دراسة تكشف أن 200 بروتين دماغي قد يسهمون في حدوث مرض الزهايمر
تغيرات البروتينات ودورها في الشيخوخة والاضطرابات الإدراكية
أظهرت دراسة حديثة وجود أكثر من 200 نوع مختلف من البروتينات المشوهة في أدمغة فئران مسنة، ويُعتقد أن هذه التغيرات تلعب دورًا في تطور مرض الخرف والتدهور الإدراكي المرتبط بالتقدم في العمر.
الشيخوخة والتدهور المعرفي
يمثل التدهور المعرفي في مجالات الذاكرة والتعلم سمة شائعة للشيخوخة، حتى في غياب الأمراض التنكسية العصبية، إلا أن هذا التدهور ليس حتميًا، فبعض الأفراد يحتفظون بقدرات معرفية تضاهي قدرات الشباب حتى أثناء مراحل متقدمة من العمر. ويمكن أن تتيح دراسة السمات الجزيئية التي يحتفظ بها هؤلاء الأفراد أو تتغير لدى من يعانون من ضعف إدراكي، فرصًا للوقاية أو العلاج المبكر.
انتقاد النظرية التقليدية حول بروتينات ألزهايمر
البروتينات المعروفة وأدوارها
- طوال عقود، كانت الأبحاث تركز على نوعين رئيسيين من البروتينين: “أميلويد بيتا” و”تاو”، واللتين يتكونان من ترسبات لزجة تؤدي إلى موت الخلايا العصبية وتأثيرات سلبية على وظائف الدماغ.
تغيير المفهوم
لكن دراسة حديثة من جامعة جونز هوبكنز الأمريكية تُغير هذا المفهوم، إذ تشير إلى أن البروتينات المشوهة أوسع من مجرد الأميلويدات وتوجد بشكل أكبر من تلك الترسبات، إذ تظهر مئات البروتينات المعطلة دون تكوين التكتلات المعروفة والتي تؤدي إلى ألزهايمر.
اكتشافات الدراسة الجديدة
طرق الدراسة والتحليل
- قام الباحثون بتحليل أدمغة 17 فأرًا تبلغ من العمر عامين، وُضعت جميعها في ظروف معيشية موحدة.
- تم تقييم أكثر من 2500 نوع من البروتينات في منطقة الحصين، المسؤول عن الذاكرة والتعلم المكاني.
- تم التمييز بين البروتينات التي حافظت على شكلها الطبيعي وتلك التي تعرضت للتشوه.
النتائج الرئيسية
- اكتشفت الدراسة أكثر من 200 نوع من البروتينات المشوهة في أدمغة الفئران ذات الأداء الإدراكي الضعيف.
- بقيت البروتينات سليمة في الفئران التي حافظت على قدراتها العقلية، مما يدعم فرضية العلاقة بين تشوه البروتينات وتدهور الذاكرة.
دور البروتينات المشوهة في التدهور الإدراكي
البروتينات غير القابلة لإعادة الطي
البروتينات غير القابلة لإعادة الطي، التي تفقد قدراتها على العودة إلى الشكل الطبيعي بعد التشويه، ترتبط بشكل وثيق بتدهور الأداء العقلي. وتكون هذه البروتينات عادةً غير قابلة للذوبان وتكوّن تكتلات تؤثر على العمليات الخلوية الحيوية، مما يسبب اضطرابات في التوازن البروتيني داخل الخلايا.
الأهمية الحيوية والتحدي العلمي
- فشل البروتينات في الطي الصحيح يؤدي إلى تكوين تكتلات، مع تزايد خطر التراكمات الضارة.
- هذه الحالة قد تكون ناجمة عن طفـــرات جينية أو ظروف بيئية أو عوامل التقدم في السن، مما يجعلها مؤشرًا حيويًا على تدهور الخلايا الخلوية.
- الآلية الدقيقة وراء سوء الطي وتراكم البروتينات لا تزال غير واضحة، وتعد من التحديات الكبرى في علوم الجزيئات والطب.
ما هو البروتين؟
- البروتين هو جزيء ضخم يتكوّن من سلاسل من الأحماض الأمينية.
- يُعتبر أحد اللبنات الأساسية في خلايا الجسم، ويشارك في بناء العضلات، الإنزيمات، الهرمونات، والأجسام المضادة.
- لكل بروتين ترتيب خاص من الأحماض الأمينية يُحدد وظيفته الداخلية.
تغيرات الهيكل والبنية وتأثيرها على الدماغ
وجدت الدراسة أن البروتينات التي تظهر تغيرات هيكلية مرتبطة بالإدراك أكثر عرضة بنسبة 2.7 مرة للتشوه، وأن 14 من أصل 15 بروتينًا من النوع غير القابل لإعادة الطي تتعرض لهذه التغيرات. يشير الباحثون إلى أن التعديلات غير التساهمية في بنية البروتين قد تكون عاملًا عامًا في التدهور المعرفي، وأن غياب أدلة على مسؤولية التعديلات ما بعد الترجمة يُزيد من تعقيد الصورة.
عملية “الطي” للبروتينات ودورها
- الطي هو العملية التي يتحول فيها شريط الأحماض الأمينية إلى شكل ثلاثي الأبعاد محدد، وهو الشكل الذي يحدد وظيفة البروتين.
- تتم عملية الطي تلقائيًا داخل الخلية، بمساعدة بروتينات مساعدة، وإذا فشل البروتين في الطي بشكل صحيح، قد يفقد وظيفته أو يسبب أمراضًا مثل الزهايمر وباركنسون.
- الدراسة تظهر أن العديد من البروتينات يمكن أن تتشوه دون أن تتجمع، وهو أمر لم يكن يُعتقد سابقًا، مما يثير تساؤلات حول آليات وطرق حماية نظام الجودة الخلوي.
آفاق المستقبل والتحديات العلمية
يخطط الباحثون لاستخدام تقنيات متقدمة لمراقبة البروتينات المشوهة عن كثب، بهدف فهم التغيرات البنيوية الدقيقة التي تمر بها، مما قد يفتح الباب أمام تطوير علاجات تستهدف مجموعة أوسع من البروتينات المشوهة، وليس فقط “أميلويد بيتا” أو “تاو”. وعلى الرغم من أن النتائج غير حاسمة من جهت العلاقة السببية، إلا أن وجود ارتباط قوي بين التغيرات الهيكلية للبروتينات والإدراك يعزز أهمية فهم سوء الطي وتراكم البروتينات في تطوير استراتيجيات علاجية أكثر فاعلية.
