کشف پروتئین انتقال دهنده ی قند راهی برای درمان دیابت و بهبود محصولات کشاورزی

قندها منبع اساسی انرژی برای میکروارگانیسم ها، حیوانات و انسان می باشند. قندها توسط گیاهان از طریق تبدیل انرژی نور خورشید به انرژی شیمیایی از طریق فتوسنتز تولید می شوند. مولکولهای قند توسط سلولها جذب می شوند بدون توجه به اینکه این سلول باکتری، مخمر، سلول انسانی یا سلول گیاهی باشند. جذب مولکولهای قند توسط پروتئین هایی صورت می گیرد که درون غشاء اطراف یک سلول منافذی را برای عبور اختصاصی قند ایجاد می کنند. وجود این پروتئین های انتقال دهنده در تمام سلولهای زنده ضروری است. جای تعجب نیست که پروتئین های انتقال دهنده ی قند در سلولهای گیاهی و انسانی بسیار با هم شباهت داشته باشند زیرا این پروتئین ها در اجداد آنها یعنی باکتریها وجود داشته اند.

حاملین مولکولهای قند می توانند یک منبع آسیب پذیر برای گیاهان و حیوانات باشند. در گیاهان این حاملین می توانند توسط پاتوژنها (بیماریزاها) تصاحب شده و از این طریق منابع غذایی و انرژی گیاه توسط پاتوژنها ربوده شود. در حیوانات جهش هایی که در این ناقلین قند صورت می گیرد می تواند منجر به بروز بیماریهایی نظیر دیابت شود.

در تحقیق جدیدی که توسط محققین دانشکده ی پزشکی استنفورد انجام گردید برای اولین بار ساختارهای اتمی نمونه ی اولیه ی حاملین قندی (به اصطلاح Sweet transparter ) در گیاهان و انسان مشخص گردید. این ساختارها در باکتریها به نام Semisweets  (به این علت که از نظر اندازه نصف اندازه ی نوع انسانی و گیاهی است) نامیده میشوند.

نتایج این تحقیق در مجله ی Nature  منتشر گردید.

تاکنون اطلاعات محدودی درباره ی ساختار منحصر بفرد این پروتئین های حامل قند در دسترس بوده است، شناسایی ساختار این پروتئین ها از اهمیت خاصی برخوردار است زیرا شناسایی ساختار آنها کلید درک مکانیزم عمل آنها است و شناسایی مکانیزم آنها برای درک اتفاقاتی که سبب اختلال در عملکرد آنها می شود، بسیار مهم است و به ما در درمان بیماریهای ناشی از اختلال عملکرد این حاملین یا مشکلات رشد در گیاهان و حیوانات کمک می کند.

محققان ترکیبی از آنالیزهای ساختاری و عملکردی را بروی حاملین Semisweet  وSweet  انجام دادند. آنها توانستند از این حاملین در دو مرحله ی متفاوت کریستالهایی تولید کنند که نه تنها ساختار پروتئین ها را آشکار نمود بلکه از عملکرد آنها نیز اطلاعات ارزشمندی در اختیار دانشمندان قرار داد.

دانشمندان دریافتند که حاملین Semisweet  بصورت یک کانال قندی یا یک تونل که اجازه ی عبور قند را از خلال غشاء بدهند، نیستند بلکه آنها مانند یک دریچه ی هوا بند (airlock) مولکولهای قند را در مراحل متعدد در عرض غشاء حرکت می دهند که دو مرحله از آن در ساختار کریستالی مشاهده گردید.

پروتئین های Semisweets  کوچکترین ناقلین در میان پروتئین های انتقالی هستند که بصورت جفت در کنار همدیگر قرار می گیرند و ساختاری را ایجاد می کنند که شباهت بسیار زیادی به همولوگ آنها در گیاهان و انسان یعنی ساختار حاملین Sweet  دارد. این نشان می دهد که خانواده ی پروتئینی Sweet  به شدت با سایر پروتئین های انتقالی قند از نظر ساختاری متفاوتند.

به گفته ی دکتر Formmer: یکی از هیجان انگیزترین بخش های این کشف سرعت پی بردن ما از مرحله ی کشف این حاملین قندی جدید تا تعیین ساختار و عملکرد آنها بود، پیشرفت فوق العاده ی کار به دلیل همکاری بی نظیر زیست شناسان ساختاری از دانشگاه استنفورد با گروه ما بود. یافته های این تحقییق کاربردهای بالقوه ی عملی این اطلاعات را در بهبود محصولات کشاورزی و درمان بیماریها در انسان پررنگ تر کرده است.

منبع : www.medicalnewstoday.com/releases/282021.php