تحتوي الخلايا على محفز كريستالي يجعلها تدمر نفسها ذاتيًا عندما تغزوها الفيروسات

تحتوي الخلايا على محفز كريستالي يجعلها تدمر نفسها ذاتيًا عندما تغزوها الفيروسات

بقلم فيفيان كاليير حرره تانيا لويس

لدى جهاز المناعة مهمة صعبة: عندما يغزو فيروس صغير إحدى خلايانا، يجب أن تكتشفه تلك الخلية، وفي غضون دقائق، تقرر ما يجب فعله. إذا قامت الخلية بتدمير نفسها ذاتيًا بسرعة، فإن ذلك سيمنع الفيروس من الانتشار في جميع أنحاء الجسم. ولكن مثل هذا الرد على إنذار كاذب يعني أن الخلية سوف تموت دون داع.

اكتشف الباحثون الآن أن مجموعة خاصة مكونة من حوالي 100 بروتين مناعي تتواجد داخل كل خلية في الجسم، حيث لا تفعل هذه البروتينات شيئًا سوى الانتظار. بعد ذلك، عندما يقتحم الفيروس، فإنه يزرع بلورة، وتتجمع البروتينات حولها على الفور، لتشكل سقالة للإنزيمات المعروفة باسم الكاسبيز لتنشيط وبدء موت الخلايا على الفور. (يجب جمع الكاسبيزات معًا لقتل الخلية؛ فقربها من بعضها البعض هو الذي ينشطها). ويسمى نوع موت الخلايا الناجم عن هذه الآلية بالبيروبتوزس، وعلى عكس موت الخلايا المبرمج (موت الخلايا المبرمج)، فإنه يؤدي إلى الالتهاب.

يقول راندال هالفمان، الباحث المساعد في معهد ستورز للأبحاث الطبية: “ما وجدناه، في جوهره، هو أن الخلايا تنتظر الموت طوال الوقت”. أشرف هالفمان على العمل الذي نُشر في eLife في سبتمبر.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

تاريخيًا، درس العلماء الهياكل المطوية للبروتينات لفهم وظيفتها بشكل فردي. يقول د. آلان دروموند، عالم الأحياء الجزيئية في جامعة شيكاغو، والذي لم يشارك في الدراسة: “نحن في هذا الانفجار الاكتشافي، ندرك أن هذه الجزيئات الفردية التي درسناها جيدًا تتجمع معًا لتشكل هياكل أكبر غير مرتبطة بالأغشية”. وقد أدى هذا الفهم الجديد إلى ظهور “أنواع جديدة من طرق التفكير حول الوظيفة الخلوية واتخاذ الخلايا للقرارات، وطرق جديدة لتخزين الطاقة، وما إلى ذلك”.

توضح الدراسة، التي أجريت على خلايا الخميرة الحية وخطوط الخلايا البشرية، كيف تعمل البروتينات بشكل جماعي من خلال تشكيل بلورة تجمع الكاسبيزات معًا لتنشيط برنامج موت الخلية وتمكين الخلية من اتخاذ قرار سريع بشأن الحياة أو الموت. كما أنه يقدم مثالاً على كيف يمكن أن تكون كتل البروتين الصلبة، التي يُعتقد عادةً أنها مرضية (كما هو الحال في مرض الزهايمر)، ضرورية للعمل: يقول دروموند: “لكي تكون مفيدة، فإن وظيفتها بأكملها هي أن تكون رد فعل عفويًا لا رجعة فيه، يسمح للخلية باتخاذ قرارات تشمل قتل الخلية”. تعد سرعة القرار أمرًا أساسيًا: إذا كانت الخلية تعتمد على مسارات إشارات أكثر تقليدية تنشط الجينات استجابةً للعدوى، فيمكن للفيروس الرشيق السيطرة على آلية صنع البروتين في الخلية قبل أن تتاح للخلية فرصة للاستجابة.

وعلى الرغم من أن علماء الأحياء البنيوية قد درسوا هذا النوع من سلوك البروتين في أنابيب الاختبار، فإن “ما كان ينقصنا حقًا هو: هل يحدث هذا حقًا في الخلية؟”، كما يقول بوستجان كوبي، عالم الأحياء البنيوية للبروتين في جامعة كوينزلاند في أستراليا. “لهذا السبب كان عمل (هافمان) مثيرًا للاهتمام حقًا، لأنه تناول المشكلة من زاوية مختلفة تمامًا.”

لاحظ فريق هالفمان أن هذه البروتينات المناعية عادة ما تظل قابلة للذوبان، ولكن مع مرور الوقت الكافي -على مدى العمر- فإنها سوف تتبلور تلقائيًا، مما يؤدي إلى اختلال وظيفتها بطريقة تؤدي إلى موت الخلايا والالتهابات. يقول هافمان: “ما يعنيه هذا هو أنك إذا انتظرت لفترة كافية، فإن كل خلية ستموت عبر هذه الآلية لأنه حتى لو لم يدخل الفيروس إلى الخلية، فسيحدث ذلك بشكل متكرر بشكل تلقائي”. (وبطبيعة الحال، يمكن للخلايا أن تموت بآليات أخرى، مثل موت الخلايا المبرمج، أولا).

قام فريق هالفمان بقياس القوة الدافعة لهذه البروتينات للتبلور في أنواع مختلفة من الخلايا البشرية ووجدوا أن تركيزها يرتبط بمعدل دوران الخلايا في الجسم. على سبيل المثال، يتم استبدال بعض خلايا الدم كل بضعة أيام، في حين أن الخلايا العصبية غالبًا ما تستمر مدى الحياة. وكلما كانت الخلايا أسرع في التقلب عادة، زادت كمية هذه البروتينات المناعية لديها، مما يشير إلى أن عملية التنشيط التلقائي هذه قد تكون مسؤولة عن قتلها.

تشير هذه النتائج إلى أن هذه البروتينات المناعية قد تساهم في الالتهاب منخفض الدرجة الذي يصاحب الشيخوخة. يقول هالفمان إن العثور على طرق لمنع البروتينات من التبلور يمكن أن يطيل عمر الخلايا ويقلل الالتهاب المرتبط بالشيخوخة، لكن المقايضة ستكون جهاز مناعة أضعف.

هذه الميزة في الجهاز المناعي قديمة جدًا. وهو موجود في الحيوانات الأولى، مثل الإسفنج، كما أنه موجود في البكتيريا، التي من المحتمل أننا ورثناه منها. ويوجد على وجه التحديد في بعض البكتيريا التي تعيش في مجتمعات متماسكة. يقول هالفمان: “إذا كنت كائنًا حيًا وحيد الخلية، فليس هناك دافع لقتل نفسك”. “ولكن عندما تكون جزءًا من مجتمع وتتعرض للخطر بواسطة العاثيات (فيروس يقتل البكتيريا)، فمن المنطقي تمامًا أن تقتل نفسك لأنك مرتبط بكل شخص من حولك، وهذا هو المكان الذي يبدو أن هذه البروتينات قد تطورت فيه.”

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.