كشف باحثون من جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونيخ (LMU) عن آلية جديدة تُظهر أن الريبوسومات—المعروفة ببنائها للبروتينات—تؤدي أيضا دور حساسات إنذار مبكر عندما يتعرض النشاط الخلوي لأي خلل.

عندما يتعطل إنتاج البروتين لأي سبب، تبدأ الريبوسومات في التوقف والاصطدام ببعضها، وهو حدث تكتشفه جزيئة محورية تُسمّى ZAK، فتُفعّل استجابات دفاعية تمنع انتشار الضرر داخل الخلية.

الريبوسومات: أكثر من مصانع لبناء البروتينات

الريبوسومات معروفة بأنها “مصانع البروتين” في الخلية، إذ تتحرك على خيوط mRNA وتحوّل الشيفرة الجينية إلى سلاسل بروتينية. لكن الاكتشاف الجديد يؤكد أنها تؤدي وظيفة إضافية وحيوية:

استشعار الضغط الخلوي واستدعاء آليات الحماية.

يقود هذه الدراسة فريق دولي برئاسة البروفيسور رولاند بيكمان من مركز الجينات في LMU، وقد نُشرت نتائجهم في مجلة Nature.

كيف يؤدي الضغط الخلوي إلى تعطيل بناء البروتين؟

عملية تصنيع البروتين حساسة للغاية، ويمكن أن تتعطل بسبب:

نقص الأحماض الأمينية

تلف mRNA

العدوى الفيروسية

أخطاء في القراءة الجينية

هذا التعطّل يؤدي إلى توقف الريبوسومات في منتصف العمل، مما يسبب اصطدامها، وهنا يبدأ ما يعرف بـ الاستجابة للضغط الريبوسومي (Ribotoxic Stress Response – RSR).

تهدف هذه الاستجابة إما إلى إصلاح المشكلة أو في حال استفحالها إطلاق موت الخلية المبرمج.

كيف يكتشف ZAK اصطدام الريبوسومات؟

بروتين ZAK هو كيناز (إنزيم يُفعّل مسارات أخرى بنقل مجموعة فوسفات).

لكن حتى وقت قريب، لم يكن يُعرف كيف يميّز ZAK اصطدام الريبوسومات أو كيف يبدأ سلسلة الإشارات التالية.

اعتمد الباحثون على المنهجيات البيوكيميائية والمجهر الإلكتروني المبرد (cryo-EM) ليكشفوا أن:

اصطدام الريبوسومات هو إشارة التفعيل الأساسية لـ ZAK

ZAK يرتبط بالبُنى المحددة للريبوسومات المتصادمة

هذا الارتباط يؤدي إلى تضاعف جزيئات ZAK (dimerization)

هذا التضاعف هو الشرارة الأولى لسلسلة الإشارات الدفاعية

لماذا هذا الاكتشاف مهم؟

يقول البروفيسور بيكمان: "فهم آليات التعرّف المبكر مهم لأنه يمنحنا رؤية دقيقة حول كيفية استشعار الخلايا للاضطرابات بسرعة عالية وكيف تتكامل مراقبة جودة الريبوسومات مع الاستجابات المناعية."

كما أن النشاط غير المنتظم لـ ZAK مرتبط بأمراض التهابية وحالات من الضغط الخلوي المزمن، ما يجعله هدفا علاجيا مهما في المستقبل.

ويضيف بيكمان: "تظهر نتائجنا مبدأً مركزيا في بيولوجيا الضغط الخلوية: آلة الترجمة نفسها تعمل كمنصة مراقبة تُطلق منها إشارات الضغط على مستوى الخلية كلها."