نشان می دهد که ریبوزوم ها ماشین های عمومی نیستند، اما دارای مقدار قابل توجهی از تغییرات طبیعی و آسیب شناسی هستند

انواع مختلفی از ریبوزوم‌ وجود دارد

Anders H. Lund ، استاد مرکز تحقیقات و نوآوری بیوتکنولوژی در دانشگاه کپنهاگ ی‌گوید: "از مدت‌ها پیش شواهد نشان داده بود که انواع مختلفی از ریبوزوم‌ها وجود دارد. اما فرض بر این بود که مهم نیست که چه mRNAی به چه ریبوزومی بدهید، تا یک پروتئین تولید شود. اما اکنون نتایج ما نشان می‌دهد که انواع مختلف ریبوزوم‌ها پروتئین‌های خاصی تولید می‌کنند. آندراس و همکارانش دریافتند که سلول‌های سرطانی دارای ریبوزوم‌های متفاوتی در مقایسه با سلول‌های دیگر هستند و این مبنای کشف جدید بود. مقاله آنها در مجله Developmental Cell منتشر شده است. آندرس اچ. لوند می‌گوید این کشف ما را بر آن داشت تا حدس بزنیم که چرا چنین است. شاید سلول‌های سرطانی برای رشد، شروع متاستاز یا سایر انواع رشد به پروتئین‌های خاصی نیاز داشته باشند؟ این باعث شد که ین سوال مطرح شود که چرا انواع ریبوزوم‌ها وجود دارند و چگونه برای رشد بدن حیاتی هستند..

پیامدهای مهم حاصل از تغییرات ریبوزومی

این مطالعه که با همکاری سوفیا هافنر به عنوان نویسنده اول انجام شد، هم در مغز موش و هم در سلول‌های بنیادی انسانی انجام شده است. به گفته آندرس اچ. لوند، این یک نشانه قوی است که نتایج ان در بسیاری از اشکال زندگی قابل استفاده است. در ابتدا محققان به بررسی مغز موش ها از مرحله جنینی و بعد از پرداختند. آنها دریافتند که ریبوزوم‌های مغز در طول رشد تغییر می‌کنند، که این خود نشان می‌دهد تغییرات ریبوزومی برای رشد منظم ضروری است. برای بررسی اینکه آیا این موضوع در مورد انسان نیز صدق می‌کند، محققان از سلول‌های بنیادی انسانی استفاده کردند که می‌توانند به انواع مختلف سلول‌های موجود در بدن انسان متمایز شوند. آندرس اچ. لوند می‌گوید: "ما سلول‌ها را وادار کردیم تا به انواع سلول‌های مختلف تمایز یابند و در ادامه نیز سرنوشت آنها را در طول تکامل ردیابی کردیم. سپس بررسی کردیم که آیا ریبوزوم‌ها تغییر کرده‌اند یا خیر، و در واقع مشاهده کردیم که تغییر کرده‌اند."

اهمیت ظاهر ریبوزوم برای تمایز سلول‌های بنیادی

تنظیم ترجمه هم بر نگهداری پرتوانی و هم تمایز سلول‌های بنیادی تأثیر می‌گذارد. ولی تاکنون اینکه ریبوزوم تا چه حد بر این فرآیند کنترل دارد، بی پاسخ مانده بود. ریبوزوم‌ها دارای یک الگوی خاص با 114 تغییر شیمیایی کوچک هستند. این تغییرات در طول تمایز سلولی تغییر می‌کند و به گفته محققان، ممکن است کدی را تشکیل دهد که تعیین می‌کند هر ریبوزوم کدام پروتئین را تولید می‌کند. اندرس اچ می گوید: "اگر ما یک تغییر را حذف کنیم و سلول‌های بنیادی را به سلول‌های عصبی تمایز دهیم، ریبوزوم انواع مختلفی از سلول‌های عصبی را نسبت به معمول تولید می‌کند. بنابراین، ظاهر ریبوزوم برای آنچه سلول‌ها در طول زمان می توانند تبدیل شوند ضروری است."  به این ترتیب، ما نشان دادیم که ریبوزوم فقط یک "مترجم" غیرفعال mRNA به پروتئین نیست، بلکه یک عملکرد فعال و تنظیم کننده دارد."

درمان‌های بهبود یافته در آینده

در حال حاضر، تحقیقات قابل توجهی در سلول‌های بنیادی، با تمرکز بر چگونگی ایجاد انواع خاصی از سلول‌ها، مانند سلول‌های عصبی، وجود دارد. بنابراین این دانش جدید برای درک چگونگی رشد سلول‌های بدن ضروری است. علاوه بر این، ممکن است ما را قادر سازد در آینده درمان‌های بهبود یافته ای را توسعه دهیم. "نتایج ما نشان می‌دهد که ممکن است بتوانیم این فرآیند را بهتر کنترل کنیم، زیرا اکنون در مورد آنچه که تولید پروتئین‌های خاص را تنظیم می‌کند بیشتر می‌دانیم. همچنین ممکن است فرآیندهای بیولوژیکی را که برای توسعه انواع سلول‌های خاص حیاتی هستند روشن کند.

استفاده کاربردی این دانش در پزشکی احیا کننده

آندرس اچ. لوند می‌گوید که این دانش جدید به طور بالقوه می‌تواند در پزشکی احیا کننده استفاده شود. پزشکی احیا کننده شامل درمان‌هایی است که در آن سلول‌های سالم به بیماران پیوند زده می‌شوند تا به بازیابی عملکرد طبیعی بدن کمک کنند. از این علم مدرن می‌توان در بیماری‌هایی مانند دیابت یا بیماری پارکینسون استفاده کرد. در آینده، این یافته‌ها ممکن است به درمان‌های بهتری برای سرطان نیز منجر شود.

درمان سرطان با استفاده از دانش جدید

در واقع همه چیز از زمانی شروع شد که مشاهده کردیم که ریبوزوم‌ها در سلول‌های سرطانی در مقایسه با سلول‌های سالم متفاوت به نظر می‌رسند. وقتی ریبوزوم‌ها متفاوت هستند، ممکن است بتوانیم ماده‌ای ایجاد کنیم که می‌تواند به برخی از ریبوزوم‌های مشابه متصل شده و احتمالاً آن را مهارکند و یا از کار بیاندازد. بنابراین در سلول‌های سرطانی این شواهد می‌تواند امکانات درمانی جدیدی را ارائه دهد.

پایان مطلب/.