6.6 C
بروكسل
الاثنين فبراير 6، 2023

فيديو سريالي للخلايا المجهدة يساعد علماء الأحياء في حل لغز عمره عقود

إخلاء المسؤولية: المعلومات والآراء الواردة في المقالات هي تلك التي تنص عليها وهي مسؤوليتهم الخاصة. النشر في The European Times لا يعني الموافقة تلقائيًا على وجهة النظر ، ولكن الحق في التعبير عنها.

codeimg - فيديو سريالي للخلايا المجهدة يساعد علماء الأحياء في حل لغز عمره عقود

حل علماء جامعة بيتسبرغ وجامعة كارنيجي ميلون لغزًا عمره عقود بشأن كيفية تحكم الخلايا في حجمها.


الغرف المزدحمة: كيف تمكن باحثو جامعة كارنيجي ميلون وجامعة بيتسبرغ من حل لغز الخلية.

ألهم مقطع فيديو سريالي لخلايا مجهدة تحت المجهر مجموعة من علماء فسيولوجيا الكلى وعلماء الأحياء من جامعة بيتسبرغ و جامعة كارنيجي ميلون للتحقيق في لغز: كيف تتحكم الخلايا في حجمها؟

بحثهم الذي نُشر مؤخرًا في المجلة الموبايل ، يوضح كيف ربط الباحثون النقاط في لغز تم تقديمه في البداية قبل ثلاثة عقود بقليل من الحظ. 


قال دانيال شوارسكي ، دكتوراه ، ما بعد الدكتوراه: "كنا نجري تجارب تصوير حية مضانًا لا علاقة لها بهذه الدراسة ، وعندما أضفنا محلول الملح إلى الخلايا ، تحولت المادة السيتوبلازمية الداخلية بسرعة إلى مصباح حمم فلورية". زميل باحث في جامعة كارنيجي ميلون ، يصف كيف قام هو وزوجته ، المؤلف الرئيسي المشارك كاري بويد شوارسكي ، دكتوراه في الطب ، بتحويل جزء من التجربة إلى اكتشاف غير متوقع.

[المحتوى جزءا لا يتجزأ]
في هذا الفيديو ، كينازات WNK (نوع من الإنزيم) تتألق وتنتشر في جميع أنحاء الخلية. عند تعريضها لمحلول ملحي ، تتجمع في قطرات أكبر ، وتبدو مثل المادة اللزجة الخضراء الساطعة في مصباح الحمم البركانية. هذه العملية ، التي تسمى "فصل الطور" ، هي الطريقة التي تعرف بها الخلية أنها بحاجة إلى إعادة كل من الماء والأيونات ، والعودة إلى حالتها الأصلية في غضون ثوانٍ. الائتمان: Boyd-Shiwarski ، وآخرون ، الخلية (2022)

قال: "نظرت إليها ، وسألتني عما يجري ، كما كان من المفترض أن أعرف". "وقلت ،" ليس لدي أي فكرة ، لكنني أعتقد أنه من المحتمل أن يكون شيئًا مهمًا! "


عندما تتعرض الخلايا فجأة لضغط خارجي ، مثل ارتفاع مستويات الملح أو السكر ، يمكن أن ينخفض ​​حجمها. في أوائل التسعينيات ، اعتقد العلماء أن الخلايا تستعيد حجمها بطريقة ما عن طريق تتبع تركيز البروتين فيها ، أو مدى "ازدحام" الخلية. ومع ذلك ، لم يكونوا على دراية بكيفية إحساس الزنزانة بالازدحام.

svg٪ 3E - فيديو سريالي للخلايا المجهدة يساعد علماء الأحياء في حل لغز عمره عقود

من اليسار إلى اليمين: د. دانيال شوارسكي ، د. أروهان سوبرامانيا ، ود. كاري بويد شوارسكي. الائتمان: جيك كارلسون / UPMC

بعد ذلك ، في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، تم تحديد With-No-Lysine Kinases أو "WNKs" كنوع جديد من الإنزيمات. لسنوات ، افترض العلماء أن كينازات WNK عكست انكماش الخلية ، لكن كيف فعلوا ذلك كان غير مبرر.

تحل الدراسة الجديدة كلا اللغزين من خلال الكشف عن كيفية تنشيط WNK kinases "التبديل" الذي يعيد حجم الخلية إلى التوازن من خلال عملية تعرف باسم فصل الطور.


قال المؤلف الكبير Arohan R. Subramanya ، العضو المنتدب ، الأستاذ المساعد في Renal-Electrolyte قسم في كلية بيت للطب وطبيب عام في نظام الرعاية الصحية في فيرجينيا بيتسبرغ. "ولكن كان هناك هذا التحول النموذجي في تفكيرنا حول كيفية عمل العصارة الخلوية. إنه حقًا يشبه المستحلب مع مجموعة من مجموعات وقطرات البروتين الصغيرة ، وبعد ذلك عندما يحدث إجهاد مثل الاكتظاظ ، يتجمعون معًا في قطرات كبيرة يمكنك رؤيتها غالبًا بالمجهر ".

كانت تلك القطيرات الشبيهة بالسائل بمثابة "مصباح الحمم البركانية" الذي كان شوارسكي وبويد شوارسكي يشاهدانه في ذلك اليوم المشؤوم عندما جربا إضافة محلول ملح إلى الخلايا. لقد قاموا بوضع علامات الفلورسنت على WNKs ، والتي انتشرت في جميع أنحاء العصارة الخلوية ، مما تسبب في توهج الخلية بأكملها. عندما تمت إضافة الملح ، اجتمعت WNKs معًا ، لتشكل كريات كبيرة من النيون الخضراء تتسرب حول الخلية مثل المادة اللزجة في مصباح الحمم البركانية.

وصف الفريق ما كانوا يرونه على أنه فصل طوري ، وهو عندما تتكثف WNK إلى قطرات مع الجزيئات التي تنشط ناقلات الملح في الخلية. تسمح هذه الخطوة للخلية باستيراد كل من الأيونات والماء ، وإعادة حجم الخلية إلى حالته الأصلية في غضون ثوانٍ.

يعد فصل الطور مجال اهتمام ناشئ ، ولكن ما إذا كانت هذه العملية جزءًا مهمًا من وظيفة الخلية أم لا ، فقد كان أمرًا مثيرًا للجدل.

أوضح بويد شوارسكي ، الأستاذ المساعد في قسم المنحل بالكهرباء في كلية بيت للطب: "هناك الكثير من الأشخاص الذين لا يعتقدون أن الفصل المرحلي وثيق الصلة من الناحية الفسيولوجية". "إنهم يعتقدون أنه شيء يحدث في أنبوب اختبار عندما تفرط في التعبير عن البروتينات أو يحدث كعملية مرضية ولكن لا يحدث بالفعل في الخلايا السليمة الطبيعية."

لكن على مدى السنوات الست الماضية ، أجرى الفريق دراسات متعددة باستخدام ضغوط مماثلة للتقلبات التي تحدث داخل جسم الإنسان لإظهار أن الفصل الطوري لـ WNK هو استجابة وظيفية للتزاحم.

وأوضح سوبرامانيا أن استعادة حجم الخلايا له آثار على صحة الإنسان أيضًا: "أحد الأسباب التي تجعلنا متحمسين للغاية هو أن الخطوة التالية بالنسبة لنا هي إعادة هذا إلى الكلى".

تعمل WNKs الأخرى على تنشيط نقل الملح داخل خلايا الأنابيب الكلوية عندما تكون مستويات البوتاسيوم منخفضة عن طريق تكوين مكثفات متخصصة من خلال فصل الطور ، تسمى أجسام WNK. غالبًا ما تكون النظم الغذائية الغربية الحديثة منخفضة في البوتاسيوم ، لذلك أثناء محاولة تنظيم حجم الخلايا ، قد تساهم أجسام WNK في ارتفاع ضغط الدم الحساس للملح.


على الرغم من أن الاكتشاف الجديد لن يكون له تطبيقات سريرية فورية ، إلا أن الفريق متحمس لأخذ ما تعلموه واستكشاف الروابط بين WNKs وفصل الطور وصحة الإنسان. في النهاية ، قد يؤدي عملهم إلى فهم أفضل لكيفية منع السكتات الدماغية وارتفاع ضغط الدم واضطرابات توازن البوتاسيوم.

المرجع: "كينازات WNK تستشعر الازدحام الجزيئي وحجم خلية الإنقاذ عبر فصل الطور" بقلم كاري آر بويد-شوارسكي ودانييل جيه شوارسكي وشون إي غريفيث وريبيكا تي بيتشام ولوجان نوريل وداريل إي موريسون وجون وانج ، جاكوب مان ، ويليام تينانت ، إريك إن أندرسون ، جوناثان فرانكس ، مايكل كالديرون ، كيلي أ.كونولي ، محمد عمر شيما ، كلير ج.ويفر ، لوبيكا ج.نكاشاما ، كلير سي ويكرلي ، كاثرين إي كيري ، أودي باندي ، كريستوفر ج.دونلي ، داندان صن ، أيلين ر. رودان وأروهان ر. سوبرامانيا ، 31 أكتوبر 2022 ، الموبايل .
DOI: 10.1016 / j.cell.2022.09.042

تم تمويل الدراسة من قبل المعاهد الوطنية للصحة ووزارة شؤون المحاربين القدامى الأمريكية. 



- الإعلانات -

المزيد من المؤلف

- الإعلانات -
- الإعلانات -
- الإعلانات -
- الإعلانات - بقعة_صورة

يجب أن يقرأ

أحدث المقالات