یک عنصر اصلی که در پارکینسون، سرطان و دیابت نوع 2 باعث بیماری می شود

8 آوریل 2021- هنگامی که سلول ها تحت استرس قرار می گیرند، آلارم های شیمیایی آزاد شده و فعالیت گسترده ای را ایجاد می کنند تا از مهمترین بازیگران سلولی محافظت کنند. در این زمان، پروتئینی به نام"Parkin" برای محافظت از میتوکندریها که نیروگاههای تولید انرژی برای سلول هستند، بسرعت وارد عمل می شود. اکنون محققان موسسه ی تحقیقاتی سالک، ارتباط مستقیمی را بین حسگر اصلی استرس سلولی و پروتئین پارکین کشف کرده اند. همین مسیر با دیابت نوع 2 و سرطان نیز پیوند خورده است و می تواند راهی جدید برای درمان هر سه بیماری بگشاید.

پروفسور Reuben Shaw، مدیر مرکز سرطان موسسه ی سالک و نویسنده ی ارشد این مقاله، می گوید: یافته های ما اولین مرحله از واکنش پارکین به هشدار ناشی از استرس راست که در طی 5 دقیق اتفاق می افتد. تمام رویدادهای بیوشیمیایی شناخته شده ی دیگر در طی یک ساعت از بروز استرس اتفاق می افتند. یافته های این تحقیق در 7 آوریل 2021 در Science Advances به تفصیل شرح داده شده است. رمزگشایی از این گام مهم، در مسیر خلاص شدن سلولها از میتوکندریهای معیوب برای تعدادی از بیماری ها پیامهای مهمی را در بر دارد.

وظیفه ی پارکین در روشی به نام میتوفاژی، پاکسازی میتوکندری هایی است که در اثر استرس سلولی آسیب دیده اند تا میتوکندریهای جدید بتوانند جای آنها را بگیرند. با این حال، پارکین در بیماری پارکینسون ارثی جهش یافته است. این جهش باعث می شود این پروتئین نتواند میتوکندری آسیب دیده را حذف کند. در حالی که دانشمندان از مدتی قبل می دانستند كه پاركین به نوعی استرس میتوكندریایی را حس می كند و روند میتوفاژی را آغاز می كند، اما كسی دقیقاً نمی دانست كه پاركین در ابتدا چگونه متوجه ی عیب در میتوكندری می شود. پاركین به نوعی می داند که باید به سمت میتوكندریهای آسیب دیده مهاجرت كند، اما محققان هیچ علامت شناخته شده ای که پارکین را به محل میتوکندری آسیب دیده هدایت کند، کشف نکرده بودند.

آزمایشگاه دکتر شاو، که به دلیل فعالیت در زمینه های متابولیسم و ​​سرطان بسیار مشهور است، سال ها به شدت در حال تحقیق در مورد چگونگی عملکرد سلول در تنظیم روند تمیز کردن عمومی و بازیافت سلول ها به نام روند "اتوفاژی" بود. حدود ده سال پیش، آنها کشف کردند که آنزیمی به نامAMPK ، که به انواع مختلف تنش های سلولی از جمله آسیب میتوکندریایی بسیار حساس است، با فعال کردن آنزیمی به نام "ULK1" اتوفاژی را کنترل می کند.

به دنبال آن کشف، شاو و دانشجوی کارشناسی ارشد او پورتیا لومباردو، شروع به جستجوی پروتئین های مرتبط با اتوفاژی کردند که مستقیماً توسطULK1 فعال می شوند. آنها حدود 50 پروتئین مختلف را غربالگری کردند و انتظار داشتند که حدود 10 درصد آنها توسط ULK1 فعال شوند. وقتی پارکین در صدر لیست قرار گرفت، آنها متعجب شدند. مسیرهای بیوشیمیایی معمولاً بسیار پیچیده هستند و تا 50 بازیگر در آن شرکت می کنند و هرکدام مسیر بعدی را فعال می کنند. کشف اینکه فرآیندی به اندازه میتوفاژی، فقط توسط سه بازیگر آغاز می شود: ابتداAMPK ، سپس  ULK1و سپسParkin ، چنان شگفت آور بود که دکتر شاو به سختی می توانست آن را باور کند.

برای تأیید صحت این یافته ها، محققان از طیف سنجی جرمی استفاده کردند تا دریابند کهULK1 ، دقیقا در کجا یک گروه فسفات را به پارکین متصل می کند. آنها دریافتند كه این کار در منطقه ای انجام می شود كه محققان اخیراً کشف کرده بودند كه برای فعال شدن پاركین بسیار حیاتی است اما علت آن را نمی دانستند.Chien-Min Hung ، دانشجوی دکترا در آزمایشگاه دکتر شاو، سپس مطالعات دقیق بیوشیمیایی را برای اثبات هر جنبه از جدول زمانی انجام داد و مشخص کرد که پروتئین ها چه کاری را در کجا انجام می دهند. تحقیقات اخیر آزمایشگاه دکتر شاو، اکنون این اولین قدم اصلی در فعال شدن پارکین را توضیح می دهد. بر اساس فرضیه های دکتر شاو ممکن است یک سیگنال بالا دستی از AMPK به پایین زنجیره ی فرماندهی از طریق ULK1 به پارکین برسد تا بعد از اولین موج از تخریب، میتوکندری ها را بررسی کرده و در صورت لزوم، میتوکندری هایی که دچار آسیب جدی شده و امکان بازیابی عملکرد آنها وجود ندارد را از بین ببرد.

این یافته ها پیامدهای گسترده ای دارند.AMPK ، سنسور مرکزی متابولیسم سلول است و همانطور که دکتر شاو در کارهای قبلی خود مشخص کرده است AMPK، توسط یک پروتئین سرکوبگر تومور به نام "LKB1" که در تعدادی از سرطان ها دخیل است، فعال می شود. همچنین AMPK، توسط داروی دیابت نوع 2 یعنی متفورمین فعال می شود. در همین حال، مطالعات متعدد نشان داده اند که بیماران دیابتی که متفورمین مصرف می کنند، در معرض خطر کمتری برای ابتلا به سرطان و بیماری های پیری هستند. در واقع، متفورمین در حال حاضر به عنوان یکی از اولین درمان های "ضد پیری" در آزمایشات بالینی دنبال می شود.

دکتر شاو گفت: پیام بزرگ این مطالعه برای من این است که متابولیسم و ​​تغییرات در سلامت میتوکندری در سرطان بسیار مهم است، همچنین در دیابت حیاتی است و در بیماری های تخریب کننده ی عصبی بسیار مهم است. این یافته به ما می گوید که یک داروی دیابت که AMPK را فعال می کند، که قبلاً نشان دادیم می تواند سرطان را سرکوب کند، همچنین ممکن است به بازیابی سلامت بیماران مبتلا به بیماریهای تخریب کننده ی اعصاب کمک کند. این به این دلیل است که مکانیسم های اساسی سلامتی سلول های بدن ما بیش از آنچه قبلا تصور می کردیم مشترک هستند.

منبع:

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/04/210408112344.htm