نجح الباحثون لأول مرة في رسم خريطة دقيقة لبنية بروتين الميتوكوندريا المعروف باسم PINK1، وهو بروتين له ارتباط وثيق بمرض باركنسون  ، وقد كشفت الدراسة عن تفاصيل رئيسية توضح كيف يمكن لخلل هذا البروتين أن يلعب دورا محوريا في تطور المرض.

كيف يرتبط بروتين PINK1 بمرض باركنسون؟

على مدار أكثر من عقدين، أدرك العلماء أن الطفرات الجينية في البروتين PTEN-induced putative kinase 1 (PINK1) يمكن أن تؤدي إلى الإصابة بمرض باركنسون في سن مبكرة، إلا أن الآليات المسؤولة عن ذلك بقيت لغزا حتى الآن.

تقنيات حديثة تكشف بنية ووظيفة PINK1

استخدم فريق من العلماء من معهد والتر وإليزا هول للأبحاث الطبية (WEHI) في أستراليا تقنيات تصوير متقدمة للكشف عن البنية الدقيقة لبروتين PINK1، بالإضافة إلى توضيح كيفية ارتباطه بالميتوكوندريا، وهي محطات توليد الطاقة في الخلايا.

كيف يعمل PINK1 في الخلايا السليمة؟

في الظروف الطبيعية، يمر بروتين PINK1 عبر الأغشية الداخلية والخارجية للميتوكوندريا، حيث يختفي عن الأنظار بعد ذلك، لكن عندما تتعرض الميتوكوندريا للتلف، يتوقف البروتين عند منتصف الطريق، مما يؤدي إلى إرسال إشارات كيميائية عبر جزيء يسمى "يوبيكويتين" (ubiquitin)، وهو ما يُحفِّز عملية التخلص من الميتوكوندريا التالفة.

لكن عند حدوث طفرات جينية تمنع PINK1 من أداء وظيفته، فإن الميتوكوندريا التالفة لا تُزال، مما يؤدي إلى تراكم وحدات طاقة غير فعالة داخل الخلايا العصبية، مما يساهم في تدهور خلايا الدماغ ويحفّز تطور مرض باركنسون.

الكشف عن بروتين TOM-VDAC وآلية ارتباطه بـ PINK1

باستخدام تقنيات مثل الميكروسكوب الإلكتروني بالتبريد (Cryo-EM) والتحليل الطيفي الكتلي (Mass Spectrometry)، تمكّن الباحثون من فهم كيفية ارتباط PINK1 بالميتوكوندريا التالفة من خلال مركّب بروتيني يُعرف باسم TOM-VDAC.

ويُعد هذا الاكتشاف بمثابة إنجاز كبير في أبحاث باركنسون، حيث صرح الباحث ديفيد كوماندير، أحد أعضاء الفريق العلمي:

"من المذهل أن نتمكن أخيرا من رؤية بروتين PINK1 وفهم كيفية ارتباطه بالميتوكوندريا، لقد كشفنا العديد من الطرق الجديدة التي يمكن من خلالها تعديل PINK1 وتفعيله، مما قد يكون له تأثير كبير على حياة مرضى باركنسون."

هل يمكن استخدام هذا الاكتشاف لتطوير علاجات جديدة؟

رغم أن البحث ما زال في مراحله الأولى، فإن فهم كيفية عمل بروتين PINK1 قد يفتح الباب أمام تطوير علاجات جديدة تساعد في استعادة وظيفته، مما قد يساهم في تقليل خطر الإصابة بمرض باركنسون أو إبطاء تطوره.

تقول العالمة سيلفي كاليغاري، الباحثة في WEHI:

"هذه هي المرة الأولى التي نتمكن فيها من رؤية بروتين PINK1 البشري متصلا بسطح الميتوكوندريا التالفة، وقد كشفنا عن مجموعة مذهلة من البروتينات التي تعمل كمواقع ارتباط."

وتضيف:

"كما تمكنا لأول مرة من رؤية كيفية تأثير الطفرات الجينية الموجودة لدى مرضى باركنسون على وظيفة PINK1 البشري."

خطوة جديدة نحو فهم أعمق لمرض باركنسون

مرض باركنسون هو اضطراب معقد تنجم عنه العديد من العوامل المختلفة، ولكن من خلال الكشف عن الآليات الجزيئية للبروتينات مثل PINK1، يقترب الباحثون من فهم العوامل المشتركة التي تؤدي إلى ظهور المرض، مما يمهد الطريق لاكتشاف علاجات أكثر فعالية في المستقبل.