استهداف إنزيم واحد يمكن أن يعالج السرطان والسكري والسمنة

يمكن أن يؤدي الكشف عن الألعاب البهلوانية الجزيئية لأنزيم الخلية الرئيسي إلى علاجات جديدة للسرطان وأمراض التمثيل الغذائي مثل السمنة والسكري.

اكتشاف جزيئي حديث له الكثير من الآثار العلاجية.

يُطلق على إنزيم الخلية اسم PI3KC2A ، وعلى الرغم من أن العلماء كانوا يعرفون أنه يتحكم في العديد من وظائف الخلية الحاسمة ، إلا أنهم ظلوا غير متأكدين من الآليات الهيكلية التفصيلية.

الشيء الوحيد الذي عرفوه هو أن الإنزيم يتحكم في ما يحدث في أغشية الخلايا عندما تتلقى إشارات خارجية.

لقد عرفوا أيضًا أنه يتحكم في كيفية تأثير الإشارات على العمليات الحيوية داخل الخلية.

تنظم هذه العمليات ، من بين أمور أخرى ، كيفية نمو الخلايا وانقسامها وتمييزها.

الآن ، ورقة جديدة تظهر في المجلة الخلية الجزيئية يصف لأول مرة كيف يتغير إنزيم الخلية من حالة غير نشطة داخل الخلية إلى حالة نشطة في غشاء الخلية.

قام الباحثون ، من Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) في برلين ، ألمانيا ، مع زملائهم في جامعة جنيف في سويسرا ، بدراسة PI3KC2A لبعض الوقت.

يكشف عملهم الجديد حقائق لم تكن معروفة من قبل حول آلية خلوية أساسية تسمى "امتصاص المستقبل". اضطرابات العمليات التي تنطوي على هذه الآلية متورطة في أمراض مثل السرطان والسكري واضطرابات التمثيل الغذائي الأخرى.

يقول أحد كبار مؤلفي الدراسة ، البروفيسور فولكر هاوك ، من FMP ، إن النتائج التي توصلوا إليها "قد توفر هدفًا مباشرًا للعلاجات".

أغشية الخلايا هي أنظمة ديناميكية

تقوم أغشية الخلايا بأكثر من مجرد الاحتفاظ بمحتويات الخلية معًا. إذا كان هذا هو كل ما فعلوه ، فلن يكونوا أكثر من جلود خاملة ؛ لكن نظرة فاحصة تكشف أنها أنظمة ديناميكية تتحكم بإحكام في مرور المواد الكيميائية داخل وخارج الخلية.

تم وصف بنية غشاء الخلية على أنها "بحر من الدهون" تحتوي على مجموعات طافية من البروتينات التي تتحكم في "النفاذية الانتقائية" للغشاء.

الدهون ، وهي جزيئات تشبه الدهون ، تنشط أيضًا في عملية النفاذية. وهي تعمل بمثابة "مفاتيح جزيئية" لسلسلة من الإشارات الكيميائية التي يتم تشغيلها داخل الخلايا. تتحكم العديد من هذه السلاسل في الوظائف الأساسية مثل نمو الخلايا والانقسام والتمايز.

تلعب الإنزيمات مثل PI3KC2A دورًا في إنتاج الدهون التي تعمل كمفاتيح جزيئية. لذلك ، فإن إيجاد طرق لاستهدافها قد يؤدي إلى عقاقير يمكنها التدخل في هذه العمليات.

تمايز الخلايا ، على سبيل المثال ، أمر بالغ الأهمية لتشكيل أوعية دموية جديدة ، أو تكون الأوعية الدموية ، وهي خطوة أساسية في نمو الورم.

امتصاص المستقبل

في العمل السابق ، اكتشف العلماء بالفعل الكثير عن البيولوجيا الهيكلية والخلوية للعمليات التي تنطوي على PI3KC2A ، بما في ذلك دورها في امتصاص المستقبلات.

لقد أثبتوا ، على سبيل المثال ، أن الروابط ، أو الإشارات الكيميائية الخارجية ، من خارج الخلية تحفز الإنزيم عن طريق الارتباط ببروتينات سطحية تسمى المستقبلات. تشتمل هذه الروابط على الأنسولين وعوامل النمو التي تؤدي إلى إطلاق إشارات متتالية داخل الخلايا.

بمجرد تنشيطه ، يتيح PI3KC2A عملية تسمى الالتقام الخلوي حيث تحمل الأكياس أو الحويصلات الصغيرة "المستقبلات المرتبطة باللجين" إلى داخل الخلية.

بمجرد دخول الخلية ، تُطلق المستقبلات المرتبطة بالرابط سلسلة الإشارات التي تتحكم في وظائف الخلية الحاسمة.

الدراسة الجديدة مهمة لأنها تكشف عن التغييرات التفصيلية التي يخضع لها PI3KC2A في كل خطوة من هذه العملية.

الإنزيم النشط "يفتح ذراعيه"

يوضح البروفيسور Haucke أن أحد الأشياء التي اكتشفوها هو أنه عندما يكون إنزيم الخلية ، أو كيناز ، غير نشط ويستريح داخل الخلية ، فإنه يبدو "ملفوفًا وكأنه قد لف" ذراعيه "حول نفسه".

وجد هو وزملاؤه أيضًا أن الإنزيم يصبح نشطًا فقط عندما يكون مكونان من غشاء الخلية في نفس المكان في نفس الوقت.

يقول: "عندما يحدث هذا ، فإن الكيناز يفتح" ذراعيه "، ويرتبط كل" ذراع "بأحد المكونين".

بعد ثوانٍ قليلة ، ستبدأ العملية. يبدأ الإنزيم في صنع الكثير من جزيئات الإشارات الدهنية التي تؤدي بعد ذلك إلى "امتصاص مستقبلات الإشارة المنشطة" إلى داخل الخلية. في المقابل ، أطلقوا السلاسل التي تنظم نمو الخلايا وانقسامها وتمايزها.

يخطط الفريق الآن لتحديد الجزيئات المرشحة لمطوري الأدوية لاتخاذ المزيد.