סחר חלבוני תוך -תאי והפרשת חלבונים לסביבה החוץ תאית הם תהליכים רציפים ומווסתים היטב בתאים אוקריוטיים. באופן קונבנציונאלי, חלבונים שנמצאים להפרשה מכילים פפטיד אות N-terminal המנחה את תנועתם מהתוכנית האנדופלסמית (ER) ומנגנון גולגי לחלק החיצוני של התא. עם זאת, חלבונים מסוימים יכולים לעקוף מערכת זו באמצעות מנגנונים לא שגרתיים, כולל טרנסלוקציה ישירה על פני קרום הפלזמה, הפרשה בתיווך טרנספורטר ואקסוציטוזיס בתיווך שלפוחית תאית. חלבונים המופרשים באופן לא שגרתי הוטלו על דלקת, התנוונות עצבית וסרטן. הבנת המנגנונים המניעים הפרשת חלבון לא שגרתית יכולה, אפוא, לחשוף יעדים וגישות טיפוליות חדשות.
אוטופגיה, הידועה באופן מסורתי בזכות השפלה ומחזור רכיבים ציטופלסמיים לשמירה על הומאוסטזיס סלולרי, התגלה לאחרונה כדרך חדשה להפרשה לא שגרתית של חלבונים נטולי מנהיגים. במחקר קודם שפורסם ב- Autophagy, חוקרים מאוניברסיטת דושישה, יפן, חשפו כי Park7/DJ-1-A חלבון הקשור ל- PD הנודע בתפקודו הנוגדי חמצון והגנה על המיטוכונדריה-מנגנון מבוסס אוטופאגיה לסתר הנגרם על ידי לחץ. למרות פריצת דרך זו, האירועים המולקולריים והמנגנונים הרגולטוריים המסדירים מסלול הפרשה לא שגרתי זה נותרו ברובם לא מוגדרים.
כדי לטפל בפערים אלה, אותו צוות מחקר חשף תובנות קריטיות לגבי הסחר התוך -תאי והשחרור החוץ תאי של Park7. עבודתם האחרונה תוחמת כיצד חלבון רב -פונקציונלי זה, המתבטא ברקמות שונות, מופנה לסביבה החוץ תאית בתגובה ללחץ התא. המחקר נערך על ידי עוזר המחקר ד"ר ד"ר ביפלב קומאר דאש, פרופסור יסואומי אורנו, ופרופסור נוריקו נוגוצ'י מבית הספר לתארים מתקדמים למדעי הרפואה באוניברסיטת דושישה, והדגיש את מתמשך תרומתם כדי לחשוף את המורכבות של אוטופאגיה-התיאום בהפרשת חלבון נוירו-רגיל.
ד"ר דאש מסביר תובנה נוספת לגבי עבודתם החלוצית, מסביר ד"ר דאש, "המחקר שלנו חושף מנגנון הפרשת PARK7 ייחודי, הנשען על הפעולות המתואמות של מקרו-אוטופגיה ואוטופגיה בתיווך צ'פרון (CMA). תחת לחץ חמצוני הנגרם על ידי 6-hydroxydopamine (6-OHDA), מקרו-אוטופגיה מקלה על שטף אוטופגי חזק המייצר אוטופגוזומים ומספק מאגר של ליזוזומים. במקביל, CMA מתרגם באופן סלקטיבי את פארק 7 לתת-קבוצה מיוחדת של ליזוזומים אלה-צעד מוקדם קריטי בתהליך ההפרשה. אנו מציעים כי ליזוזומים מועשרים ב- CMA יתמזגו לאחר מכן עם אוטופגוזומים ליצירת 'אוטוליזוזומים הפרשה'. בתוך תא זה, Park7 מתחמק מההשפלה ובמקום זאת מופרש. למרות ש- CMA באופן מסורתי מתפקד ללא תלות באוטופגוזומים או אוטוליזוזומים, הממצאים שלנו מדגישים את שילובו התפקודי עם מקרו -אוטופגיה במהלך לחץ חמצוני. יחסי גומלין זה בין מיקוד חלבון מונע CMA לבין דינמיקת שלפוחית מתווכת מקרו-אוטופגית מספקת מסגרת מכניסטית חדשה להפרשה הלא שגרתית של PARK7."ממצאי המחקר שלהם פורסמו בכרך 122, גיליון 19 של המשך האקדמיה הלאומית למדעים (PNAS) ב- 6 במאי 2025.
החוקרים מצאו כי טיפול 6-OHDA בתאי קרצינומה צוואר הרחם האנושי גרם לעלייה תלויה במינון בהפרשת PARK7. ראוי לציין כי עלייה זו לא הושפעה על ידי חסימת מסלול החלבון הסחר ER-to-golgi המקובל ומסלול השחרור האקסוזומלי, ובכך אישר כי Park7 שוחרר באמצעות מנגנון לא שגרתי. בנוסף, טיפול 6-OHDA הוביל גם לעלייה תלויה במינון בסמן האוטופגוזומלי (LC3B) ולירידה מקבילה במצע האוטופגי (SQSTM1), מה שמצביע על הפעלת אוטופאגיה.
החוקרים השתמשו ב- LC3 שתויגו בפלואורסצנטית כדי לעקוב אחר תהליך האוטופגיה, והדגימו כי טיפול 6-OHDA הגביר את היווצרות האוטופגוזום והגביר את היתוך האוטופגוזום-ליסוזום, ובסופו של דבר הגדילו את השטף האוטופגי. ראוי לציין כי חסימת השלב המוקדם של האוטופאגיה הפחיתה משמעותית את היווצרות ה- LC3B-II הנגרמת על ידי 6-OHDA והפרשת פארק 7.
בנוסף, טיפול בחומר נוגד חמצון ביטל לחץ חמצוני הנגרם על ידי טיפול 6-OHDA, ובכך הפחתת אינדוקציה של אוטופאגיה והפרשת Park7. לעומת זאת, טיפול עם Rapamycin, מגדיר אוטופאגיה, העלה את רמות ה- LC3B-II והפרשת Park7 משופרת, מה שמצביע על כך שגיוס אוטופאגיה חיוני להפרשת Park7. ראוי לציין כי עיכוב מסלולי השפלה אחרים של חלבון, כמו מערכת ubiquitin – פרוטאזום, לא השפיע על הפרשת Park7.
החוקרים מצאו כי העמוק יותר, גילו כי חסימת היתוך אוטופגוזום-ליסוזום והשפלה אוטוליזוזומלית (המדרגות במורד הזרם של אוטופאגיה) ביטלו את הפרשת Park7 הנגרמת על ידי 6-OHDA, מה שמצביע על כך שפעילות ליזוזומלית היא חריכה לחניון חניון. ניסויים נוספים חשפו כי קומפלקס חלבון חלבון חלבון (SNARE) ייעודי-N-ethylmaleimide-פקטור (SNARE), קבוצה של חלבונים כבולים ממברנה המתווכים מיזוג שלפוחית במסלולי אנדוציטים והפרשה, לצורך הפרשת תאי 6-OHDA של PART7. החוקרים זיהו גם מוטיבים ספציפיים דמויי KFERQ בפארק 7 שהוכרו באופן סלקטיבי על ידי צ'פרונים, ובכך גייסו את פארק 7 לליזוזומים שלמים, שבסופו של דבר התמזגו עם אוטופגוזומים ליצירת "אוטוליזוזומים הפרשה".
בסך הכל, ממצאים אלה מספקים תובנות חדשות לגבי מנגנונים לא שגרתיים המניעים הפרשת חלבון. המחקר פותח דרכים לפיתוח טיפולים ממוקדים שיכולים לווסת את רמות הפארק 7 ב- PD ותנאים קשורים. יתר על כן, פארק 7 וחלבונים קשורים מבטיחים כסמנים ביולוגיים לגילוי מחלות מוקדמות, מה שמאפשר התערבויות בזמן לפני התקדמות הסימפטומים.
יתר על כן, מסכם ד"ר דאש, "התאמת תאים ללחץ תוך שמירה על הומאוסטזיס תמיד סיקרנה אותי לחקור את קשריהם העמוקים יותר במחלות כמו של פרקינסון. באמצעות מחקר זה, הצוות שלנו מקווה למאמצי פיתוח תרופות המתמקדים במפרש הפרשה לא-שגרות של מחלות, העשויות לגרום לתפקוד מחלות סלולרי, ועשוי לגרום לטיפול במתחם מתקדם.
