צוות בינלאומי בראשות חוקרים בבית החולים לילדים חולים (Sickkids), המרכז לסרטן הנסיכה מרגרט, אוניברסיטת דלהוסי, אוניברסיטת אקסטר (בריטניה) והאוניברסיטה הרפואית בווינה (אוסטריה) חשף תאי דרך מפתיעים בתאים פועלים יחד כדי להגן על עצמם נוירו-נוירו.
פורסם היום ב מַדָעהמחקר מגלה מנגנון שזה עתה זוהה בין שני תאי מפתח בתא (מיטוכונדריה ופרוקסיזומים) המסייע בניהול לחץ ונזק פנימי, ומדגיש תורם מתעלם חיוני לשמירה על בריאות הסלולר.
מנגנון הגנה חדש שהתגלה
מיטוכונדריה מתוארים לרוב כתחנות הכוח של התא מכיוון שהם מייצרים את האנרגיה הדרושה לתאים כדי לתפקד. ייצור אנרגיה זה יוצר גם מיני חמצן תגובתי (ROS) כתוצרי לוואי. מולקולות אלה יכולות לפגוע בכל חלקי התא, ובמיוחד במיטוכונדריה, ולתרום למצב הנקרא לחץ חמצוני, חוסר איזון הקשור למחלות כמו סוכרת, התנוונות עצבית ומצבים לב וכלי דם.
צוות המחקר הבינלאומי, בראשותו של ד"ר פיטר קים בסייקקידס, גילה מנגנון חדש שבאמצעותו מיטוכונדריה מגנים על עצמם מפני ההשפעות המזיקות של ROS. המחקר מצא כי ROS שנוצר על ידי מיטוכונדריה יכולה לעבור לתא אחר של התא הנקרא פרוקסיזומים דרך נקודת מגע שזה עתה שזוהתה בין שני האברונים.
באמצעות מנגנון זה, פרוקסיזומים יכולים לחסוך מיטוכונדריה ממתח חמצוני על ידי התנהלות ככיורים מתמחים עבור ROS המיוצר במיטוכונדריה. זה מאתגר את הרעיון ארוך השנים שההגנה הסלולרית מוגבלת בתאים בודדים והיא הראשונה שמציגה תנועה של ROS בין אברונים כמנגנון הגנה.
"דוגמה קונבנציונאלית תמיד הייתה ש- ROS מעובד באופן עצמאי על ידי אברונים, אך עבודה זו מאתגרת את ההנחה הזו על ידי הצגת מנגנון שבאמצעותו פרוקסיזומים מקטין ישירות את ROS המיטוכונדריאלי", אומרת ד"ר לורה דיגיובאני, מחברת המובילה והסטודנטית לשעבר לתואר שני במעבדה של קים. "תגלית זו מדגימה כי דינמיקה בין-אורנל תורמת באופן פעיל להגנה נוגדת חמצון, ומציגה נקודת מבט חדשה על האופן בו התאים מנהלים לחץ חמצוני."
שינוי בהבנת ההגנה הסלולרית ושיתוף הפעולה של האורגן
הצוות זיהה כי אתר הקשר נוצר על ידי שני חלבונים: PTPIP51 על מיטוכונדריה ו ACBD5 על פרוקסיזומים. חלבונים אלה יוצרים גשר המאפשר ל- ROS לנוע ישירות בין האברונים, וחוסכים מיטוכונדריה תוך מניעת נזק לחלקים אחרים של התא. שְׁנֵיהֶם PTPIP51 וכן ACBD5 הם חלבונים רלוונטיים למחלות וקודם לכן קשורים להתנוונות עצבית.
בעוד ש- ROS ממלאת תפקיד חשוב בגוף, יותר מדי עלול לפגוע בתאים בריאים, ומעט מדי יכול למנוע מהגוף לחסל תאים מזיקים, כמו תאים סרטניים. על ידי זיהוי הגשר המאפשר ל- ROS לנוע בין מיטוכונדריה לפרוקסיזומים, הצוות חשף מנגנון ספציפי מרחבי המסייע לשמור על איזון עדין זה.
הגילוי מציג לא רק יעד חדש פוטנציאלי לטיפולים אלא גם מאתגר את ההנחה העומדת מאחורי טיפולים נוגדי חמצון רחבים. מיקוד למיקום הסלולרי המדויק בו מוסדרים ROS, כמו פרוקסיזומים, עשוי להיות המפתח לפיתוח טיפולים יעילים יותר.
אנו יודעים כי הפרעה של ROS המיטוכונדריאלי קשורה למחלות רבות, ולכן זיהוי חלבונים אלה שמפגישים את שני האברונים נותן לנו נקודת כניסה חדשה כדי לחקור כיצד אנו עשויים לשחזר או לחזק את מנגנון ההגנה הזה בתאים. "
ד"ר פיטר קים, מדען בכיר בתכנית הביולוגיה של התא ומערכות ב- Sickkids ופרופסור במחלקה לביוכימיה, אוניברסיטת טורונטו
מאמץ בינלאומי רב תחומי, בינלאומי
תגלית זו התאפשרה על ידי צוות מומחים גלובלי ורב תחומי בביולוגיה של תאים, ביוכימיה של שומנים, פרוטאומיקה והדמיה. הפרויקט איחד משתפי פעולה מ- Sickkids, המרכז לסרטן הנסיכה מרגרט של רשת האוניברסיטה, אוניברסיטת דלהוסי ושותפים בינלאומיים מאוניברסיטת אקסטר והאוניברסיטה הרפואית בוינה.
"אנו מתרחקים מהרעיון שאברונים פועלים בבידוד ולקראת השקפה משולבת יותר על האופן בו הם מתקשרים ומתואמים להגנה על התא", אומר המחבר המשותף ד"ר מייקל שרדר, פרופסור מאוניברסיטת אקסטר, ומומחה לביולוגיה של אורגן/פרוקסיסום. "זו דוגמה פנטסטית לאופן שבו התגלית העצמאית שלנו של ACBD5 ו- PTPIP51, שכן חלבוני הגישור התפתחה לשותפות רב -תחומית, בינלאומית, ואנחנו מאמינים שיש לה מרחב לשנות את ההבנה העולמית של האופן שבו יחסי גומלין ושיתוף פעולה על בריאות האדם."
"מחקר זה הוא דוגמה עוצמתית לאופן שבו שיתוף הפעולה בין תחומים יכול לחשוף שכבות ביולוגיה חדשות לחלוטין", אומר המחבר המשותף ד"ר בריאן רול, מדען בכיר במרכז הנסיכה מרגרט סרטן, שמומחיותו בשימוש ביו-ביו כדי לזהות אינטראקציות חלבון פתרו את האתגרים הטכניים למציאת אתר המגע בין מיטוכונדריה ופרוקסיסומיות.
מחקר זה ממומן על ידי מכונים קנדיים לחקר בריאות (CIHR), מועצת המחקר למדעי הטבע והנדסה של קנדה (NSERC), קרן המדע האוסטרית, המועצה לחקר ביוטכנולוגיה ומדעי הביולוגיה (בריטניה), מענק קרן המנהיגות של ג'ון אוונס מטעם קרן קנדה לחדשנות, אונטריו אמון, סקידקידס ריסוס וקרן סקידסידס.
