כמו דבורים נושמות חיים בגנים, מספקים אבקה וגורמת לפרחים לפריחת, מכונות סלולריות קטנות הנקראות מיטוכונדריה נושמות חיים בגופנו, ומזמזמים באנרגיה כשהם מייצרים את הדלק שמכניס כל אחד מהתאים שלנו. שמירה על חילוף החומרים המיטוכונדריאלי דורשת קלט ממולקולות רבות וחלבונים–מהם טרם התגלה.
חוקרי מכון סאלק בוחנים מקרוב אם המיטוכונדריה מסתמכים על חלבונים קטנים במיקרו-פרוטאינים שקשה היה למצוא, וכתוצאה מכך הוערכו על תפקידם בבריאות ובמחלות. במחקר החדש שלהם נמצא כי מיקרופרוטאין שהתגלה רק בשנה שעברה בסלק, שנקרא SLC35A4-MP, ממלא תפקיד קריטי בשמירה על מבנה המיטוכונדריה ובוויסות הלחץ המטבולי בתאי שומן בעכבר. הממצאים נוזלים את הזרע לטיפולים עתידיים על בסיס מיקרו-פרוטאין לצורך השמנת יתר, הזדקנות והפרעות מיטוכונדריות אחרות.
המחקר, שפורסם ב התקדמות מדעית ב- 29 באוגוסט 2025, הוא חלק מסדרת תגליות אחרונות בסאלק המציגות את החשיבות התפקודית של מיקרו -פרוטאינים בביולוגיה סלולרית, חילוף חומרים ומתח.
"מיקרו -פרוטאינים נדחו זה מכבר כזבל גנטי אקראי, אך עבודתנו מוסיפה לגוף הולך וגדל של מחקרים שהוכיחו כי רבים מהם הם למעשה רגולטורים מכריעים לפיזיולוגיה של תאים", אומר הסופר הבכיר אלן סגאטליאן, פרופסור ויו"ר ד"ר פרדריק פאולסן בסאלק. "כאן אנו חושפים שמיקרופרוטאין אחראי לשמירה על מבנה ותפקוד מיטוכונדריאלי ברקמת שומן חום, מה שמווסת את טמפרטורת הגוף ואיזון האנרגיה."
בסוף האביב של 2024, מעבדה של סגאטליאן גילתה את הקוד הגנטי עבור SLC35A4-MP שהוסתר במסגרת קריאה פתוחה במעלה הזרם על גדיל RNA של Messenger (mRNA). האמונה ארוכת השנים הייתה שכל גדיל mRNA מקודד ליחס חלבון יחיד אחד לאחד של mRNA לחלבון, תמיד. לכן, כשמדענים מצאו קטעים נוספים של חומר גנטי- במעלה הזרם של מסגרות קריאה פתוחות- על גדילי mRNA, הם חשבו שהם חייבים להיות 1) זבל אקראי ללא קידוד או 2) קוד רגולציה המשפיע על התרגום של אותו mRNA.
אולם ככל שטכנולוגיית הבדיקה והרצף הגנטית הפכה מתוחכמת יותר, החוקרים הבינו עד מהרה כמה מאותם מסגרות קריאה פתוחות במעלה הזרם המקודדות למיקרו -פרוטאינים פונקציונליים. תגלית זו הביאה מימד חדש לחלוטין לחיים הסלולריים, שכן מיקרו-פרוטאינים המסתתרים זמן רב במסגרות קריאה פתוחות במעלה הזרם נמצאים כעת במלואם למרוט וללמד.
חלק מהמיקרו -פרוטאינים הפונקציונליים הראשונים שתוארו היו מעורבים במטבוליזם ובוויסות המיטוכונדריה. זה כולל את המחקר של Saghatelian 2024, בו גילתה המעבדה לראשונה SLC35A4-MP בקירות המיטוכונדריה. בדיקות נוספות הצביעו על כך שהמיקרופרוטאין עשוי לסייע בשמירה על חילוף החומרים הסלולרי הבריא.
אולם ממצאים אלה התבססו על נתונים שנאספו ממבחנים ביוכימיים בצינורות בדיקה ותאים שעובדו במנות פטרי. כדי לאשר ולתאר באופן מלא את התפקיד הפיזיולוגי של SLC35A4-MP, הם יצטרכו לבדוק את תפקידו במערכת חיה.
"SLC35A4-MP הוא בין המיקרו-פרוטוטאינים הראשונים שאופיינים באופן פונקציונלי בעכברים", אומר הסופר הראשון אנדרה רושה, חוקר פוסט-דוקטורט במעבדה של סגאטליאן. "אכן, מצאנו ש- SLC35A4-MP מווסת את התפקוד המיטוכונדריאלי ומטבוליזם של שומנים בעכברים, מה שבאמת מראה כי לא ניתן להתעלם מיקרופרוטאינים כאשר אנו מחפשים גורמים ביולוגיים המווסתים את הבריאות."
כדי לסווג SLC35A4-MP, החוקרים בדקו את הרקמה המטבולית למופת שעובדת את המיטוכונדריה שלה קשה במיוחד: שומן חום. תאי שומן חומים תובעניים מטבולית, מכיוון שהם מווסתים את איזון האנרגיה וטמפרטורת הגוף. החוקרים הסירו את SLC35A4-MP לחלוטין מתאי שומן חומים בעכבר, ואז גרמו לאירועים מלחיצים מטבוליים כמו חשיפה לקור או תזונה עתירת שומן.
ללא SLC35A4-MP, עכברים לא הצליחו לחייג את חילוף החומרים שלהם במהלך חשיפה לקור. המיטוכונדריה שלהם נפגעו מבחינה מבנית, מוגדלים, לא מתפקדים ומודלקים. מחוץ למיטוכונדריה, חלקים אחרים של תאי השומן החומים הושפעו גם הם. החוקרים ראו סימנים של שיפוץ פנים תאים ועוד סימני דלקת של ירידה מטבולית בתנאים הקשורים להשמנה.
הממצאים מדגימים את התפקיד הבסיסי SLC35A4-MP ממלא בוויסות תפקוד תאי השומן החום ותגובה ללחץ מטבולי. ומכיוון שהמיטוכונדריה, הדבורים הסלולריות הזמזמות שלנו, נמצאות בכל סוג תאים בגוף, גם הממצאים נמשכים בכל מקום. SLC35A4-MP יכול להיות מטרה טיפולית עוצמתית לכל מחלה או הפרעה המשפיעה על תפקוד מטבולי ומיטוכונדריאלי, מהשמנת יתר ועד הזדקנות ומעבר לה.
מחקר מיקרו -פרוטאין מתעורר סוף סוף לחיים, והצוות רואה פרחים בהירים קדימה בחיפוש אחר מיקרו -פרוטאינים פונקציונליים יותר.
"מכיוון שמדענים הצליחו להוסיף עוד מיקרו -חילולי חלבונים למאגרי החלבון שלנו, השאלה נותרה, האם למיקרו -פרוטאינים אלה יש רלוונטיות פיזיולוגית כלשהי?" אומר סגאטליאן. "והמחקר שלנו אומר כן, הם הרגולטורים הפיזיולוגיים החשובים. אני מקווה שזה מוסיף יותר דלק לחקר המיקרו -חילולים מתקדם."
מחברים אחרים כוללים את אנטוניו פינטו, ג'ולין דידריך, הואנקי שאן, אדוארדו ויירה דה סוזה, ג'ואן ווהן ומארק פוסטר מסאלק; כריסטיאן שכדט של קרן המחקר של נוברטיס ומשלב ביו -מדע; גיא פרקסין ומארק אליסמן מ- UC סן דייגו; Kaja Plucińska ופול כהן מאוניברסיטת רוקפלר; וסרינת סמפאת מקרן המחקר נוברטיס ו- UC סן דייגו.
העבודות נתמכה על ידי המוסדות הלאומיים לבריאות (P30 CA014195, R01 GM102491, U24 NS120055, R01 NS108934, R01 GM138780, R01 AG06549, S10 OD021784, RC2961, NA061, NA061, NIA NIA, NIA NIA, NIA NIA, NIA NIA, NIA, NIA, NIA, NIA, NIA, NIA, R01 AG062479, NIMH RF1 MH129261, NIH-NCI CCSG P30 CA014195, NIH-NIA SAN DIEGO NATHAN CENTER CENTER P30 AG068635, NIH-NIA ALZHEIMER CENTRECE CENTERLE CENTER PASTEN P30 AG062429), Science Alliance Assution, 201422222222), amera allzeimer, allziemer, allzimer, allzimer, allzimite), רפואה רגנרטיבית, קרן הנרי ל. גנטר, הלמסלי צ'ראטיה אמון וקרן ג'ורג 'א. יואיט למחקר רפואי.
