يشرح العلماء دور بروتين معين في توليد الخلايا الضرورية لصيانة العظام
تؤثر أمراض العظام والمفاصل المزمنة ، مثل هشاشة العظام والتهاب المفاصل الروماتويدي ، على ملايين الأشخاص في جميع أنحاء العالم ، وخاصة كبار السن ، مما يؤدي إلى تدهور نوعية حياتهم. عامل مهم في كلا هذين المرضين هو النشاط المفرط للخلايا التي تذوب العظام والتي تسمى ناقضات العظم. تتشكل ناقضات العظم من خلال التمايز من نوع معين من الخلايا المناعية تسمى البلاعم ، وبعد ذلك تكتسب دورها الجديد في الحفاظ على العظام والمفاصل: تحطيم أنسجة العظام للسماح لبانيات العظم - نوع آخر من الخلايا - لإصلاح وإعادة تشكيل نظام الهيكل العظمي .
بشكل عام ، تشترك عمليتان داخل الخلايا في هذا التمايز: أولاً ، النسخ - حيث يتم إنشاء مرسال الحمض النووي الريبي (mRNA) من المعلومات الجينية في الحمض النووي - ثم الترجمة - حيث يتم فك تشفير المعلومات الموجودة في الرنا المرسال لإنتاج البروتينات التي أداء وظائف محددة في الخلية. منذ اكتشاف دور بروتين معين يسمى RANKL في تكوين ناقضات العظم ، تمكن العلماء من حل جزء كبير من اللغز المتعلق بمسارات إشارات الخلايا وشبكات النسخ التي تنظم توليد ناقضات العظم. ومع ذلك ، لا تزال العمليات الخلوية بعد النسخ المعنية غير مفهومة.
الآن ، في دراسة جديدة نُشرت في اتصالات الأبحاث البيوكيميائية والفيزيائية الحيوية ، كشف العلماء في جامعة طوكيو للعلوم باليابان ، عن دور بروتين يسمى Cpeb4 في هذه العملية المعقدة. Cpeb4 هو جزء من عائلة البروتينات "ارتباط عنصر بولي أدينيل السيتوبلازمي (CPEB)" ، والتي ترتبط بـ RNA وتنظم التنشيط والقمع متعدية الأطراف ، بالإضافة إلى آليات "الربط البديل" التي تنتج متغيرات البروتين. يوضح الدكتور تادايوشي هاياتا ، الذي قاد الدراسة ، أن بروتينات CPEB متورطة في العديد من العمليات البيولوجية والأمراض ، مثل التوحد والسرطان وتمايز خلايا الدم الحمراء. ومع ذلك ، فإن وظائفهم في تمايز ناقضات العظم غير معروفة بوضوح. لذلك ، أجرينا سلسلة من التجارب لوصف بروتين من هذه العائلة ، Cpeb4 ، باستخدام مزارع الخلايا من الضامة الفأرية. "
في تجارب زراعة الخلايا المختلفة التي أجريت ، تم تحفيز البلاعم الفأرية باستخدام RANKL لتحفيز تمايز ناقضات العظم وتم رصد تطور الثقافة. أولاً ، وجد العلماء أن التعبير الجيني لـ Cpeb4 ، وبالتالي كمية بروتين Cpeb4 ، زاد أثناء تمايز ناقضات العظم. بعد ذلك ، من خلال الفحص المجهري المناعي ، تصوروا التغييرات في موقع Cpeb4 داخل الخلايا. وجدوا أن Cpeb4 ينتقل من السيتوبلازم إلى النوى ، بينما يقدم أشكالًا محددة (تميل الخلايا الآكلة للعظم إلى الاندماج معًا وتشكيل خلايا ذات نوى متعددة). يشير هذا إلى أن وظيفة Cpeb4 المرتبطة بتمايز ناقضات العظم يتم تنفيذها على الأرجح داخل النواة.
لفهم كيف يتسبب تحفيز RANKL في إعادة تمركز Cpeb4 ، قام العلماء بشكل انتقائي "بتثبيط" أو قمع بعض البروتينات التي تصبح "في اتجاه مجرى النهر" في مسارات الإشارات داخل الخلايا الناتجة عن التحفيز. حددوا مسارين حسب الضرورة للعملية. ومع ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من التجارب للتعرف بشكل كامل على تسلسل الأحداث التي تحدث وجميع البروتينات المعنية.
أخيرًا ، أوضح الدكتور Hayata وفريقه أن Cpeb4 ضروري للغاية لتشكيل ناقضة العظم باستخدام مزارع الضامة التي تم فيها استنفاد Cpeb4 بشكل نشط. الخلايا في هذه الثقافات لم تخضع لمزيد من التمايز لتصبح ناقضات العظم.
مجتمعة ، النتائج هي نقطة انطلاق لفهم الآليات الخلوية المشاركة في تشكيل ناقضة العظم. ملاحظات الدكتور Hayata: "دراستنا تلقي الضوء على الدور المهم لبروتين Cpeb4 المرتبط بـ RNA باعتباره" مؤثرًا "إيجابيًا لتمايز ناقضات العظم. وهذا يعطينا فهمًا أفضل للحالات المرضية لأمراض العظام والمفاصل وقد يساهم في تطوير استراتيجيات علاجية للأمراض الرئيسية مثل هشاشة العظام والتهاب المفاصل الروماتويدي ". نأمل أن يُترجم المستوى الأعمق لفهم جيل ناقضات العظم الذي سهلته هذه الدراسة في النهاية إلى تحسين نوعية الحياة للأشخاص الذين يعانون من أمراض مؤلمة في العظام والمفاصل.
حول جامعة طوكيو للعلوم
جامعة طوكيو للعلوم (TUS) هي جامعة معروفة ومحترمة ، وأكبر جامعة بحثية خاصة متخصصة في العلوم في اليابان ، ولها أربعة فروع في وسط طوكيو وضواحيها وفي هوكايدو. تأسست الجامعة عام 1881 ، وساهمت باستمرار في تطوير اليابان في مجال العلوم من خلال غرس حب العلم في الباحثين والفنيين والمعلمين.
مع مهمة "خلق العلم والتكنولوجيا من أجل التنمية المتناغمة للطبيعة والبشر والمجتمع" ، أجرت TUS مجموعة واسعة من الأبحاث من العلوم الأساسية إلى العلوم التطبيقية. تبنت TUS نهجًا متعدد التخصصات للبحث وأجرت دراسة مكثفة في بعض المجالات الأكثر حيوية اليوم. TUS هي نظام الجدارة حيث يتم التعرف على أفضل ما في العلم ورعايته. إنها الجامعة الخاصة الوحيدة في اليابان التي أنتجت الفائز بجائزة نوبل والجامعة الخاصة الوحيدة في آسيا التي أنتجت الفائزين بجائزة نوبل في مجال العلوم الطبيعية.
نبذة عن الأستاذ المشارك تادايوشي هاياتا من جامعة طوكيو للعلوم
منذ عام 2018 ، كان الدكتور تادايوشي هاياتا أستاذًا مشاركًا ومحققًا رئيسيًا في قسم علم الأدوية الجزيئي بكلية العلوم الصيدلانية في جامعة طوكيو للعلوم. يركز مختبره على استقلاب العظام ، والتمايز الخلوي ، وعلم العقاقير الجزيئي ، ومجالات مماثلة لفهم طبيعة أمراض العظام والمفاصل وإيجاد الأهداف العلاجية. ينتمي الدكتور Hayata إلى العديد من الجمعيات اليابانية والجمعية الأمريكية لأبحاث العظام والمعادن. نشر أكثر من 50 مقالة أصلية وقدم أكثر من 150 عرضًا تقديميًا في مؤتمرات أكاديمية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أبحاثه حول هشاشة العظام قد وصلت إلى الصحف اليابانية عدة مرات.
معلومات التمويل
تم دعم هذه الدراسة بواسطة JSPS KAKENHI [رقم المنحة 18K09053] ؛ نانكين كيوتين ، TMDU (2019) ؛ مؤسسة ناكاتومي دعم أبحاث Astellas ؛ مساهمة فايزر الأكاديمية ؛ مساهمة Daiichi-Sankyo الأكاديمية ؛ المساهمة الأكاديمية Teijin Pharma ؛ مساهمة أكاديمية إيلي ليلي اليابانية ؛ مساهمة أكاديمية Otsuka الصيدلانية ؛ مساهمة Shionogi الأكاديمية ؛ مساهمة الأكاديمية الصيدلانية Chugai.
