یک پروتئین حیرت انگیز در دیابت

28 اوت 2020- یک مطالعه ی جدید بر روی سلولهای بتا در پانکراس، ارتباط بین یک پروتئین با زیرمجموعه ای از ژنهای خاموش و پیشرفت دیابت را کشف کرد.

تحقیقات جدیدی که در بخشCell Signal  در موسسه علوم و فناوری اوکیناوا (OIST) و مرکز علوم پزشکی یکپارچه ی Riken انجام شده است، نشان داد که پروتئینی که در سراسر بدن یافت می شود، در تنظیم قند خون، نقشی اساسی دارد. این مطالعه نشان داد که "پروتئین CNOT3" مجموعه ای از ژن ها را خاموش نگه می دارد، که در صورت روشن شدن منجر به اختلال در عملکرد سلولهای تولید کننده انسولین شده و در نهایت منجر به ابتلای موشها به دیابت می شود.

دیابت یک اختلال شایع است که باعث افزایش شدید سطح قند در خون می شود. اگر این بیماری درمان نشود، می تواند منجر به مشکلات جدی برای سلامت فرد مانند نارسایی کلیوی، بیماری قلبی و نابینایی شود. این اختلال زمانی اتفاق می افتد که انسولین کافی در بدن وجود نداشته باشد یا پاسخ سلولها به انسولین ضعیف گردد. انسولین به طور معمول به سلولها کمک می کند تا گلوکز را برای تولید انرژی از خون جذب کنند و بنابراین بدون آن، گلوکز در خون تجمع می یابد. کمبود انسولین اغلب به این دلیل است که سلولهای بتا در لوزالمعده، که به طور معمول انسولین را سنتز و ترشح می کنند، بطور صحیح کار نمی کنند.

دکتر دینا مصطفی، از بخش سیگنال سلولی و نویسنده ی اول این مقاله که در Communications Biology منتشر شده است، گفت: ما می دانیم که نقص در سلولهای بتا می تواند منجر به سطوح بالای قند در خون و در نهایت دیابت شود، نتایج ما نشان می دهد که CNOT3 در این امر سهیم است و نقشی اساسی در حفظ عملکرد طبیعی سلولهای بتا دارد.

حذف CNOT3 منجر به ابتلای موش ها به دیابت شد

پروتئین CNOT3، یک پروتئین همه کاره است. اندام های زیادی در بدن آن را تولید می کنند و این پروتئین ژن های مختلفی را در بافت های مختلف تنظیم می کند. اما فعالیت آن یک اساس مشترک دارد: این پروتئین به زنده ماندن، سلامت و عملکرد صحیح سلول ها کمک می کند. این کار را از طریق چندین مکانیزم مختلف مانند تولید پروتئین های مناسب یا سرکوب ژن های خاصی انجام می دهد.

در اینجا، محققان عملکرد آن را در سلولهای جزایر از بافت لوزالمعده در موش ها بررسی کردند. کار با این جزایر بسیار دشوار است، زیرا تنها یک تا دو درصد از کل لوزالمعده را شامل می شوند.

محققان ابتدا تفاوت بیان CNOT3 در موش های دیابتی و موش های غیر دیابتی را بررسی کردند. با مشاهده این جزایر، آنها دریافتند که در مقایسه با جزایر غیر دیابتی، کاهش قابل توجهی در CNOT3 در جزایر دیابتی اتفاق افتاده است.

برای بررسی بیشتر عملکرد این پروتئین، محققان مانع از تولید آن در سلولهای بتای موش های طبیعی شدند. چهار هفته پس از آن هنوز متابولیسم حیوانات طبیعی بود، اما در هفته ی هشتم، آنها دچار عدم تحمل گلوکز و در هفته ی دوازدهم به دیابت کامل مبتلا شدند.

محققان دریافتند که بدون CNOT3، برخی ژن ها که به طور معمول در سلول های بتا خاموش هستند، روشن می شوند و شروع به تولید پروتئین هایی می کنند. در شرایط عادی، این ژن ها خاموش هستند زیرا با روشن شدن آنها، انواع مختلفی از مشکلات مانند "جلوگیری از ترشح انسولین در پاسخ به گلوکز" برای سلولهای بتا ایجاد می شود.

دکتر مصطفی گفت: ما هنوز درباره این نوع از ژن ها چیزهای زیادی نمی دانیم، مانند عملکرد طبیعی آنها و مکانیزمی که در خاموش کردن آنها نقش دارد، بنابراین، بسیار ارزشمند بود که متوجه شدیمCNOT3  به عنوان یک عامل مهم در خاموش نگه داشتن آنها نقش دارد.

ارتباط با RNA پیام رسان

تحقیقات بیشتر در مورد مکانیزم های سلولی موجود در پشت این موضوع، ارتباط شگفت انگیزی را بینCNOT3  و RNA پیام رسان این ژن های معمولا خاموش، آشکار کرد. RNA پیام رسان یا mRNA، یک مولکول تک رشته ای است که مکمل توالی ژنتیکی ژن است و تولید آن برای سنتز پروتئین ها ضروری است.

در شرایط عادی، mRNAی مربوط به این ژن ها به سختی بیان می شود. اما با حذف CNOT3، محققان دریافتند که اینmRNA ، بسیار پایدارتر می شود. در حقیقت، پروتئینی که از اینmRNA ی تثبیت شده، تولید می گردد تأثیرات نامطلوبی بر عملکرد بافت طبیعی دارد. این نشان می دهد که حداقل یکی از راه های خاموش نگه داشتن این ژن ها بی ثبات نمودن mRNA آنها است که توسط CNOT3 هدایت می شود.

دکتر مصطفی گفت: این مطالعه گامی مهم در جهت درک مکانیسم های مولکولی حاکم بر عملکرد طبیعی سلولهای بتا است. در نهایت، این می تواند به روش های جدید پیشگیری و درمان دیابت کمک کند.

منبع:

Communications Biology, 2020; 3 (1) DOI: 10.1038/s42003-020-01201-y

www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200828081042.htm