في دراسة جديدة أجراها فريق من العلماء من سنغافورة والولايات المتحدة، تم اكتشاف كيفية تأثير بروتين ينظم ساعتنا البيولوجية على وظيفته الخاصة، مما يفتح المجال أمام علاجات جديدة لمشكلات مثل تأثير السفر عبر المناطق الزمنية (jet lag) وتغيرات المواسم.

اكتشاف مفتاح تنظيم الساعة البيولوجية

اكتشف باحثون من كلية الطب Duke-NUS وجامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، أن المفتاح لتنظيم ساعتنا البيولوجية الداخلية يكمن في نهاية بروتين يسمى "كيناز الكازين 1 دلتا" (CK1δ). يعمل هذا البروتين كنبض لساعة الجسم البيولوجية، وهي الدورات الطبيعية التي تمتد على مدار 24 ساعة وتتحكم في أنماط النوم واليقظة والعديد من الوظائف اليومية.

نُشرت نتائجهم في مجلة "PNAS"، وقد تمثل هذه النتائج بداية لأساليب جديدة في علاج الاضطرابات المرتبطة بساعتنا البيولوجية.

آلية عمل بروتين CK1δ

يلعب بروتين CK1δ دوراً مهماً في تنظيم الإيقاعات اليومية عن طريق وضع علامات على بروتينات أخرى مرتبطة بساعتنا البيولوجية، مما يساعد على ضبط توقيت هذه الإيقاعات. بالإضافة إلى تعديل بروتينات أخرى، يمكن أيضاً وضع علامات على CK1δ نفسه، مما يؤثر على قدرته في تنظيم البروتينات المسؤولة عن تشغيل الساعة الداخلية للجسم.

اختلافات النسخ وعلاقتها بوظيفة CK1δ

كشفت الأبحاث السابقة عن وجود نسختين متميزتين من CK1δ تُعرفان باسم "الإيزوفورمز" δ1 وδ2، تختلفان عن بعضهما البعض بـ 16 وحدة بناء أو حمض أميني فقط في الجزء الأخير من البروتين، المعروف باسم "الذيل الطرفي". ومع أن هذه الاختلافات صغيرة، إلا أن لها تأثيرات كبيرة على وظيفة CK1δ. بينما كانت المعرفة موجودة حول أن وضع علامات على هذه البروتينات يقلل من قدرتها على تنظيم الساعة البيولوجية، لم يكن أحد يعرف بالضبط كيف يحدث ذلك.

فك شيفرة آلية وضع العلامات على CK1δ

باستخدام تقنيات متقدمة مثل الطيفية وطيف الكتلة، تمكن الباحثون من تحليل الذيلين واكتشاف كيفية وضع العلامات على البروتينات.

أوضحت أستاذة الكيمياء والبيولوجيا الكيميائية بجامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، كاري بارش، قائلة: "تشير نتائجنا إلى ثلاثة مواقع محددة على ذيل CK1δ حيث يمكن أن تلتصق مجموعات الفوسفات، وهذه المواقع حاسمة في التحكم في نشاط البروتين. عندما تُوضع علامات على هذه النقاط بمجموعات الفوسفات، يصبح CK1δ أقل نشاطاً، مما يعني أنه لا يؤثر على إيقاعاتنا اليومية بنفس الفعالية."

أهمية الاكتشافات الجديدة

بعد دراسة هذا البروتين لأكثر من 30 عاماً، قام البروفيسور ديفيد فيرشوب، مدير برنامج علم السرطان والخلايا الجذعية في Duke-NUS، بتوضيح أن "التقنيات المتاحة الآن جعلتنا نتمكن أخيراً من الإجابة عن سؤال لم يتم الإجابة عليه لأكثر من 25 عاماً. اكتشفنا أن ذيل δ1 يتفاعل بشكل أكبر مع الجزء الرئيسي من البروتين، مما يؤدي إلى مزيد من التثبيط الذاتي مقارنةً بـ δ2. وهذا يعني أن δ1 يتم تنظيمه بشكل أكثر تشدداً بواسطة ذيله مقارنة بـ δ2."

تناولت الدراسة أيضاً التداعيات الأوسع لهذه النتائج. يلعب CK1δ دوراً في عدة عمليات مهمة إلى جانب الإيقاعات اليومية، بما في ذلك انقسام الخلايا وتطور السرطان وبعض الأمراض العصبية التنكسية. من خلال فهم أفضل لكيفية تنظيم نشاط CK1δ، يمكن للعلماء فتح طرق جديدة لعلاج ليس فقط اضطرابات الإيقاع اليومي، ولكن أيضاً مجموعة من الحالات الأخرى.

علق البروفيسور باتريك تان، نائب العميد للبحث في Duke-NUS، قائلاً: "تنظيم ساعتنا الداخلية يتجاوز علاج تأثير السفر—إنه يتعلق بتحسين جودة النوم، والتمثيل الغذائي، والصحة العامة. يمكن أن يؤدي هذا الاكتشاف المهم إلى فتح أبواب جديدة لعلاجات قد تغير كيفية إدارتنا لهذه الجوانب الأساسية في حياتنا اليومية."

الخطوات المستقبلية

يخطط الباحثون لمزيد من التحقيق في كيفية تأثير العوامل الواقعية، مثل النظام الغذائي والتغيرات البيئية، على مواقع العلامات على CK1δ. قد يوفر ذلك رؤى حول كيفية تأثير هذه العوامل على الإيقاعات اليومية وقد يؤدي إلى حلول عملية لإدارة الاضطرابات المرتبطة بها.