أداة كريسبر الجديدة تمنح العلماء السيطرة على إنتاج البروتين الخلوي

السيطرة على الريبوسوم الحمض النووي الريبي يمكن أن يساعد الباحثين على استهداف الأمراض الناجمة عن قلة أو زيادة إنتاج البروتين.

لا تقوم الخلايا ببساطة بصنع البروتينات بوتيرة ثابتة. إنهم يقومون باستمرار بتعديل الإنتاج ليتناسب مع احتياجاتهم، ويمكن لهذه التغييرات أن تساعد في تحديد ما إذا كانت الخلية ستستمر في الانقسام، أو تتبنى هوية متخصصة، أو تحتفظ بالمرونة التنموية للخلية الجذعية. في مركز هذه العملية توجد الريبوسومات، وهي الآلات الجزيئية التي تبني البروتينات، والحمض النووي الريبوزي الريباسي الذي يشكل جوهرها الهيكلي والوظيفي.

الآن، الباحثون بقيادة البروفيسور ستيفان هـ. ستريكر مركز الطب الحيوي في LMU وهيلمهولتز ميونيخوقد أظهر، من خلال العمل مع متعاونين دوليين، أن الحمض النووي الريبوزي الريباسي هو أكثر من مجرد مكون سلبي في هذه الآلية. دراستهم نشرت في علوميقدم دليلًا مباشرًا على أن تغيير كمية الرنا الريباسي (rRNA) يمكن أن يغير إنتاج البروتين ويؤثر على العمليات الأساسية المرتبطة بهوية الخلية وتطورها ونموها.

يُظهر TAPIR أن الرنا الريباسي (rRNA) يحفز إنتاج البروتين

لقد عرف العلماء بالفعل أن الخلايا تحتوي على كميات مختلفة من الحمض النووي الريبوزي الريباسي (RNA) اعتمادًا على نوعها وحالتها. كما لوحظت مستويات غير طبيعية من الرنا الريباسي (rRNA) في العديد من الأمراض. وكان السؤال الذي لم يتم حله هو ما إذا كانت هذه الاختلافات قد شكلت بشكل فعال ما تفعله الخلايا أو أنها ظهرت ببساطة بعد حدوث تغيرات بيولوجية أخرى بالفعل.

لفصل السبب عن النتيجة، احتاج الباحثون إلى طريقة لزيادة إنتاج الرنا الريباسي بشكل متعمد ومراقبة ما يتبع ذلك. لقد طوروا TAPIR (التنشيط المستهدف لترجمة البروتين)، وهي طريقة تعتمد على تقنية كريسبر تعمل على زيادة نشاط جينات الريبوسوم.

توفر جينات الريبوسوم التعليمات اللازمة لإنتاج الرنا الريباسي (rRNA)، الذي يتحد مع البروتينات لتكوين الريبوسومات. تعمل الريبوسومات مثل خطوط التجميع الجزيئية، حيث تقرأ التعليمات الجينية وتبني البروتينات التي تحتاجها الخلايا لتعمل.

من خلال تنشيط هذه الجينات مباشرة، سمح TAPIR للباحثين باختبار ما إذا كان الرنا الريباسي الإضافي سيغير إنتاج البروتين بدلاً من مرافقته فقط. يوضح ستريكر، المؤلف الرئيسي للنشرة: “تظهر دراستنا الجديدة أن التنشيط المستهدف لإنتاج الرنا الريباسي يزيد بشكل كبير من تخليق البروتين”.

آلية واحدة تنتج تأثيرات مرضية معاكسة

استخدم الباحثون بعد ذلك TAPIR لاستكشاف ما قد يعنيه زيادة إنتاج الرنا الريباسي في المرض. النتيجة تعتمد بشكل كبير على البيئة البيولوجية.

شمل أحد الاختبارات اعتلالات الريبوسوم، وهي مجموعة من الاضطرابات الناجمة عن ضعف وظيفة الريبوسوم. تشمل هذه الحالات متلازمة تريشر كولينز، وهو اضطراب خلقي نادر يرتبط بتشوهات الوجه.

في نموذج فأر مصاب بمتلازمة تريشر كولينز، تم تعويض التحفيز المستهدف لإنتاج الرنا الريباسي جزئيًا عن التغيرات المرتبطة بالمرض. تشير النتيجة إلى أن زيادة نشاط نظام صنع البروتين قد يساعد في مواجهة بعض تأثيرات انخفاض وظيفة الريبوسوم، على الرغم من أن النتائج تظل مقتصرة على النموذج الذي تمت دراسته.

قدم سرطان البنكرياس الوضع المعاكس. تتطلب الخلايا السرطانية كميات كبيرة من البروتين لدعم نموها السريع، مما يزيد من احتمال أن يساعد إنتاج الرنا الريباسي المرتفع الأورام في الحفاظ على هذا الطلب.

عندما استخدم الباحثون TAPIR لزيادة الرنا الريباسي (rRNA) في نموذج فأر مصاب بسرطان البنكرياس، نمت الخلايا السرطانية بسرعة أكبر. ولأن الباحثين رفعوا مستويات الرنا الريباسي عمدًا قبل ملاحظة نمو أكبر للورم، تشير التجربة إلى أن زيادة إنتاج الرنا الريباسي يساهم بشكل مباشر في العملية بدلاً من الظهور فقط كنتيجة للسرطان.

يصبح إنتاج البروتين هدفًا للعلاج

يقول ستريكر في تلخيص: “تُظهر دراستنا بوضوح أن تنظيم التخليق الحيوي للبروتين يلعب دورًا رئيسيًا في عمليات التطور والنمو وفي تطور السرطان”. وهو ينظر إلى TAPIR كمنصة بحثية لفهم تأثير تخليق البروتين على الصحة والمرض بشكل أفضل ولتطوير أساليب علاجية جديدة على المدى الطويل.

تكشف النتائج المتناقضة لماذا لا يمكن ببساطة زيادة أو تقليل إنتاج البروتين في كل مرض. قد يكون رفع نشاط الرنا الريباسي مفيدًا عندما تكون وظيفة الريبوسوم غير كافية، لكن نفس التدخل يمكن أن يدعم الأورام التي تعتمد بالفعل على إنتاج بروتين مرتفع بشكل غير عادي.

يمنح TAPIR الباحثين طريقة للتحقيق في هذه الاختلافات بشكل مباشر. يمكن أن يدرس العمل المستقبلي ما إذا كان التحكم الدقيق في إنتاج الرنا الريباسي قد يساعد في علاج الاضطرابات الناجمة عن ضعف وظيفة الريبوسوم أو تحديد أهداف علاجية جديدة في السرطانات التي أصبح فيها إنتاج البروتين مفرطًا.

المرجع: “التلاعب بترجمة البروتين والتجديد الذاتي للخلايا الجذعية عن طريق تنشيط كريسبر لنسخ الرنا الريباسي” بقلم ماكسيميليان فيسبيك، إميلي إل. ألارد، فلورنسيا ميرينو، نيتي شودري، لويزا إيجيرت، آنا دانيز، سيمون إيمهوف، ماتيلدا إيراسي بورجيا، أكشايا راجان، نادين فرنانديز-نوفيل ماركس، إدينا كيبيسيديس، آنا كوفيرلي، لويس ميغيل سيرون ألفان، فرانزيسكا فيرل، ثي ترام ترونج، مانجا ثورويرث، لورينا بيلالي، جوفيكا نينكوفيتش، ريكو شيويك، ماركوس ديفينباخر، ستيفاني إم هوك، بول ترينور، فراز ك. مارداخه، ماجدالينا جوتز وستيفان إتش ستريكر، 2 يوليو 2026، علوم.
دوى: 10.1126/science.aeh1348

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.