استرس موجب برنامه‌ریزی مجدد سلولها می‌شود

 20 دسامبر 2017- محققان اخیرا در دومقاله شرح دادند که چگونه سلولها با عوامل استرس‌زا نظیر از دست دادن آب، از طریق برنامه‌ریزی مجدد شبکه‌های سیگنالینگ داخلی خود تطابق می‌یابند.

در این مطالعه مکانیزیم‌های جدیدی شناسایی گردید که سلولها از آنها برای ارسال پیام‌هایی بین دستگاه‌های سلولی برای جلوگیری از مرگ خود استفاده می‌کنند. به گفته‌ی نویسندگان داروهایی که این مکانیزم‌های انطباق را تقویت می‌کنند، می‌توانند به سلولها کمک کنند که به چندین بیماری از جمله دیابت نوع 2 مبتلا نشده یا شروع آنها را به تأخیر اندازند.

نتایج این تحقیقات در دو مجله‌ی Cell Reports و Molecular Cell منتشر شده است.

 پرفسور Hatzoglou نویسنده ی ارشد این دو مقاله و استاد ژنتیک و تغذیه‌ی دانشکده‌ی پزشکی در دانشگاه Case Western Reserve گفت: ما کشف کردیم که سلولها در هنگام رویارویی با عوامل تهدید کننده و استرس‌زا، اعمال غیر ضروری خود را برای بقاء خود متوقف می‌کنند، در همین زمان سلولها مکانیزم‌های جدیدی را برای حفظ عملکردهای ضروری خود فعال می‌کنند.

 در این مطالعاتبر روی دو نوع استرس سلولی تمرکز شد: جمع شدن سلول به دلیل از دست دادن  آب و اختلال در عملکرد شبکه‌ی اندوپلاسمی (یک ارگانل درون سلولی که محل ساخت و هدایت پروتئین‌ها برای مقاصد خاص است). این دو نوع استرس دارای علل متفاوتی هستند (از ژنتیک فرد تا محیط سلولی) و سلول خود را با این عوامل استرس‌زا تطبیق می دهد و یا از بین برود. در این مطالعات  جدید، محققان مجموعه‌ای از راه‌ حل‌های سلولی را شرح دادند.

 پرفسور Hatzoglou گفت: سلولها با کاهش فرایند‌های مصرف کننده‌ی انرژی مانند سنتز پروتئین‌ها از خود محافظت می‌کنند، این شرایط سبب می‌شود سلولها خود را برای برنامه‌ریزی مجدد ماشین سلولی برای ساخت پروتئین‌های ضروری برای بقاء، آماده کنند.

پرفسور Hatzoglou و همکارانش در مقاله‌ی منتشر شده در مجله‌ی Molecular Cell توضیح دادند که چگونه سلولهایی که دچار استرس شده‌اند با انتقال سیگنالها از مسیرهای مولکولی غیر منتظره‌ بر روی تولید پروتئین‌های ضروری و حیاتی خود برای حفظ عملکرد شبکه‌ی اندوپلاسمی تمرکز می‌کنند. در مطالعه‌ی منتشر شده در مجله‌ی Cell Reports محققان سلولهای قرنیه را در آب نمک قرار داده و اجازه دادند که سلولها آب خود را از دست بدهند. این سلولها با فعال کردن مسیرهایی که به حمل اسیدهای آمینه کمک می‌کند از خود در برابر از دست دادن آب در محیط نمکی محافظت کردند.

این یافته‌ها نشان می دهد داروهایی که مسیرهای انتقال سلولی را هدف قرار می‌دهند، می‌توانند به سندرم خشکی چشم کمک کنند. چنین داروهایی همچنین می‌توانند به درمان بیماریهای نورودژنراتیو ناشی از نقص در تعادل پروتئین‌ها کمک کنند.

 پرفسور Hatzoglou می‌گوید: در این  دو مقاله‌ راههایی که سلول برای اطمینان از بسته‌بندی صحیح پروتئین‌ها و ناوبری آنها در سلول برای رساندن آنها به مقصد نهایی و انجام عملکرد طبیعی‌شان بکار می‌گیرد، شناسایی شد. این فرایند‌ها به عنوان" پاسخ یکپارچه به استرس" شناخته می‌شوند.

در مقاله‌ی Molecular Cell محققان نشان دادند که چگونه سلولها می‌توانند پاسخ یکپارچه به استرس‌ را مجدداً برنامه‌ریزی کنند. محققان شرح دادند که مجموعه ای از سیگنالهای سلولی جدید اتفاق می‌افتد تا سلول خود را با شرایط استرس‌زای شدید مطابقت دهد. جالب توجه این است که این مکانیزم جدید مقابله با استرس، سبب می‌شود مدل ماشین سلولی تغییر کند و ماده‌ی ژنتیکی mRNAبه یک گروه خاص از پروتئین ها تبدیل ‌شود. سنتز این پروتئین‌های اختصاصی از سلولهای تحت استرس در برابر اختلال عملکرد شبکه‌ی اندوپلاسمی که تهدید کنند‌‌ه‌ی  حیات سلول است، محافظت می‌کند.

 پرفسور Hatzoglou و همکارانش درمقاله‌ی Molecular Cell نشان دادند که مشخصه‌ی اختلال عملکرد شبکه‌ی اندوپلاسمی، یک مکانیزم جدید مرگ سلولی است که در آن واکوئل‌هایی در سیتوپلاسم ساخته می‌شوند، این واکوئل‌ها کیسه‌های بزرگ و سمی در داخل سلول هستند که مانند سلولهای فومی مشاهده شده در بیماریهای انسانی می‌باشند. این فنوتیپ یک ویژ‌گی پاتولوژیک در مغز در یک بیماری نورودژنراتیو بنام  childhood ataxias است که بر اساس این یافته ها‌ ممکن است در نتیجه‌ی اختلال در عملکرد شبکه‌ی اندوپلاسمی در سلولهای‌عصبی باشد.

 پروفسور Hatzoglou می‌گوید: این یافته‌ها همچنین می‌تواند به درمانهای جدیدی برای دیابت منجر شود، بیماران مبتلا به دیابت نوع 2 به این علت که پانکراس آنها مقادیر بسیار زیادی انسولین تولید می‌کند، به این بیماری مبتلا می شوند. تولید بیش از حد انسولین سبب می‌شود شبکه‌ی اندوپلاسمی بیش از حد توان خود مجبور به کار شود و قادر به کنترل تولید بیش از حد و ناگهانیپروتئین پیش ساز انسولین نباشد که منجر به اختلال در عملکرد شبکه‌ی اندوپلاسمی می‌شود. او افزود: ما معتقدیم افزایش پاسخ تطبیقی به تولید زیاد انسولین می‌تواند اختلال عملکرد شبکه‌ی اندوپلاسمی و شروع دیابت نوع 2 را به تآخیر اندازد.

دکتر Hatzoglou با دریافت کمک مالی از موسسه‌ی ملی دیابت وبیماری گوارشی وکلیوی به بررسی فعال سازی پاسخ‌های استرس سلولی برای کمک به تأخیر پیشرفت دیابت پرداخت. او و همکاران قصد دارند، آزمایشاتی را در آینده برای درک مکانیزم‌های مولکولی که از سلول در برابروضعیت ‌های استرسی مختلف محافظت می‌کند، راه‌اندازی ‌کنند. این یافته‌ها می‌تواند به درمانهای جدیدی برای جلوگیری از مرگ سلولها در بیماریهای مختلف از جمله سندرم خشکی چشم و دیابت منجر شود.

 منابع و سایت خبر:

Cell Reports, 2017; 21 (10): 2895 DOI: 10.1016/j.celrep.2017.11.027

Molecular Cell, 2017; 68 (5): 885 DOI: 10.1016/j.molcel.2017.11.007

www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171220122048.htm