Search
תובנות מקיפות על פתופיזיולוגיה וניהול קליני של פרפור פרוזדורים

התפקיד המכריע של 'מלווים' בשמירה על תפקוד עצבי

צוות חוקרים מאוניברסיטת מסצ'וסטס אמהרסט הוא הראשון שהראה כיצד חלבונים המכונים "צ'פרונים" חיוניים כדי להבטיח שתאי עצב יכולים להעביר אותות זה לזה. כאשר העברה עצבית זו מתפרקת, עלולות להתרחש מחלות הרסניות כגון אלצהיימר ופרקינסון יחד עם רבות אחרות.

המחקר של הצוות מספק הבנה חדשה של האופן שבו פועל החלק המכריע ביותר בתהליך ומהווה אבן דרך לקראת הבנת המכניקה הבסיסית של מחלות ניווניות.

המחקר, שפורסם לאחרונה ב- כתב עת לכימיה ביולוגית, מדגיש את התפקיד שממלאים המלווה הראשי, Hsc70, ושותף שותף מיוחד, CSPa, בהכנת חלבון מורכב נוסף, SNAP-25, על תפקידו הקריטי במנגנון האחראי על העברת אותות בין נוירונים.

נוירונים הם תאים מיוחדים במערכת העצבים האנושית, ותפקידם להעביר את האותות החשמליים המקודדים את המידע המאפשר לנו לקרוא, לחשוב, לנשום, לאכול… באמת, זה מאפשר לנו לַעֲשׂוֹת דָבָר. אמנם אפשר להתפתות לראות אותם בתור חוטי חשמל, אבל זה לא נכון, כי יש פער קטן -; שנקרא סינפסה -; שמפריד כל נוירון מהשותף שלו.

איך אות חשמלי חוצה את הפער הסינפטי הזה עדיין לא מובן לגמרי, אבל נראה שהתהליך הבסיסי הולך ככה: נוירון פרה-סינפטי מקבל מסר שיש לו מידע להעביר, ואז השלפוחית ​​הסינפטית בתוך הנוירון הזה -; חושב על זה כעל דלי קטן מלא בחומר נוירוטרנסמיטר עשיר במידע -; משתחרר למרווח הסינפטי.

לשם כך, השלפוחית ​​הסינפטית חייבת לעגון בממברנה של הנוירון הפרה-סינפטי ולהשליך את תוכנו לתוך הסינפסה, שם היא נעה לקולטנים מסוימים בנוירון הפוסט-סינפטי. בדרך זו, החומר הנוירוטרנסמיטר מעביר אות לנוירון החדש. כל התהליך הזה לוקח רק אלפית שנייה, קורה מיליוני פעמים ביום -; וזה חייב להיות מדויק.

אבל כל השלבים וכל החלקים שגורמים לזה לקרות עדיין לא מובנים היטב -; וכאן נכנס לתמונה. אני עובד על חלבון ספציפי שנקרא SNAP-25. ללא SNAP-25, מתחם SNARE, שאחראי להנחות את השלפוחית ​​הסינפטית לנקודות העגינה הנכונות בתאי העצב הפרה-סינפטיים, מתקלקל".

Karishma Bhasne, מחבר מחקר ועמית מחקר בכיר, אוניברסיטת מסצ'וסטס אמהרסט

SNAP-25 ידוע כחלבון "מופרע", כלומר המבנה שלו לא יציב. זה יכול ללבוש צורות רבות ולעבוד עם חלבונים רבים אחרים במגוון רחב של משימות. גמישות כזו חשובה ליכולתו לגרום ל-SNARE לעבוד מורכב, אך היא גם חולשה פוטנציאלית: SNAP-25 יכול להסיח את דעתו ולשוטט מהעבודה לעזור לנוירונים לעבוד.

כדי להבין מדוע דעתו של SNAP-25 רק לעתים נדירות מוסחת ובדרך כלל הזמן מבצע את המשימה שלו ללא רבב מיליוני פעמים ביום, Bhasne חבר ללילה Gierasch, פרופסור נכבד לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית וכימיה ב-UMass Amherst, המחברת הבכירה של המאמר. Gierasch הוא אחד המומחים המובילים במה שמכונה "צ'פרונים" של חלבונים: חלבונים ספציפיים שתפקידם לוודא שחלבונים אחרים לא יסיחו את דעתם ויעשו את עבודתם נאמנה.

בפרט, Gierasch מיקדה זמן רב את המחקר שלה במלווה המכונה Hsc70. יחד, בהסנה וגיירש, יחד עם אנטוניה בוגויאן-מולן לתואר ראשון של UMass Amherst ו-Eugenia M. Clerico, פרופסור עמית למחקר של UMass Amherst לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית, תהו: האם Hsc70, שהוא תמיד קיים בגופנו ואחראי לרחבה – מגוון משימות מלווה, לשמור על SNAP-25 במשימה? היו רמזים שזה היה המקרה מעבודה קודמת שנעשתה על ידי Sreeganga Chandra מאוניברסיטת ייל, אבל הסיפור לא הוסבר.

כדי לחשוף את תפקידה של Hsc70, Bhasne ושותפיה יצרו סדרה של ניסויים אשר מצאו, ראשית, כי בנוכחות Hsc70 ומלווה עוזר, CSPa, SNAP-25 לוקח על עצמו ונשאר במצב המתאים לעבוד איתו שותפים חלבונים אחרים ליצירת קומפלקס SNARE-; מה שמאפשר העברה עצבית.

הצוות חפר לעומק וראה לא רק ש-Hsc70 עוזר ביצירת SNARE, הוא למעשה מתחבר עם SNAP-25 לכדי קומפלקס חלבון. המתחם הזה הוא מה ששומר על SNAP-25 בצורה הנכונה עבור SNARE.

כדי להבין היכן, בדיוק, Hsc70 נקשר עם SNAP-25 ליצירת קומפלקס החלבון, הצוות ביצע סדרה של עריכות חלבון כדי לקבוע שמתוך 206 אתרים פוטנציאליים שבהם השניים יכולים להיקשר, רק לשלושה יש את התכונות הנכונות. מבין השלושה הללו, נראה כי רק שניים מעורבים בפועל בתהליך הכריכה.

ביחד, זה אומר שכל עווית באצבע שלך, כל מחשבה, כל פעימת לב תלויה, ברמה הבסיסית ביותר, בכך שה-Hsc70 יזהה נכון שתי מטרות חלבון ספציפיות ב-SNAP-25, ובכך עוזר להבטיח שקומפלקס SNARE יכול להשלים את משימה של העברת מידע מנוירון אחד לאחר. וכל זה צריך לקרות כמעט באופן מיידי, מיליוני פעמים בכל יום, במשך עשרות שנים ברציפות.

"SNAP-25 צריך להיות מתאים בדיוק כדי ש-SNARE יעבוד", אומר Gierasch, "ומסתבר ש-SNAP-25 תלוי ב-Hsc70, סוס העבודה של גופנו".

דילוג לתוכן