محققان کشف کردند که چگونه ریبوزوم ها تولید پروتئین را تنظیم می کنند

بدن انسان از تریلیون ها سلول تشکیل شده است و 60 درصد انرژی مصرف شده در یک سلول به یک ماشین مولکولی خاص اختصاص داده می شود. این دستگاه مسئول تولید پروتئین ها است که بلوک های ساختمانی اساسی بدن هستند.

ماشین مولکولی ریبوزوم نامیده می شود. وظیفه ریبوزوم ایجاد پروتئین بر اساس یک کپی از کد ژنتیکی موجود در ژنوم است که به mRNA معروف است. تا به حال، دانشمندان معتقد بودند که ریبوزوم یک نوع کار را با همه mRNA انجام می دهد، مانند یک خط مونتاژ استاندارد که به تنهایی تنظیم نمی کند.

با این حال، محققان دانشگاه کپنهاگ دریافته اند که چنین نیست.

از دیرباز شناخته شده است که انواع مختلفی از ریبوزوم ها وجود دارد. اما فرض بر این است که مهم نیست که چه mRNAی به ریبوزوم بدهید، یک پروتئین تولید خواهد کرد. اما نتایج ما نشان می‌دهد که انواع مختلف ریبوزوم‌ها پروتئین‌های خاصی تولید می‌کنند.”

Anders H. Lund، استاد مرکز تحقیقات و نوآوری بیوتکنولوژی دانشگاه کپنهاگ

Anders H. Lund و همکارانش دریافتند که سلول های سرطانی دارای ریبوزوم های متفاوتی در مقایسه با سلول های دیگر هستند و این مبنای کشف جدید بود.

آندرس اچ. لوند می گوید: “این ما را بر آن داشت تا حدس بزنیم که چرا چنین است. شاید سلول های سرطانی برای رشد، تشکیل متاستاز یا انواع دیگر رشد به پروتئین های خاصی نیاز داشته باشند؟ این باعث شد به این فکر کنیم که چرا انواع ریبوزوم ها وجود دارند و چگونه برای رشد بدن حیاتی هستند.”

این مطالعه که با همکاری سوفیا هافنر به عنوان نویسنده اول انجام شد، هم در مغز موش و هم در سلول های بنیادی انسان انجام شد. به گفته آندرس اچ. لوند، این یک نشانه قوی است که نتایج در بسیاری از اشکال زندگی قابل استفاده است.

یک تغییر کوچک با پیامدهای مهم

محققان با بررسی مغز موش ها از مرحله جنینی و به بعد شروع کردند. آنها دریافتند که ریبوزوم های مغز در طول رشد تغییر می کنند، که نشان می دهد تغییرات ریبوزومی برای رشد منظم ضروری است.

برای بررسی اینکه آیا این موضوع در مورد انسان نیز صدق می کند، محققان از سلول های بنیادی انسانی استفاده کردند که می توانند به انواع مختلف سلول های موجود در بدن انسان متمایز شوند.

آندرس اچ. لوند می‌گوید: “ما سلول‌ها را وادار کردیم تا به انواع سلول‌های مختلف تمایز یابند و آنها را در طول تکامل ردیابی کردیم. سپس بررسی کردیم که آیا ریبوزوم‌ها تغییر کرده‌اند یا خیر، و در واقع مشاهده کردیم که تغییر کرده‌اند.”

ریبوزوم ها دارای یک الگوی خاص با 114 تغییر شیمیایی کوچک هستند. این تغییرات در طول تمایز سلولی تغییر می کند و به گفته محققان، ممکن است کدی را تشکیل دهد که تعیین می کند ریبوزوم کدام پروتئین را تولید می کند.

Anders H. Lund می گوید: “اگر ما یک تغییر را حذف کنیم و سلول های بنیادی را به سلول های عصبی تمایز دهیم، ریبوزوم انواع مختلفی از سلول های عصبی را نسبت به معمول تولید می کند. بنابراین، ظاهر ریبوزوم برای آنچه سلول ها در طول زمان می توانند تبدیل شوند ضروری است.”

به این ترتیب، ما نشان دادیم که ریبوزوم فقط یک “مترجم” غیرفعال mRNA به پروتئین نیست، بلکه یک عملکرد فعال و تنظیم کننده دارد.”

درمان های بهبود یافته در آینده

در حال حاضر، تحقیقات قابل توجهی در سلول های بنیادی، با تمرکز بر چگونگی ایجاد انواع خاصی از سلول ها، مانند سلول های عصبی، وجود دارد. بنابراین این دانش جدید برای درک چگونگی رشد سلول های بدن ضروری است. علاوه بر این، ممکن است ما را قادر سازد در آینده درمان های بهبود یافته ای را توسعه دهیم.

Anders H. Lund می گوید: “نتایج ما نشان می دهد که ممکن است بتوانیم این فرآیند را بهتر کنترل کنیم، زیرا اکنون در مورد آنچه که تولید پروتئین های خاص را تنظیم می کند بیشتر می دانیم. همچنین ممکن است فرآیندهای بیولوژیکی را که برای توسعه انواع سلول های خاص حیاتی هستند روشن کند. این دانش به طور بالقوه می تواند در پزشکی احیا کننده استفاده شود.”

پزشکی احیا کننده شامل درمان هایی است که در آن سلول های سالم به بیماران پیوند زده می شوند تا به بازیابی عملکرد طبیعی بدن کمک کنند. می توان از آن در بیماری هایی مانند دیابت یا بیماری پارکینسون استفاده کرد.

در آینده، این یافته ها ممکن است به درمان های بهتری برای سرطان نیز منجر شود.

Anders H. Lund می گوید: “همه چیز از زمانی شروع شد که مشاهده کردیم که ریبوزوم ها در سلول های سرطانی در مقایسه با سلول های سالم متفاوت به نظر می رسند. وقتی ریبوزوم ها متفاوت هستند، ممکن است بتوانیم ماده ای ایجاد کنیم که می تواند به برخی از ریبوزوم های فراوان در سلول های سرطانی متصل شود و احتمالاً آنها را مهار یا فلج کند. این می تواند امکانات درمانی جدیدی ارائه دهد.”