کشف عملکرد پروتئین مرتبط با بیماری پارکینسون

محققان موفق به کشف عملکرد پروتئین مرتبط با بیماری پارکینسون شدند. این پروتئین مرتبط با بیماری پارکینسون می تواند به پروسه درمان این بیماری صعب العلاج سرعت ببخشد. این تحقیق یک نمای «لایو اکشن» از پروتئینی به نام PINK1 را با جزئیات مولکولی بسیار دقیق ایجاد کرده است.

خب حالا داستان چیه؟

کشف محققان در مورد PINK1، توضیح می دهد که چگونه پروتئین در سلول، جایی که مسئول شروع حذف و جایگزینی میتوکندری های آسیب دیده است، فعال می شود. هنگامی که پروتئین به درستی کار نمی کند، میتواند سلولهای مغز را از انرژی محروم کند. درنتیجه باعث اختلال در عملکرد سلول های مغز و در دراز مدت باعث مرگشان می شود. همانگونه که برای سلول های تولید کننده دوپامین در بیماری پارکینسون اتفاق میافتد. این کشف، نقطه اوج یک پروژه هشت ساله است. همچنین اولین نقشه دقیق برای کشف و توسعه عوامل درمانی است که می تواند به کند کردن یا حتی توقف پیشرفت بیماری پارکینسون کمک کند.
این تحقیق در مجله نیچر منتشر شد. سرپرستی این مطالعه بر عهده دانشجوی دکترا آقای ژونگ یان گان و پروفسور دیوید کوماندر است. همچنین تیمی متشکل از متخصصان رشته های علمی متفاوت در WEHI از امکانات میکروسکوپ الکترونی انجمادی ابداعی و تحقیقاتی برای انجام این پروژه استفاده کردند.

روش تحقیقاتی این تیم

محققان WEHI، برای اولین بار، کل فرآیندی که منجر به فعال شدن PINK1 ، پروتئینی که مستقیماً با بیماری پارکینسون مرتبط است را تجسم کردند. این تیم می تواند هر فرایندی را که از زمان ایجاد PINK1 رخ می دهد تا اینکه چگونه نقص در پروتئین منجر به بیماری پارکینسون می شود را تجزیه و تحلیل کند. درک پیشرفته از اساس مولکولی بیماری پارکینسون که توسط محققان انجام شده است، پتانسیل ایجاد درمان های جدید را دارد.

بیماری پارکینسون یک بیماری عصبی تدریجی و پیشرونده است که در اثر مرگ سلول‌های تولیدکننده دوپامین در مغز ایجاد می‌شود. بیش از 10 میلیون نفر در سراسر جهان از جمله 80000 استرالیایی با بیماری پارکینسون زندگی می کنند. در حال حاضر هیچ داروی تایید شده ای برای این بیماری وجود ندارد که بتواند پیشرفت بیماری پارکینسون را کند یا متوقف کند. روش های درمانی موجود فقط قادر به درمان و کاهش علائم هستند.
ژونگ یان گان، دانشجوی دکترا و نویسنده اول مقاله است. او میگوید:” این تحقیق یک دید جدید از پروتئینی به نام PINK1 را ارائه کرد که نقش مهمی در شروع اولیه بیماری پارکینسون دارد. آقای گان میگوید:” مقالات بسیاری از آزمایشگاه‌ های سراسر جهان، از جمله ما، تصاویر لحظه ای از پروتئین PINK1 گرفتند. با این حال، تفاوت‌ های موجود در این عکس‌ های لحظه ای به نوعی باعث سردرگمی در مورد پروتئین و ساختار آن شد.”

تفاوت این تحقیق با تحقیقات پیشین

ما توانستیم یک سری عکس لحظه ای از پروتئین بگیریم. سپس آنها را به هم بچسبانیم تا یک فیلم «لایو اکشن» بسازیم که کل فرآیند فعال‌سازی PINK1 را نشان می‌دهد. سپس توانستیم دلیل تفاوت تصاویر ساختاری قبلی را با هم تطبیق دهیم. عکس های لحظه ای از لحظات مختلف زمانی که این پروتئین برای انجام عملکرد خود در سلول فعال می شد؛ بودند.

PINK1 از طریق علامت گذاری میتوکندری های آسیب دیده، به منظور تخریب و بازیافت آن ها از سلول محافظت میکند. هنگامی که در PINK1 یا سایر اجزای مسیر نقص وجود داشته باشد، با جلوگیری از بازیافت میتوکندری‌ های آسیب‌دیده، انرژی سلول از بین می‌رود.

آقای گان میگوید:” یکی از اکتشافات مهم ما این بود که پروتئینPINK1 یک دایمر تشکیل می دهد. این کار برای روشن یا فعال سازی پروتئین به منظور انجام عملکرد آن ضروری است. ده ها هزار مقاله در مورد این خانواده ی پروتئین ها وجود دارد. اما تجسم اینکه چگونه این پروتئین ها با هم ترکیب می‌ شوند و در فرآیند فعال‌ سازی تغییر می‌ کنند، واقعاً برای اولین بار در جهان اتفاق میافتد.”

پتانسیل کشف دارو

پروفسور کوماندر می گوید:” آزمایشگاه من راه را برای توسعه عوامل درمانی که PINK1 را برای درمان بیماری پارکینسون “روشن” می کند، هموار کرده است.”
همچنین در ادامه می گوید:” در حال حاضر هیچ داروی اصلاح کننده بیماری، برای بیماری پارکینسون وجود ندارد. همچنین هیچ دارویی نیست که بتواند پیشرفت بیماری را کند و یا آن را متوقف کند.”
نقص در PINK1 یا سایر بخش‌های مسیری که ترمیم میتوکندری را کنترل می‌کند، یکی از ویژگی‌ های کلیدی در موارد خاصی از بیماری پارکینسون است. این اطلاعات به زیرگروهی از جوانان مرتبط است که به دلیل جهش‌ های ارثی در PINK1 در دهه های 20 تا 40 به پارکینسون مبتلا می‌شوند.

نتیجه گیری

پروفسور کوماندر میگوید که این کشف به فرصت های جدیدی برای بهره برداری از این مسیر در درمان های بیماری پارکینسون منجر می شود.
وی افزود:” شرکت‌ های بیوتکنولوژی و داروسازی در حال حاضر به این پروتئین و این مسیر به‌عنوان یک هدف درمانی برای بیماری پارکینسون نگاه می‌ کنند. اما آن ها کمی با حدس و گمان پیش می‌ روند. تیم ما این اطلاعات ساختاری باورنکردنی جدید را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی کرایو به دست آورد. در نتیجه فکر می کنم این شرکت ها با دیدن این اطلاعات بسیار هیجان زده خواهند شد. من واقعاً به این کار و نتیجه ای که ممکن است به آن منجر شود افتخار می کنم.”

کار cryo-EM برای این مطالعه در مرکز میکروسکوپ پیشرفتهBio21 انجام شد و توسط خدمات فناوری اطلاعات WEHI و بستر محاسباتی تحقیقاتی WEHI پشتیبانی شد.

منبع

• Zhong Yan Gan, Sylvie Callegari, Simon A. Cobbold, Thomas R. Cotton, Michael J. Mlodzianoski, Alexander F. Schubert, Niall D. Geoghegan, Kelly L. Rogers, Andrew Leis, Grant Dewson, Alisa Glukhova, David Komander. Activation mechanism of PINK1. Nature, 2021; DOI: 10.1038/s41586-021-04340-2

مترجم: پرنیا محمدی | تولید محتوا و ویراستار: پرنیا فواکهی

بیشتر بخوانید: استراتژی جدید در درمان بیماری پارکینسون با سلول های بنیادی