نیروی محرکه شناخته شده در پشت “کارخانه های تولید پروتئین” سلولی – ScienceDaily

[ad_1]

محققان نیروی محرک فرآیند سلولی مرتبط با اختلالات تخریب عصبی مانند بیماری پارکینسون و سلول های عصبی حرکتی را شناسایی کرده اند.

در مطالعه ای که امروز در پیشرفت علمی ، محققان دانشگاه کمبریج نشان دادند که اجزای کوچک موجود در سلول ، موتورهای بیولوژیکی تولید پروتئین کارآمد هستند.

شبکه آندوپلاسمی (ER) کارخانه تولید پروتئین سلول است که پروتئین های مورد نیاز برای اطمینان از عملکرد سلول سالم را تولید و اصلاح می کند. این بزرگترین اندامک سلول است و در یک ساختار شبکه مانند لوله و ورق وجود دارد. ER به سرعت حرکت می کند و به طور مداوم تغییر شکل می دهد ، در هر مکان که لازم باشد در هر زمان از طریق سلول گسترش می یابد.

محققان دپارتمان مهندسی شیمی و بیوتکنولوژی کمبریج (CEB) با استفاده از تکنیک های میکروسکوپ با وضوح فوق العاده ، نیروی محرکه این حرکات را کشف کرده اند – دستیابی به موفقیت که می تواند تأثیر بسزایی در مطالعه بیماریهای تخریب عصبی داشته باشد.

دکتر منگ لو ، یک همکار تحقیقاتی در گروه تجزیه و تحلیل لیزر به رهبری پروفسور کلمنس کامینسکی ، گفت: “شبکه آندوپلاسمی شناخته شده است که ساختاری بسیار پویا دارد – به طور مداوم در حال کشش و گسترش در داخل سلول است.”

“مراقبت های اضطراری باید بتواند به راحتی و به سرعت به همه مکانها برسد تا در صورت نیاز و نیازهای خانگی در قفس کارهای اساسی را انجام دهد. اختلال در این توانایی با بیماری هایی از جمله پارکینسون ، آلزایمر ، بیماری هانتینگتون و ALS همراه است. تاکنون ، درک محدودی از چگونگی دستیابی ER به این تغییرات سریع و جذاب در شکل و نحوه پاسخ دادن به محرکهای سلولی وجود دارد. “

لو و همکارانش دریافتند که یکی دیگر از اجزای سلولی ، ساختارهای کلیدی و کوچکی را دارد که شبیه قطرات کوچک موجود در غشایی به نام لیزوزوم است.

می توان لیزوزوم ها را به عنوان مراکز بازیافت سلول در نظر گرفت: آنها پروتئین های آسیب دیده را می گیرند و آنها را به بلوک های اصلی خود تقسیم می کنند تا در تولید پروتئین های جدید مورد استفاده مجدد قرار گیرند. لیزوزومها همچنین به عنوان مراکز حسی عمل می کنند – سیگنالهای محیطی را می گیرند و به قسمتهای دیگر سلول منتقل می کنند ، که متناسب با آنها سازگار می شوند.

ممکن است تا 1000 لیزوزوم یا بیشتر به طور همزمان در اطراف سلول فشرده شود و به نظر می رسد که با وجود آنها ER به شکل سازمان یافته ای تغییر شکل و مکان می دهد.

آنچه دانشمندان کمبریج را متعجب کرد ، کشف ارتباط علalی بین حرکت لیزوزوم های کوچک در سلول و روند تغییر شکل شبکه بزرگ ER بود.

لو گفت: “ما می توانیم نشان دهیم كه خود لیزوزومها همان چیزی است كه ER را در پاسخ به محركهای سلولی مجبور به تغییر فرم می كند.” “وقتی سلول احساس کند نیاز به لیزوزومها و ER برای رفتن به گوشه های انتهایی سلول وجود دارد ، لیزوزومها مانند لوکوموتیوهای کوچک شبکه ER را با خود می کشند.”

از نظر بیولوژیکی ، این منطقی است: لیزوزوم ها به عنوان یک حسگر در داخل سلول عمل می کنند ، و ER به عنوان یک واحد واکنش. هماهنگی عملکرد همزمان آنها برای سلامت سلول بسیار مهم است.

تیم تحقیق Kaminski برای یافتن این ارتباط شگفت آور بین دو اندامک بسیار متفاوت ، از فناوری های تصویربرداری جدید و الگوریتم های یادگیری ماشین استفاده کرده است که به آنها نمای بی سابقه ای از عملکرد داخلی سلول می دهد.

کامینسکی گفت: “این جالب است که ما اکنون می توانیم به سلولهای زنده نگاه کنیم و سرعت و پویایی فوق العاده فناوری تلفن همراه را با چنین جزئیاتی در زمان واقعی ببینیم.” “فقط چند سال پیش ، تماشای ارگانیک ها که در سلول کار می کنند ، تصور نمی شد.”

محققان از مدل های روشنایی طراحی شده روی سلول های زنده با سرعت بالا و الگوریتم های پیشرفته رایانه ای برای بازیابی اطلاعات در مقیاس بیش از صد برابر عرض موی انسان استفاده کردند. اخذ چنین اطلاعاتی با سرعت فیلم اخیراً امکان پذیر شده است.

محققان همچنین از الگوریتم های یادگیری ماشین برای استخراج ساختار و حرکت شبکه های ER و لیزوزوم ها به روشی خودکار از هزاران مجموعه داده استفاده کردند.

این تیم تحقیقات خود را برای بررسی سلولهای عصبی یا سلولهای عصبی – سلولهای تخصصی با برجستگی های طولانی به نام آکسون که سیگنال ها را منتقل می کنند – گسترش داد. آکسون ها ساختارهای لوله ای بسیار نازکی هستند و مشخص نبود که چگونه حرکت یک شبکه ER بسیار بزرگ در داخل این ساختارها سازمان یافته است.

این مطالعه نشان می دهد که چگونه لیزوزوم ها به راحتی در طول آکسون ها حرکت می کنند و ER را به پشت خود می کشند. محققان همچنین نشان داده اند که این روند برای رشد سلول های عصبی در حال رشد چقدر مضر است.

محققان اغلب حوادثی را مشاهده کرده اند که در آن لیزوزومها به عنوان موتور عمل می کنند تا قطعات جدا شده یا شکسته ساختار ER را ترمیم کنند ، آنها را دوباره در یک شبکه سالم قرار دهند. بنابراین ، کار برای درک اختلالات سیستم عصبی و بهبود آن مهم است.

این تیم همچنین اهمیت بیولوژیکی این حرکت مرتبط را مطالعه کرده و محرک – در این مورد مواد مغذی – را برای حس لیزوزوم ها فراهم می کند. می توان لیزوزوم ها را در حال حرکت به سمت این سیگنال مشاهده کرد و شبکه ER را به پشت سر خود کشاند تا سلول بتواند پاسخ مناسبی را به دنبال داشته باشد.

لو گفت: “تاکنون اطلاعات کمی در مورد تنظیم ساختار ER در پاسخ به سیگنالهای متابولیکی در دسترس بود.” “مطالعه ما پیوندی بین لیزوزوم ها به عنوان واحدهای حسی فراهم می کند که به طور فعال پاسخ محلی ER را هدف قرار می دهند.”

این تیم امیدوار است که بینش آنها برای افرادی که رابطه بین بیماری و پاسخ سلولی را مطالعه می کنند بسیار ارزشمند باشد و گام های بعدی آنها نیز مطالعه عملکرد ER و اختلال عملکرد در بیماری هایی مانند پارکینسون و آلزایمر خواهد بود.

اختلالات نورودژنراتیو با تجمع پروتئین های آسیب دیده و نابجای خورده همراه است ، بنابراین درک مکانیسم های اساسی عملکرد ER برای مطالعه درمان و پیشگیری از آنها بسیار مهم است.

كامینسكی گفت: “كشفهای ER و لیزوزومها سالها پیش جایزه نوبل دریافت كرده اند – آنها اندامكهای مهمی هستند كه برای فعالیت سالم سلول ها ضروری هستند.” “جالب است که تصور کنید هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد این سیستم وجود دارد ، که برای علوم بنیادی پزشکی پزشکی به دنبال علت و درمان این بیماری های ویرانگر بسیار مهم است.”

[ad_2]

منبع: unbox-news.ir

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>