اكتشف الباحثون في LMU كيف تعمل الريبوسومات، وهي منشئات البروتين في الخلية، كأجهزة استشعار للإنذار المبكر عندما يحدث خطأ ما داخل الخلية.

عندما يتعطل إنتاج البروتين، وتبدأ الريبوسومات في الاصطدام، يقوم جزيء يسمى ZAK باكتشاف التراكم وتشغيل استجابات الإجهاد الوقائية.

الريبوسومات كبناة البروتين وأجهزة استشعار الإجهاد

الريبوسومات، التي توصف غالبًا بأنها مصانع البروتين في الخلية، ضرورية لكل أشكال الحياة. إنهم يلتصقون بالـ mRNA ويسافرون عبره، ويفسرون الشفرة الوراثية ويربطونها الأحماض الأمينية إلى البروتينات. إلا أن دورها لا يقتصر على تجميع البروتين. تساعد الريبوسومات أيضًا في اكتشاف الإجهاد الخلوي ويمكن أن تؤدي إلى استجابات وقائية عندما تكون الخلية في ورطة.

كشف فريق بحث دولي بقيادة البروفيسور رولاند بيكمان في مركز الجينات في ميونيخ التابع لـ LMU عن تفاصيل رئيسية حول كيفية تنشيط الاستجابة للضغط. تظهر النتائج في المجلة طبيعة.

كيف يعطل الإجهاد الخلوي إنتاج البروتين

يعد تخليق البروتين حساسًا للغاية لمجموعة من الضغوطات، بما في ذلك نقص الأحماض الأمينية، وتلف الحمض النووي الريبي المرسال، والالتهابات الفيروسية. تتداخل هذه الاضطرابات مع قراءة mRNA الطبيعية ويمكن أن تتسبب في توقف الريبوسومات واصطدامها ببعضها البعض.

عندما يحدث هذا، تبدأ عملية تعرف باسم الاستجابة للإجهاد السمي الريبوزي (RSR). يؤدي RSR إلى إطلاق مسارات وقائية تعمل إما على إصلاح المشكلة الأساسية، أو، إذا كان الضرر شديدًا للغاية، تبدأ في موت الخلايا المبرمج.

التحقيق في ZAK باستخدام الكيمياء الحيوية والمجهر الإلكتروني بالتبريد

يعد البروتين ZAK – وهو ما يسمى الكيناز، وهو الإنزيم الذي ينشط الجزيئات الأخرى عن طريق نقل مجموعة الفوسفات إليها – عنصرًا أساسيًا في التحكم في استجابة الإجهاد هذه. حتى وقت قريب، لم يكن العلماء يعرفون كيف يكتشف ZAK الريبوسومات المتصادمة أو كيف يؤدي حدث التعرف هذا إلى إطلاق الإشارات النهائية.

من خلال الجمع بين الأساليب البيوكيميائية والمجهر الإلكتروني المبرد، أثبت فريق البحث أن اصطدامات الريبوسوم تعمل كإشارة التنشيط الرئيسية لـ ZAK. وحددوا أيضًا كيفية ارتباط ZAK بالريبوسومات وما هي السمات الهيكلية للريبوسومات المتصادمة التي يجب التعرف عليها حتى يحدث التنشيط.

وجد الباحثون أن التفاعلات بين ZAK وبروتينات الريبوسوم المحددة تتسبب في تقليص أجزاء من ZAK، مما يعني أن نسختين من الجزيء تشكل زوجًا مرتبطًا. يبدأ هذا الاقتران سلسلة الإشارات.

لماذا يهم فهم دور ZAK

يقول بيكمان: “إن الفهم الأعمق لهذه الآليات أمر مهم لعدة أسباب”. أولاً وقبل كل شيء، يعمل ZAK في وقت مبكر جدًا في الاستجابة للإجهاد الخلوي، وبالتالي فإن توضيح آليات التعرف عليه يوفر رؤى مهمة حول كيفية إدراك الخلايا للاضطرابات بدقة زمنية عالية وكيف تتفاعل مراقبة جودة الريبوسوم، ومسارات الإشارة النهائية، والاستجابة المناعية مع بعضها البعض. علاوة على ذلك، فإن ZAK ذو صلة علاجية، حيث يرتبط نشاط ZAK غير المنظم بالأمراض الالتهابية والإجهاد الريباسي المزمن.

يقول بيكمان: “وهكذا تسلط النتائج التي توصلنا إليها الضوء على المبدأ المركزي لبيولوجيا الإجهاد في حقيقيات النوى”. “إن آلية الترجمة نفسها تعمل هنا كمنصة مراقبة يتم من خلالها إطلاق إشارات التوتر العالمية.”

المرجع: “تنشيط ZAK في الريبوسوم المتصادم” بقلم فيينا إل. هوسو، شوانغشوانغ نيو، ماركو أ. كاتيبوفيتش، جيمس أ. سابا، تيمو دينك، يوجين بارك، جينغدونغ تشينج، أوتو بيرنينغهاوزن، توماس بيكر، راشيل جرين ورولاند بيكمان، 19 نوفمبر 2025، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-025-09772-8

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