تستطيع الخلايا تجنب فقدان بياناتها الوراثية عن طريق السماح للبروتينات بالمرور إلى نواتها، وذلك بفضل آلية حيوية مبنية علي اتخاذ البروتينات لشكل غيوم من الاسباغيتي.
تُخزَّن مخططات وتعليمات الجسم في الخلايا البشرية على شكل “DNA” داخل النواة، تحتاج الجزيئات الدخول والخروج من النواة لتشغيل أو إيقاف جينات أو استرجاع معلومات فإنها تفعل ذلك عن طريق ممرات تُسمَّى مُجمِّعات المسام النووية (NPCs) ولكن من الضروري مراقبة هذه الممرات لمنع اختطاف الحمض النووي عن طريق الفيروسات أو يحدث لها خلل في الأداء كما في مرض السرطان، وللمرور عبر (NPCs) يجب أن ترتبط الجزيئات بمجموعة من البروتينات يُطلَق عليها عوامل النقل (TFs).
يواجه ال (NPC) تحديا عصيبا حيث يجب أن ينظم و يربط الجزيئات بدقة كبيرة في ال (TFs) حتي تسمح لجميع الجزيئات بالمرور دون ترك أيا منها عالقة، وكل ذلك يجب أن يحدث بسرعة متناهية في غضون جزء من الثانية حتي تتمكن الخلية من القيام بواجباتها، فالبروتينات المعروفة بربطها بجزيئات معينة بدقة، مثل: الأجسام المضادة تظل عادة عالقة في أهدافها لفترات تصل إلى أشهر.
“و لكن كيف بحق السماء تمتلك البروتينات ذلك القدر الهائل من التخصص و استهداف الجزيئات مثل ذاك الذي نراه في تفاعلات من نوعية “بروتينات متصلة ببروتينات”، ليس هذا فحسب بل و بسرعة رهيبة مماثلة لسرعة انزلاق الماء علي مقلاة من التفلون؟ ”
هذا ما استفسر عنه البروفيسور Michael Rout و الذي كان واحد من المساعدين في هذا العمل.
للإجابة على هذا السؤال قام فريق “روت” بالنظر إلى المادة داخل المسام النووي، فالفتحة التي تَظهَر مُحاطة بنوع من البروتينات المعروفة بـ”polypeptides” المضطربة جوهريًا، وهي بروتينات تعتبر امتدادات من الأحماض الأمينية بدون شكل محدد ومميز، و يُطلَق أيضًا على هذه البروتينات “nylleororene-glycine” أو “FG Nups”.
التفاعلات بين “FG Nups” و”TFs” هي مفتاح وظيفة بوابات المسام النووية، ولكن بسبب تحديات دراسة البروتينات ذات الاضطراب الجوهري فطريقة عملها سواء في الخلايا السليمة أو المصابة غير مفهومة بشكل جيد. عند استخدام المجهر الإلكتروني أو البلورات تُعطِي وجهة نظر غير واضحة ويرجع ذلك بسبب كون البروتينات ضبابية.
لحساب كيفية تأثير عدد نقاط الاتصال بين “TFs” و”NPC” على مدى قوة وسرعة ارتباطهما ببعضهما البعض. قاموا بإجراء تجارب حرارية ديناميكية قاما فيها ببناء “FG Nups” من عدد مختلف من “FG” مُكرَّر، ويقاس مقدار الحرارة الناتجة عند خلطها ببروتينات “TFs”. وجدوا أن التفاعل محددًا للغاية، ولكنه سريع الزوال في الاتصالات السريعة والعابرة بين “TFs” و”FG Nups”. وبالمثل بالنسبة لخيوط وخطافات “الفيلكرو”؛ فإن كل زوج من الأحماض الأمينية من منطقة “FG Nup” يرتبط فقط بـ”TFs” بشكل ضعيف للغاية، مع وجود نتيجة شاملة للألفة بين الشريكين، ولكن على عكس “فيلكرو” لم يكن الشركاء متعاونين لفترة أطول من اللازم لعامل النقل للسفر عبر المسام النووي.
قال “Cowburn”: “إن فهم هذه التفاعلات مهم للتحكم في نقطة ضعف الخلية وهي الوصول إلى النواة ففي مرض السرطان، يمكن أن يكون هناك طفرات في مجمع المسام النووية وفي عوامل النقل الخلوي”.
كتابة: منار إبراهيم
مراجعة: ميار محسن
تصميم: عمر حسن
تحرير: إسلام حمدي
