سلول ها در زمان استرس تولید پروتئین را به تاخیر می اندازند

[sting]

زیست شناسی
​

سلول های زنده مانند کارخانه های مینیاتوری مسئول تولید بیش از ۲۵۰۰۰ پروتئین متفاوت با ساختار سه بعدی اختصاصی می باشند. این کارخانه ها در حالی به کار خود ادامه می دهند که درست مانند یک خط تولید عظیم می توانند دچار اشتباهاتی نیز بشوند. یک سلول در حال استرس می تواند پروتئین های ناقص و با ساختار اشتباه تولید کند.


تصویر میکروسکوپ الکترونی نشان دهنده هسته سلول (آبی) در مجاورت شبکه اندوپلاسمی زبر (سبز) در حالی که پروتئین ها از روی الگو های mRNA تولید شده به وسیله هسته در حال ساخت می باشند. سلول های زنده مانند کارخانه های مینیاتوری مسئول تولید بیش از ۲۵۰۰۰ پروتئین متفاوت با ساختار سه بعدی اختصاصی می باشند. این کارخانه ها در حالی به کار خود ادامه می دهند که درست مانند یک خط تولید عظیم می توانند دچار اشتباهاتی نیز بشوند. یک سلول در حال استرس می تواند پروتئین های ناقص و با ساختار اشتباه تولید کند.اکنون محققان دانشگاه Duke در کارولینای شمالی و سنگاپور نشان داده اند که سلول، تولید این پروتئین های ناقص را شناسایی کرده و به وسیله جا به جا کردن مجدد برنامه کاری خود به آن پاسخ می دهد.پروفسور Christopher V. Nicchitta می گوید: "ما یک مکانیسم کاملا جدید در مورد نحوه پاسخ سلول به استرس شناسایی کرده ایم. در واقع سلول به ماشین تولید پروتئین خود ساختار مجدد می دهد تا بتواند کنترل نظم را در دست خود نگه دارد."معماری اصلی و جریان کاری این کارخانه های سلولی برای دهه هاست که شناخته شده است. در ابتدا، قسمت های اصلی DNA که در هسته هر سلول محبوس است به RNA پیغامبر یا mRNA رونویسی می شود. سپس این کپی کارا به ریبوزوم ها که بر روی ساختار بزرگ آکاردئون مانندی به نام شبکه اندوپلاسمی (ER) قرار دارند، منتقل می شود. ریبوزوم ها بر روی شبکه اندوپلاسمی خط تولید کوچکی هستند که mRNA ها را به پروتئین ها ترجمه می کنند.وقتی که سلول با افزایش دما یا گرسنگی در معرض استرس قرار می گیرد، پروتئین های آن ساختار درستی به خود نمی گیرند. این پروتئین های بدون ساختار می توانند یک زنگ خطر ( به نام پاسخ پروتئین بدون ساختار یا UPR) را فعال کنند تا خط تولید را کند کرده و محصولات دارای ساختار نامناسب را حذف کند. Nicchitta به دنبال این پرسش بود که آیا پاسخ به استرس ممکن است روش های دیگری را هم برای مقابله با این مشکل به کار گیرد یا خیر؟در این مطالعه، Nicchitta و همکارانش سلول های کشت شده بافت را تحت تاثیر یک عامل القا کننده استرس به نام thapsigargin قرار دادند. آنها موفق شدند سلول ها را به دو گروه تقسیم کنند. آنهایی که حاوی mRNA به همراه ریبوزوم بر روی شبکه اندوپلاسمی بودند و آنهایی که حاوی mRNA به همراه ریبوزوم آزاد در همسایگی فضای سیتوزولی بودند.دانشمندان متوجه شدند هنگامی که سلول ها در معرض استرس قرار می گیرند، به سرعت mRNA را از شبکه اندوپلاسمی به سیتوزول منتقل می کنند و هنگامی که استرس برطرف شد mRNA ها به مکان اصلی تولید در شبکه اندوپلاسمی باز می گردند.پروفسور Nicchitta می گوید: " شما می توانید سرعت تولید پروتئین را کند کنید اما گاهی کم کردن سرعت کافی نیست. شما می توانید ژن هایی را فعال کنید که به از بین بردن پروتئین های با ساختار نامناسب کمک می کنند اما گاهی سرعت تولید این پروتئین ها زیاد بوده و منجر به انباشته شدنشان می شود. در اینجا ما مکانیسمی را کشف کردیم که به شیوه بهتری عمل می کند و تمام قسمت ها را در حالت انتظار نگه می دارد. هنگامی که شرایط به حالت عادی برگشت، mRNA ها از حالت انتظار خارج می شوند."دانشمندان متوجه شدند که جا به جایی ریبوزوم ها بین شبکه اندوپلاسمی و سیتوپلاسم در هنگام استرس تنها mRNA هایی را تحت تاثیر قرار می دهد که پروتئین های ترشحی مانند هورمون ها یا پروتئین های غشا سلولی مانند فاکتور های رشد را تولید می کنند. این پروتئین ها اگر ساختار نامناسب داشته باشند باعث شروع پاسخ به استرس می شوند.این محققان اکنون مشغول بررسی عواملی هستند که مشخص می کند سلول ها، کدام مکانیسم ها را در زمان پاسخ به استرس به کار می برند. در حال حاضر به نتیجه نیز رسیده اند و مشغول بررسی چگونگی پاسخ سلول ها به استرس، هنگام دستورزی کردن این عوامل هستند. باید تا کامل شدن نتایج و انتشار آنها توسط این گروه صبر کرد.

​