علماء يكشفون دور بروتين في الاتصال بين الخلايا العصبية

كشف باحثون عن أن بروتين السينوكلين المفسفر المرتبط بعدد من الأمراض العصبية التنكسيّة له دور في الاتصال بين الخلايا العصبية في الدماغ السليم.

وأجرى الدراسة باحثون من جامعة كاليفورنيا في سان دييغو في الولايات المتحدة الأمريكية، ونشرت في نهاية ديسمبر/كانون الأول الماضي في مجلة نيورون (Neuron)، وكتب عنها موقع "سينس دايلي" (ScienceDaily).

والفسفرة (Phosphorylation) هي عملية يتم فيها إضافة أيون الفوسفات إلى حمض أميني ما، أو إلى وحدة بنائية ما داخل بروتين. حينما يتم إضافة أيون الفوسفات يصبح البروتين مفسفرا. عندما تتم عملية الفسفرة يتغير شكل البروتين، ويتغير مستوى نشاطه. في حالتنا هذه فإن البروتين الذي تمت فسفرته هو بروتين ألفا سينوكلين.

معظم الدراسات التي تمت على هذا البروتين ركزت على دوره في بعض الأمراض العصبية التنكسية مثل مرض باركنسون والخرف المرتبط بأجسام ليوي. في مرض الخرف المرتبط بأجسام ليوي يحدث تراكم لتكتل من البروتينات تسمى أجسام ليوي (Lewy bodies).

يعتقد أن هذه البروتينات سامة للخلايا العصبية. وإحدى النظريات السائدة في هذا السياق أن الألفا سينوكلين المفسفر يحفز حدوث هذا المرض.

تصيب ملايين البشر

الأمراض العصبية التنكسية هي مجموعة من الأمراض التي تصيب ملايين البشر حول العالم، من أكثرها شيوعا مرض باركنسون ومرض الخرف. وتحدث هذه الأمراض عندما تفقد الخلايا العصبية في الدماغ، أو في الجهاز العصبي الطرفي قدرتها على العمل تدريجيا إلى أن تموت. وعلى الرغم من وجود بعض العلاجات التي من الممكن أن تساعد في التقليل من الأعراض الجسمية أو العقلية المرتبطة بهذه الأمراض، فإن إبطاء حدوثها أو شفاءها بشكل تام هو أمر غير ممكن حتى هذا اللحظة.

تشير الدكتورة بيث آن سيبر مديرة البرنامج في المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية في الولايات المتحدة (National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS)) إلى أن معظم الدراسات حتى الآن تربط وجود الألفا سينوكلين المفسفر بوجود مرض ما مثل مرض باركنسون.

ازداد الاهتمام مؤخرا بتطوير أدوية تمنع فسفرة الألفا السينوكلين في محاولة لعلاج هذه الأمراض. النتائج التي تم الوصول لها شكلت تحديا للفرضيات الحالية التي تتحدث عن نشأت هذه الأمراض في الدماغ. ومن الممكن لهذه النتائج أن تسلط الضوء على علاجات أفضل لهذه الأمراض.

دراسات سابقة تم إجراؤها في مختبر البروفيسور -سوبهوجيت روي الطبيب والأستاذ في جامعة كاليفورنيا سان ديغو وكبير الباحثين لهذه الدراسة- تشير إلى أن بروتين ألفا سينوكلين يخفض من الإشارات العصبية الزائدة الدماغ السليم لينظم الاتصال العصبي.

خلال الدراسات التي تم إجراؤها ظهر وبشكل غير متوقع أن عملية فسفرة الألفا سينوكلين هي عملية ضرورية ليعمل البروتين بشكل طبيعي.

استخدمت النمذجة الجزيئية لمشاهدة الهيكل البنائي للألفا سينوكلين ليتبين أن الألفا سينوكلين مفسفر، لقد تغير بناء الألفا سينوكلين بطريقة تعزز التفاعل مع البروتينات الأخرى داخل الدماغ السليم. هذه الدراسة تم إجراؤها في مختبر البروفيسور روي، وقد قادها الباحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه ليوناردو بارا ريفاس.

علاوة على ذلك فقد لوحظ ارتباط بين زيادة النشاط العصبي الكهربائي والكيميائي وزيادة كمية الألفا سينوكلين المفسفر في الخلايا العصبية المزروعة في المختبر، وفي أنسجة أدمغة الفئران. هذه النتائج تشير إلى احتمالية وجود علاقة بين النشاط التشابكي وفسفرة الألفا سينوكلين المفسفر. وبالإضافة لذلك فقد أظهرت التجارب أنه عملية الفسفرة تؤدي دورا كبيرا في جمع شبكات البروتينات التي تربط الحويصلات المشبكية. والحويصلات هي جيوب صغيرة تفرز مواد كيميائية تمكّن الأعصاب من الاتصال فيما بينها والاتصال مع الخلايا الأخرى، ويمكنها أيضا من أن تبطئ من النشاط العصبي.

لذلك فعملية فسفرة الألفا سينوكلين تمثل الفرامل التي تضبط بعض الأنشطة العصبية، مما يشير إلى أنه من الممكن أن يكون لها دور في الأدمغة السليمة لم يكن متكشفا من قبل. يشير الدكتور روي بأسف إلى أننا عرفنا، ولكن بعد فوات الأوان أننا لم ننظر إلى فسفرة السينوكلين بالطريقة الصحيحة.

البصيلة الشمية

فلنأخذ على سبيل المثال الدوائر في البصيلة الشمية، والتي تشير النتائج التي وصل لها الباحثون أنها تحوي على مستويات مرتفعة من الألفا سينوكلين المفسفر. الأنف لا يتوقف عن الشم ومن ثم فإنه في حالة نشاط دائمة. وإحدى الفرضيات تقترح أن الألفا سنيوكلين المفسفر قد تطور ليصبح وسيلة أمان تستخدم لتحمي الدوائر العصبية التي تحتاج أن تكون نشطة بشكل مفرط. وجود الألفا سينوكلين المفسفر بشكل مستمر في أماكن معينة في الدماغ تعكس الحاجة لهذه الحالة البيوكيميائية في هذه المناطق.

ويلزم الآن المزيد من الدراسات لفهم الأحداث القليلة -نسبيا- التي تحدث في الدماغ السليم، والتي تتراكم عبر الزمن والتي من الممكن أن تحفز تراكم الألفا سينوكلين لتشكل "أجسام ليوي" الأمر الذي يؤدي إلى مرضى باركنسون ومرض الخرف المرتبط بـ"أجسام ليوي". علاوة على ذلك فإن الأدوية المصممة لمنع فسفرة الألفا سينوكلين من الممكن أن تؤدي بشكل غير مقصود لآثار جانبية لمنع عملية من الممكن أن تحمي وظائف الأعصاب في فترة ذروة نشاطها.