العلماء يقلبون 20 عامًا من كتب علم الأحياء باكتشاف مذهل حول انقسام الخلايا

اكتشف العلماء وظيفة غير متوقعة لبروتين مهم يشارك في انقسام الخلايا. تم نشر هذا الاكتشاف في منشورين متتاليين، وهو يتحدى النماذج المقبولة منذ فترة طويلة والأوصاف القياسية الموجودة في كتب علم الأحياء المدرسية.

اكتشف الباحثون في معهد رودر بوسكوفيتش (RBI) في زغرب، كرواتيا، أن البروتين CENP-E، الذي كان يُعتقد سابقًا أنه يعمل كمحرك يسحب الكروموسومات إلى موضعها أثناء انقسام الخلايا، يخدم في الواقع غرضًا مختلفًا. وبدلاً من سحب الكروموسومات، يعمل CENP-E على تثبيت اتصالاتها الأولية مع “المسارات” الداخلية للخلية، مما يضمن محاذاةها بشكل صحيح قبل فصلها.

وفي دراسة تكميلية، اكتشف العلماء أيضًا أن السنتروميرات – وهي هياكل صغيرة داخل الخلايا كان يُعتقد في السابق أنها تعمل بشكل مستقل – توجه هذا البروتين الأساسي للمساعدة في الحفاظ على انقسام الخلايا الدقيق. تقلب هذه النتائج أكثر من عشرين عامًا من المعرفة الراسخة في الكتب المدرسية، ولها آثار كبيرة على علوم الحياة، حيث ترتبط الأخطاء في هذه العملية بالسرطان والاضطرابات الوراثية.

في كل ثانية، تريليونات المرات، يقوم جسم الإنسان بعمل استثنائي. خلية واحدة تستعد للانقسام، وتحتوي على ثلاثة مليارات الحمض النووي الحروف، ويضمن بطريقة أو بأخرى أن كلا الخليتين الوليدتين ترثان نسخًا دقيقة من هذه الشفرة الجينية.

وعندما تتعثر هذه الدقة، يمكن أن تكون النتيجة مدمرة. فحتى كروموسوم واحد في غير مكانه يمكن أن يعطل النمو، أو يؤدي إلى العقم، أو يسبب السرطان. يعد انقسام الخلايا من بين العمليات الأكثر دقة في علم الأحياء.

لعقود من الزمن، اعتقد الباحثون أنهم يفهمون واحدًا على الأقل من المكونات الرئيسية المعنية: CENP-E، الذي يوصف بأنه محرك جزيئي مسؤول عن سحب الكروموسومات الضالة إلى مركز الخلية لضمان الانقسام السليم. كان التفسير مرتبًا، ومقنعًا، وغير صحيح في النهاية.

دراستان جديدتان من RBI، نشرتا في اتصالات الطبيعة وبقيادة الدكتور كرونو فوكوشيتش والبروفيسور إيفا توليتش، أعادوا تعريف هذا الفهم واقترحوا آليات جديدة لكيفية عمل CENP-E. أكمل الدكتور فوكوشيتش، وهو باحث شاب رائد في بيولوجيا الخلية، عمله بعد الدكتوراه ضمن فريق النخبة من ERC Synergy ويستعد الآن لتشكيل مجموعته البحثية الخاصة في RBI. حصل البروفيسور توليتش، عالم الأحياء الخلوي المعترف به دوليًا والذي يرأس مختبر الفيزياء الحيوية للخلية في RBI، على منحتين من ERC وهو عضو في EMBO وAcademia Europeea. كشفت خبراتهم المشتركة أن CENP-E ليس محرك النظام ولكنه منظمه، وهو المفتاح الحاسم الذي يتم تنشيطه في الوقت المناسب تمامًا لضمان التنسيق الخالي من العيوب لحركة الكروموسوم.

يقول فوكوشيتش: “إن CENP-E ليس المحرك الذي يسحب الكروموسومات إلى المركز”. “إنه العامل الذي يضمن إمكانية توصيلها بشكل صحيح في المقام الأول. وبدون هذا الاستقرار الأولي، يتوقف النظام.”

مدينة حركة المرور اللانهائية

تخيل ساعة الذروة في أكبر مدينة، يمكنك تصور ملايين السيارات وملايين التقاطعات. خطأ واحد يمكن أن يؤدي إلى توقف النظام بأكمله.

الآن قم بتقليص تلك الصورة إلى مقياس الميكرومتر للخلية. الكروموسومات عبارة عن قطارات، يحمل كل منها شحنة من الحمض النووي. الأنابيب الدقيقة، وهي الألياف الرقيقة للهيكل العظمي للخلية، هي القضبان. لكي ينجح التقسيم، يجب على كل قطار أن يلتصق بالمسارات القادمة من الاتجاه الصحيح ويصطف في المحطة المركزية.

النموذج القديم يصور CENP-E باعتباره القاطرة التي تسحب المتطرفين إلى مكانهم. لقد وجد فريق زغرب شيئًا أكثر دقة: إن CENP-E ليس القطار، بل هو عنصر الاقتران المفقود، وهي الآلية التي تضمن أن تكون وصلة الجر قوية بما يكفي للإمساك بها. وبدونها، تتوقف القطارات على حافة المحطة، غير قادرة على المضي قدمًا.

عندما ترفض الأضواء التغيير

لماذا تتردد الكروموسومات عند الحواف؟ تكمن الإجابة في كينازات أورورا، وهي عائلة من البروتينات التي تعمل كإشارات مرور شديدة الحماس. إنها تغمر الخلية بإشارات “حمراء”، مما يؤدي إلى زعزعة استقرار الارتباطات المبكرة ومنع الكروموسومات من التثبيت مبكرًا في المكان الخطأ.

تمنع هذه الحماية حدوث أخطاء بالقرب من أقطاب الخلية ولكنها تخاطر أيضًا بإنتاج الكثير من اللون الأحمر وعدم كفاية اللون الأخضر. هنا، يتدخل CENP-E. من خلال تعديل الإشارات، فإنه يحول الضوء إلى اللون الأخضر بما يكفي لتتمكن الكروموسومات من الإمساك به. وبمجرد أن يتشكل هذا الاتصال المستقر الأول، يتبعه الباقي بشكل طبيعي: تصطف الكروموسومات في المنتصف، مسترشدة بهندسة المغزل وديناميكيات الأنابيب الدقيقة.

يوضح توليتش: “الأمر لا يتعلق بالقوة الغاشمة”. “يتعلق الأمر بتهيئة الظروف اللازمة لكي يعمل النظام بسلاسة. إن الدور الرئيسي لـ CENP-E هو تثبيت البداية، وبمجرد حدوث ذلك، تتكشف بقية الانقسام بشكل صحيح.”

قصة الكتاب المدرسي تتكشف

منذ ما يقرب من عشرين عامًا، علَّمت كتب علم الأحياء قصة أبسط عن CENP-E باعتباره بروتينًا محركًا يسحب الحمولة إلى لوحة الطورية. دراسة زغرب تفرض إعادة كتابة.

يقول توليتش: “إن محاذاة الكروموسومات في الكونجرس، ترتبط ارتباطًا جوهريًا بالتوجه الحيوي”. “ما نظهره هو أن CENP-E لا يساهم بشكل كبير في الحركة نفسها. إن دوره الحاسم هو تثبيت المرفقات النهائية في البداية. وهذا هو ما يسمح للنظام بالمضي قدمًا بشكل صحيح.”

إنه تحول أساسي في التأطير: بعيدًا عن القوة والحركة، نحو التنظيم والتوقيت. ولهذا التحول عواقب تتجاوز الفصول الدراسية.

لماذا يهم؟

بالنسبة للغرباء، قد يبدو التمييز دقيقًا. في علم الأحياء، التفاصيل مهمة. تعتبر الأخطاء في فصل الكروموسومات سمة مميزة للسرطان. الخلايا السرطانية عبارة عن خليط من الازدواجية والحذف للكروموسومات بأكملها أو أجزاء منها، ويعود كل منها إلى فشل في نظام المرور الخلوي.

ومن خلال إظهار أن الدور الأساسي لـ CENP-E هو تنظيم الارتباطات الأولى، وربط هذا التنظيم بنشاط أورورا كيناز، لم يتمكن فريق زغرب من ربط عمليتين كان يُعتقد في السابق أنهما تعملان بشكل مستقل فحسب، بل رسموا خريطة لثغرة أمنية حرجة. يمكن لهذه الرؤية أن تلهم العقاقير التي تعمل على ضبط التوازن، أو قمع الانقسامات الجامحة، أو إنقاذ الانقسامات المتوقفة.

يقول فوكوشيتش: “لا يقتصر الأمر على إعادة كتابة النموذج فحسب”. “يتعلق الأمر بتحديد الآلية التي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالمرض. وهذا يفتح الأبواب للتشخيص والتفكير في علاجات جديدة.”

دعم أوروبا والبنية التحتية في كرواتيا

تم دعم هذا البحث بواحدة من أكثر الجوائز تنافسية في العالم، وهي منحة التآزر التابعة لمجلس البحوث الأوروبي، إلى جانب الدعم من مؤسسة العلوم الكرواتية، والمشاريع الثنائية الكرواتية السويسرية، وصناديق التنمية التابعة للاتحاد الأوروبي.

كما اعتمدت على البنية التحتية الحاسوبية المتقدمة في مركز SRCE بجامعة زغرب. ويشير توليتش ​​إلى أن “علم الأحياء الحديث ليس مجرد مجاهر وأنابيب اختبار”. “إنها أيضًا عملية حسابية وتعاون عبر التخصصات والحدود.”

النظام في الفوضى الظاهرة

يدور هذا الاكتشاف في جوهره حول إيجاد النظام في الفوضى. كل يوم، تنقسم تريليونات من الخلايا في جسم الإنسان، وتراهن كل منها على الإنتروبيا. يسلط العمل القادم من زغرب الضوء على إحدى القواعد الخفية لتلك المقامرة. ومن خلال إعادة تعريف دور CENP-E، وربطه بعمليات أخرى داخل الخلايا، أعطى الفريق علم الأحياء مخططًا أكثر وضوحًا لكيفية استمرار الخلايا في حركة مرورها تحت ضغط مستحيل.

يقول توليتش: «من خلال الكشف عن كيفية تعاون هذه المنظمات المجهرية، فإننا لا نعمل على تعميق فهمنا لعلم الأحياء فحسب، بل نقترب أيضًا من تصحيح الإخفاقات التي تكمن وراء المرض».

المراجع: “يبدأ CENP-E تكوين الكروموسوم من خلال معارضة كينازات أورورا لتعزيز الارتباطات النهائية” بقلم كرونو فوكوشيتش، وإيفا إم توليتش، 21 أكتوبر 2025، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-025-64148-ث

“التغذية المرتدة للجسيم الحركي المركزي التي تربط كينازات CENP-E وAurora تتحكم في تراكم الكروموسوم” بقلم كرونو فوكوشيتش، وإيفا إم توليتش، 21 أكتوبر 2025، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-025-64804-1

التمويل: مجلس البحوث الأوروبي، الصندوق الأوروبي للتنمية الإقليمية، الصندوق الأوروبي للتنمية الإقليمية، مؤسسة العلوم الكرواتية

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.