10دسامبر 2021 - محققان در این مطالعه، به بررسی چگونگی هماهنگی سلول های عضلانی انسان در پاسخ به ورزش و انسولین پرداختند. یک تیم بین المللی از محققان رویکرد جدیدی را برای تعیین دقیق پروتئین های موجود در سلول های ما برای افزایش جذب قند پس از ورزش ابداع کردند- یک مزیت مهم ورزش که می تواند به حفظ سطح قند خون کمک کند.

نتایج این کار که حاصل همکاری دانشمندان دانشگاه سیدنی و دانشگاه کپنهاگ است، در شماره دسامبر مجله تحقیقاتی بین المللی Nature Biotechnology منتشر شده است.

محققان با اندازه‌گیری مستقیم پروتئین‌ها در ماهیچه‌های انسان با استفاده از یک فناوری پیشرفته به نام "طیف‌سنجی جرمی"، دریافتند که هر فردی «اثرانگشت» منحصر به فردی از فعالیت‌های پروتئینی دارد.روشی که آنها توسعه داده‌اند، تغییرات پروتئین‌هایی را شناسایی کرد که در بین شرکت‌کنندگان مطالعه متفاوت است.

با استفاده از این روش، آنها مکانیزمی را کشف کردند که به وسیله آن ورزش جذب قند را توسط عضلات بدنبال تحریک انسولین افزایش می دهد و درک جدیدی از این فرآیند پیچیده بدست آوردند.

همه ما می دانیم که ورزش برای ما مفید است، و به پیشگیری از بیماری های خاص نیز کمک می کند. پروفسور دیوید جیمز، رئیس زیست‌شناسی سیستم‌های متابولیک در مرکز چارلز پرکینز و عضو هیئت علمی دانشکده پزشکی و بهداشت و دانشکده علوم دانشگاه سیدنی، گفت: برای مثال، ورزش توانایی ماهیچه‌های ما را برای جذب قند از خون، بعد از غذا بهبود می‌بخشد.

زمانی که این فرآیند از کار بیافتد، وضعیتی پیش می آید که به آن «پیش دیابت» می گویند، که عامل خطری برای بسیاری از بیماری ها از جمله بیماری قلبی، دیابت نوع 2 و برخی از انواع سرطان ها است. محققان نمی‌دانند چه چیزی باعث پیش‌دیابت می‌شود، اما اگر علت را کشف کنند، می‌توانند داروهایی برای درمان این بیماری قبل از شروع آن طراحی کنند.

باز کردن درهای پروتئینی

تصویری از اثر انگشت تولید شده با استفاده از فسفوپروتئوم یکی از شرکت کنندگان در مطالعه را نشان می دهد. هر مربع نشان دهنده یک فسفوزیت است و رنگ نشان دهنده تفاوت آن فسفوزیت با سایر افراد است. اعتبار: الیز نیدهام.

جذب قند توسط ماهیچه ها توسط مجموعه ای از ماشین های مولکولی به نام پروتئین ها انجام می شود.این فرآیند با اتصال انسولین(یک پروتئین کوچک) به پروتئین های دیگر یعنی گیرنده های انسولین در سطح سلول های چربی و ماهیچه آغاز می شود. این امر باعث ایجاد آبشاری از هزاران سیگنال پروتئینی در داخل سلول می شود، فرآیندی که "فسفوریلاسیون" نامیده می شود. در نهایت این سیگنال‌های فسفوریلاسیون درهای پروتئینی را باز می‌کنند و بدین ترتیب قند وارد سلول‌ها می‌شود. در حال حاضر ما می دانیم که در پیش دیابت، بسیاری از این سیگنال ها معیوب هستند، اما نمی دانیم کدام یک از آنها مهم تر است.

الیز نیدهام، کاندیدای دکترا در دانشگاه سیدنی و نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: یک چالش کلیدی مربوط به پیچیدگی فسفوریلاسیون است.  او افزود: ورزش شامل هزاران تغییر در سیگنال‌های فسفوریلاسیون است و ما نمی‌دانیم کدامیک از آنها مهمترین سیگنال برای تنظیم اثرات مفید ورزش هستند.برای مقابله با این چالش، ما روشی را به نام «فسفوپروتئومیکس شخصی سازی شده» توسعه دادیم.با استفاده از این رویکرد، تیم ما مکانیسم جدیدی را کشف کرد که توسط آن سلول‌های ماهیچه‌ای انسان پاسخ به ورزش و انسولین را هماهنگ می‌کنند.

دکتر شان هامفری، یکی از نویسندگان ارشد این مقاله در مرکز چارلز پرکینز، گفت: «تفاوت بین افراد به این معنی است که تنوع بیولوژیکی قابل توجهی در فسفوریلاسیون وجود دارد - مانند یک «اثر انگشت» مولکولی.این امر احتمال شناسایی مهم ترین پاسخ ها را کاهش می دهد، اما در این مطالعه ما به‌جای اینکه به این موضوع به عنوان یک مانع نگاه کنیم، از آن به نفع خود استفاده کردیم.

محققان همچنین بر این باورند که این فناوری می تواند به شناسایی کلیدهای مولکولی مهم دیگر کمک کند. برای مثال، در آینده، فسفوپروتئومیکس شخصی‌سازی شده، مقایسه سلول‌های بیمار با سلول‌های سالم را امکان‌پذیر می‌کند و به کشف علل بیماریهای پیچیده کمک می‌نماید.

تجهیزات طیف سنجی جرمی سیدنی، جایی که مطالعات طیف سنجی جرمی برای این تحقیق انجام شده است، بخشی از امکانات تحقیقاتی اصلی این دانشگاه می باشد که در مرکز چارلز پرکینز مستقر است.

منبع:

https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2021/12/10/study-advances-knowledge-of-what-happens--in-our-cells-after-exe.html