رسیدن به ریشه بیماری هانتینگتون: رویکردی مبتنی بر گیاهان
محققان از گیاهان برای مطالعه چگونگی جلوگیری از تشکیل تودههای سمی پروتئین بیماری هانتینگتون استفاده کردند
محققان قطعهای از پروتئین بیماری هانتینگتون (HD) را در گیاهان مطالعه کردند و راهی جدید برای جلوگیری از تشکیل تودههای سمی آن یافتند. یک پروتئین گیاهی خاص که توسط این تیم شناسایی شد، میتواند از تجمع مضر در گیاهان و همچنین در برخی از سیستمهای مدل HD جلوگیری کند و پتانسیل این رویکرد را به عنوان راهی احتمالی برای درمان HD نشان میدهد.
چرا HD را در گیاهان مطالعه کنیم؟
گیاهان در محیط خود ثابت هستند، به معنای واقعی کلمه به زمین ریشه دواندهاند، به این معنی که اگر شرایط چالشبرانگیزی مانند آفتاب زیاد، سرمای شدید یا شکارچیان مزاحم را تجربه کنند، نمیتوانند حرکت کنند. برای کمک به مقابله با مشکلات محیطی که ممکن است تجربه کنند، گیاهان انواع روشهای جالب را برای مقابله با این شرایط تکامل دادهاند، که میتواند آنها را در برابر استرس بسیار مقاوم کند. بسیاری از گیاهان همچنین میتوانند عمر بسیار طولانی داشته باشند، بنابراین برخی از دانشمندان معتقدند که آنها ممکن است کلید مطالعه و یافتن داروهای جدید برای بیماریهای پیری انسان را در خود داشته باشند.
Image credit: Llamas et al (2023) Nature Aging
HD ناشی از گسترش تعداد CAGها در ژن هانتینگتین است، به این معنی که شکل گسترشیافتهای از پروتئین هانتینگتین ساخته میشود. پروتئین هانتینگتین گسترشیافته میتواند تودههایی را تشکیل دهد و دانشمندان فکر میکنند که این تودهها ممکن است باعث انواع استرسها در سلولهای ما شوند و در علائم و نشانههای HD نقش داشته باشند. در این مطالعه، گروهی از محققان از کلن، آلمان، میخواستند بررسی کنند که آیا انعطافپذیری گیاهان میتواند به مقابله با استرس ناشی از تودههای سمی پروتئین HD گسترش یابد یا خیر.
گیاهان سازنده پروتئین HD به طور معمول رشد میکنند
ابتدا، تیم تحقیقاتی گیاهان اصلاحشده ویژهای ساختند که به طور مصنوعی قطعهای از پروتئین HD را میسازند. آنها گیاهانی را پرورش دادند که دارای تکرار CAG بسیار طولانی بودند که ممکن است در فردی با HD نوجوانان یافت شود (69). آنها همچنین گیاهانی را برای مقایسه با آنها پرورش دادند که تقریباً طولانیترین تعداد تکرار CAG را داشتند که در هر پروتئین گیاهی وجود دارد، اما احتمالاً باعث HD در انسان نمیشود (28).
در شرایط عادی، آنها دریافتند که این گیاهان اصلاحشده که پروتئین HD را میسازند، تقریباً دقیقاً مشابه گیاهان بدون پروتئین HD رشد میکنند و هیچ تودهای از پروتئین در سلولهای گیاهی تشکیل نمیشود. آنها همچنین بررسی کردند که ساخت پروتئینهای HD هیچ یک از سیستمهای پاسخ به استرس را در گیاهان تحریک نمیکند. با این حال، اگر این گیاهان را در معرض استرس اضافی، مانند شرایط گرمای زیاد، قرار دهند، تودههای سمی برای هر دو شکل پروتئین HD تشکیل میشود.
پروتئینهای HD با سیستم پاکسازی سلول در داخل کلروپلاستها ارتباط برقرار میکنند
برخلاف سلولهای انسانی، سلولهای گیاهی دارای محفظههای ویژهای به نام کلروپلاست هستند که مسئول جذب نور هستند تا گیاهان بتوانند غذا بسازند و رشد کنند. در داخل کلروپلاستها، تعداد زیادی از ماشینآلات تخصصی سلولی وجود دارد که سطح پروتئین را در تعادل نگه میدارند و پروتئینهای آسیبدیده یا سمی را پاکسازی میکنند، به طوری که انرژی و رشد در مسیر خود باقی بمانند.
دانشمندان دریافتند که این مجموعههای ماشینآلات پاکسازی تماس زیادی با پروتئینهای HD گسترشیافته دارند و آنها میتوانند این تماس را هم در کلروپلاستها و هم در سایر قسمتهای سلولهای گیاهی ببینند. به طور خاص، تماسی بین پروتئین HD و آنزیمی به نام SPP وجود داشت که پروتئینهای دیگر را در طول فرآیند پاکسازی خرد میکند.
این تیم با استفاده از میکروسکوپ، محل پروتئین HD را در داخل سلولهای گیاهی بررسی کردند. آنها میتوانستند مقدار زیادی از پروتئین HD را در اطراف کلروپلاستها ببینند، که نشان میدهد این ساختارهای ویژه ممکن است به گیاه کمک کنند تا با استرس ساخت پروتئین HD مقابله کند.
دستکاری در کار کلروپلاست باعث میشود تودههای پروتئین HD جمع شوند
سپس تیم تحقیقاتی بررسی کرد که کلروپلاستها چگونه پروتئین HD را پردازش میکنند. در مطالعات خود، آنها دیدند که کلروپلاستها میتوانند پروتئین HD را هنگامی که در نزدیکی آن شناور است، جذب کرده و سپس آن را حذف کنند.
سپس آنها میخواستند ببینند اگر از پاکسازی پروتئینها توسط کلروپلاستها یا انتقال مولکولها به داخل و خارج جلوگیری کنند، چه اتفاقی میافتد. آنها از مواد شیمیایی مختلفی برای غیرفعال کردن کلروپلاستها به این روشها استفاده کردند و در هر دو مورد، گیاهان تجمع پروتئین HD و تودههای بالقوه مضر را نشان دادند. این امر شواهد بیشتری ارائه داد که کلروپلاستها در مقابله با پروتئین HD بسیار مهم هستند.
راهی جدید برای کاهش تجمع پروتئین HD
مولکول SPP میتواند به پاکسازی پروتئین در گیاهان کمک کند و در تماس با پروتئین HD یافت شد. بنابراین آیا SPP میتواند به مقابله با تودههای پروتئین HD در زمینههای دیگر کمک کند – مانند سلولهایی که در ظروف کشت داده میشوند یا در یک مدل حیوانی از HD؟
در قسمت پایانی مطالعه، دانشمندان ژن SPP را در مدلهای مختلف HD اضافه کردند تا ببینند چه اتفاقی برای پروتئین HD میافتد. آنها ابتدا در سلولهای انسانی در یک ظرف کشت بررسی کردند و دریافتند که SPP از تجمع تودههای پروتئین HD جلوگیری میکند.
در نهایت، آنها کرمهای میکروسکوپی را مهندسی کردند تا پروتئین HD را با یا بدون SPP نیز بسازند. کرمهای دارای SPP تودههای پروتئین HD بسیار کمتری داشتند و میتوانستند بهتر از کرمهای بدون آن حرکت کنند.
این همه به چه معناست و قدم بعدی چیست؟
احتمالاً راهی طولانی در پیش است تا افراد مبتلا به HD با SPP برای درمان علائم دوز شوند. با این حال، تیم تحقیقاتی پشت این مطالعه معتقد است که با تحقیق در مورد گیاهان، که میتوانند شرایط سخت ایجاد کننده تجمع پروتئین را تحمل کنند، ممکن است بینشهای ارزشمندتری برای درمان بیماریهای انسانی پیدا کنند.
این رویکرد نوآورانه و کمی عجیب و غریب مبتنی بر گیاهان میتواند نویدبخش پیشرفت درمانهای جدید احتمالی برای بیماریهایی مانند HD باشد.
بیشتر بدانید
برای اطلاعات بیشتر در مورد سیاست افشای اطلاعات ما، به سوالات متداول مراجعه کنید…
