مصدر الصورة: bcm.edu

أدلة مكافحة الشيخوخة تكمن في الجسيمات الحالة1، ومراكز إعادة التدوير للخلية – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Anti-aging clues lurk in lysosomes1, the recycling centers of the cell
(Molly Chiu, Baylor College of Medicine – بقلم: مولي تشيو، كلية بايلور للطب)

ملخص المقالة:

نشر علماء كلية بايلور للطب ومعهد هوارد هيوز الطبي والمؤسسات المتعاونة معهم أن الجسيمات الحالة في الديدان المستديرة تنتج جزيئات تسمح للخلايا “بالتحدث” مع بعضها البعض حول الشيخوخة، وتنسيق العملية عبر كل الكائن الحي. وتعمل الجسيمات الحالة كمنصة تستخدمها الخلية لإرسال رسائل حول حالتها العامة، مثل مستويات الجلوكوز والتوتر. وفي عام 2015، كانت مجموعة البروفيسور مينغ وانغ من كلية بايلور للطب واحدة من أوائل من اكتشفوا إشارات محددة لمكافحة الشيخوخة تنتجها الجسيمات الحالة في الدودة المستديرة “سي. اليغانز”. كما اكتشفوا مؤخرا أنه عندما تنتج الجسيمات الحالة حمض دهني يسمى حمض ديهومو-جاما-لينوليك، يبدأ تفاعل متسلسل للرسائل الخلوية ويطيل في نهاية المطاف حياة الديدان.

( المقالة )

نشر العلماء في كلية بايلور للطب ومعهد هوارد هيوز الطبي (HHMI) والمؤسسات المتعاونة معهم في مجلة “علم أحياء خلية الطبيعة” (Nature Cell Biology) أن الجسيمات الحالة في الديدان المستديرة تنتج جزيئات تسمح للخلايا “بالتحدث” مع بعضها البعض حول الشيخوخة، وتنسيق العملية عبر كل الكائن الحي.

ينظم تحلل الدهون الليسوسومي المحيطي إشارات الببتيد العصبي. تظهر أ (a) السلالات المعدلة وراثيًا التي تعبر بشكل أساسي عن lipl-4  في الأمعاء (lipl-4 Tg) امتدادًا في العمر الافتراضي. تظهر ب (b)، علم الوجود الجيني للجينات المنتظمة في lipl-4 Tg مقارنة بالديدان “دبليو تي” (WT). تظهر ج (c)، الجينات التي تشفر إنزيمات معالجة الببتيد العصبي egl-3 و egl-21 و sbt-1 و pgal-1 و pghm-1 يتم تنظيمها نسبيًا بواسطة lipl-4 Tg.  تظهر د (d) رسم تخطيطي لمسار معالجة الببتيد العصبي والنضج. تظهر هـ (e)، قائمة جينات الببتيد العصبي المنتظمة بشكل كبير (P <0.05) بواسطة lipl-4 Tg في التنميط النسخي لـ RNA-seq. f ، egl-21 mRNA (الحامض النووي الريبي المرسال) يتم الكشف عنها بواسطة الكواسار 2670 الأحمر (Red Quasar 670)للتهجين الموضعي لجزيء  واحد (smFISH) من الحمض النووي الريبي (RNA) ، بينما النوى ملطخة بواسطة دابي3 (DAPI). تم الكشف عن egl-21 في الخلايا العصبية (المنطقة المعبأة) من “دبليو تي” ولكن ليس ديدان egl-21 (lf). لا تظهر منطقة الأمعاء المميزة بخطوط متقطعة egl-21. شريط مقياس، 30 ميكرومتر و 10 ميكرومتر في الشكل الداخلي. و(g) ، بروتين الفلورسنت الأخضر  (green fluorescent protein (GFP)  مدفوعًا  بالمروج الداخلي egl-21  يتم التعبير عنه في الخلايا العصبية ولكن ليس في الأمعاء (يتميز بخطوط متقطعة). شريط مقياس، 10 ميكرومتر. ز (h) ، تحجب طفرة فقدان الوظيفة لـ egl-21 (lf)  طول عمر lipl-4 Tg. تستخدم ضربة daf-16 RNAi  القاضية للقضاء على تأثير تقليل ILP في egl-21 (lf). في أ a و ز h ، n = 3 عينات مستقلة بيولوجيًا ؛ NS ، غير مهم (P> 0.05) ، *** P <0.001 عن طريق اختبار رتبة السجل ، 60-120 دودة لكل تكرار. انظر الجدولين التكميليين 4 و 5 للحصول على بيانات العمر الافتراضي الكامل. في ج (c) ، تمثل أشرطة الخطأ متوسط ​​± خطأ معياري للمتوسط ​​((sem) ، n = 3 عينات مستقلة بيولوجيًا ، **** P <0.0001 بواسطة اختبار t للطالب ثنائي الذيل ، ~ 2000 دودة لكل تكرار. في هـ (e) ، تمثل أشرطة الخطأ متوسط ​​± sem ، n = 3 عينات مستقلة بيولوجيًا ، DESeq2 | تغيير أضعاف | ≥1.5 ؛ P <0.05 عن طريق اختبار والد على الوجهين (lipl-4 Tg مقابل WT) ، حوالي 3000 دودة لكل تكرار. المصدر: Nature Cell Biology (2022). DOI: 10.1038 / s41556-022-00926-8.

وعلى مدى عقود، تعلم طلاب علم الأحياء أن الجسيمات الحالة ـ وهي أكياس صغيرة توجد داخل جميع الخلايا تقريبًا ـ لها مهمة واحدة: التهام أجزاء من المواد الغريبة وأجزاء الخلية البالية. والغاية هي لتفكيكها لإعادة التدوير. ولكن هذا الدرس قد يحتاج قريبا إلى مراجعة.

وقد أمضت الدكتورة منغ وانغ، الأستاذ (بروفبسور) ورئيس كرسي وقف “روبرت سي. فايف” المتخصص في شيخوخة الجينات الجزيئية والبشرية والباحث في معهد هوارد هيوز الطبي في بايلور، السنوات السبع الماضية في استكشاف الصلة بين طول العمر والإشارات التي تنتجها الجسيمات الحالة.

ويتغلغل طول العمر، على ما يبدو، بعمق في دم البروفيسور وانغ – عاشت جداتها من الأب والأم حتى سن 100 و 95 على التوالي. وقالت: “لم يكن أي منهما مريضا، ولماذا ماتا لا يزال لغزا”. وتابعت: “هذا يجعلني أشعر أن هناك سرًا لطول العمر، وإذا تمكنا من دراسة هذا، فربما يمكننا استخدام المعرفة وتطبيقها على الجميع”.

“الخلايا الموجودة في الأعضاء والأنسجة المختلفة حول الجسم ترسل إشارات لبعضها البعض باستمرار”، قالت البروفيسور وانغ، وهي عضو في مركز دان إل دنكان الشامل للسرطان في بايلور. وأضافت: “عندما نكون صغارًا، كل شيء متصل ويتواصل، ولكن مع تقدمنا ​​في العمر، تفقد بعض هذه الروابط وتتدهور الوظيفة”.

إطالة العمر

بحلول عام 2050، يتوقع العلماء أن يتضاعف عدد الأشخاص الذين تبلغ أعمارهم 65 عامًا في جميع أنحاء العالم إلى 1.5 مليار، وفقًا لتقرير صادر عن الأمم المتحدة عام 2019. ويعلم العلماء أن التقدم في السن يأتي مع زيادة احتمالية الإصابة بالأمراض والمشاكل الصحية الأخرى.

وقالت الدكتورة شياوشين وانغ، عالمة الفيزياء الحيوية في الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) في بكين والمتخصصة في الجسيمات الحالة: “هذا يفسر سبب انطلاق الأبحاث حول الجسيمات الحالة وطول العمر في السنوات الأخيرة”. وأضافت: “لقد عرف العلماء منذ أكثر من 50 عامًا أن البروتينات والدهون والجزيئات الأخرى تميل إلى التراكم في الخلايا القديمة، ولكن الآن فقط يولي الناس مزيدًا من الاهتمام لهذه الأجزاء من البيانات”.

ونظرًا لأن الجسيمات الحالة هي موقع رمي القمامة لمنتجات النفايات الخلوية، يقوم الباحثون بدراستها بمزيد من التفصيل، ويشتبهون في ارتباطها بالشيخوخة. وخلال العقد الماضي، أظهر العلماء أن الجسيمات الحالة تعمل كمنصة تستخدمها الخلية لإرسال رسائل حول حالتها العامة، مثل مستويات الجلوكوز والتوتر. وفي عام 2015، كانت مجموعة البروفيسور مينغ وانغ واحدة من أوائل من اكتشفوا إشارات محددة لمكافحة الشيخوخة تنتجها الجسيمات الحالة في الدودة المستديرة “سي. اليغانز” (C. elegans).

مصدر الصورة: الدودة المستديرة “سي. اليغانز”(C. Elegans) . المصدر: https://www.bing.com/images

وتقول الدكتورة شياوشين وانغ إن العمل يبرز لأنه تم إجراؤه في كائن حي، وليس في خلايا مستزرعة يستخدمها الباحثون عادةً لدراسة الجسيمات الحالة. وبالإضافة إلى ذلك، أظهرت تلك التجارب كيف ينتقل جزيء معين من الجسيمات الحالة إلى نواة الخلية ويعمل كإشارة تطيل من عمر الدودة (سي. اليغانز). وأردفت: “إنه عمل جميل للغاية”.

من خلية إلى أخرى

تأخذ هذه الدراسة البحث خطوة أخرى إلى الأمام. وفي العمل الذي قادته مارزيا سافيني، طالبة الدكتوراه (تحت اشراف البروفيسور منغ وانغ)، اكتشف فريق بايلور أنه عندما تنتج الجسيمات الحالة حمض دهني يسمى حمض ديهومو-جاما-لينوليك (dihomo-gamma-linoleic acid)، يبدأ تفاعل متسلسل للرسائل الخلوية ويطيل في نهاية المطاف حياة الديدان. وعندما أدار (نشط) الباحثون إشارات الأحماض الدهنية هذه، عاشت الديدان من 20 إلى 25 يومًا، وهي زيادة عن العمر الطبيعي البالغ 17 يومًا. وبشكل حاسم، تم إنشاء جزيء الإشارة في الأنسجة الدهنية، ومع ذلك تم اكتشافه بواسطة الخلايا العصبية في أماكن أخرى من الديدان. وهذا يعني أن الجسيمات الحالة تنتج إشارات تستخدمها الخلايا لتنسيق طول العمر عبر الأنسجة المختلفة.

وقالت البروفيسور منغ وانغ: “إنها تساعدنا حقًا في فهم كيفية تنظيم طول العمر على مستوى الكائن الحي بأكمله”.

وتواصل البروفيسور منغ وانغ وفريقها – اليوم – البحث عن جزيئات أخرى تنتجها الجسيمات الحالة التي قد تكون بمثابة إشارات مضادة للشيخوخة. وقالت: “لا يزال هناك الكثير للكشف عنه، مثل معرفة متى تبدأ الجزيئات في العمل كإشارات، وكيف تنظم الشيخوخة وكيف تتلاشى هذه الوظيفة مع تقدم العمر”.

وأضافت: “الهدف ليس أن يعيش الجميع لقرون، ولكن بدلاً من ذلك يقضي الناس سنواتهم الأخيرة بصحة جيدة ونشطة ومستقلة – تمامًا مثل جداتي. أنا متحمسة لمعرفة كيف يحافظ الأفراد والمنظمات على الصحة مع الوقت”.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

https://phys.org/news/2022-06-anti-aging-clues-lurk-lysosomes-recycling.html

لمزيد من المعلومات: مارزيا سافيني وآخرون، Lysosome lipid signalling from the periphery to neurons regulates longevity, Nature Cell Biology (2022). DOI: 10.1038/s41556-022-00926-8

الهوامش:

  1. الجسيمات الحالة (الليسوسومات Lysosomes) -انظر الشكل- هو عضية خلوية مرتبطة بالغشاء تحتوي على إنزيمات هضمية. تشارك الجسيمات الحالة في عمليات الخلية المختلفة. تقوم بكسر (تفتيت) أجزاء الخلايا الزائدة أو البالية. يمكن استخدامها لتدمير الفيروسات والبكتيريا الغازية. في حالة تلف الخلية بشكل لا يمكن إصلاحه، يمكن أن تساعد الجسيمات الحالة في التدمير الذاتي في عملية تسمى موت الخلية المبرمج أو موت الخلايا المبرمج. المصدر: https://www.genome.gov/genetics-glossary/Lysosome

  • الكواسار 670 الأحمر (Red Quasar 670) للتهجين الموضعي لجزيء واحد (smFISH) من الحمض النووي الريبي (RNA) هو إندوكاربوسيانين (indocarbocyanine) يتألق في المنطقة الحمراء من الطيف المرئي. هذا المركب هو بديل مباشر لـ “سيانين-5 Cyanine-5 (Cy5) ، وهو مركب فلوري ذو ذروة إثارة عند 651 نانومتر وذروة انبعاث عند 670 نانومتر. المصدر: https://www.biosearchtech.com/quasar-670-amidite
  • دابي (DAPI) ، أو 4′ ،6-دياميدينو-2-فينيليندول (4′ ، 6-Diamidino-2-phenylindole) ، هي بقعة فلورية ترتبط بقوة بالمناطق الغنية بالأدينين والثيمين في الحمض النووي. يتم استخدامه على نطاق واسع في الفحص المجهري الفلوري. ويكيبيديا.
المهندس محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.