نقش مرکز تنفس سلولی، در بیماری های عصبی
بررسی های عمیق ژنتیکی و سلولی برای یافتن درمان بسیاری از بیماری هایی که در زمان حاضر، درمانی ندارد
کلید انتقال میتوکندریایی، برای سلامت عصبی
8 فوریه 2024
خلاصه:محققان یک ترکیب مولکولی را کشف کردهاند که برای انتقال میتوکندری در نورونها حیاتی است و بینشهای جدیدی را برای پیشگیری از بیماریهای تخریبکننده ی عصبی ارائه میدهد.
این مجموعه- که با نام Alex3/Gαq شناخته میشود- برای توزیع میتوکندریهای تولیدکننده ی انرژی در سراسر نورونها، در انتقال عصبی و عملکردهای عصبی ضروری است.
این یافته با هدف قرار دادن مکانیسم انتقال میتوکندری، راه های درمانی بالقوه ای را در برابر بیماری پارکینسون، اختلالات عصبی عضلانی و برخی سرطان ها باز می کند.
مطالعه ی کنونی، بر نقش این ترکیب در حفظ سلامت و زنده ماندن نورون ها تاکید می کند و نشان می دهد دستکاری این سیستم می تواند درمان های نوآورانه ای را برای طیف وسیعی از بیماری های مرتبط با اختلال عملکرد میتوکندری ارائه دهد.
حقایق کلیدی:
کمپلکس Alex3/Gαq، توزیع و انتقال دقیق میتوکندری ها را در نورون ها تنظیم می کند که برای تامین انرژی و عملکرد نورون ها حیاتی است.
اختلال در این سیستم منجر به نقص حرکتی، کاهش شاخه شاخه شدن دندریتی و آکسونی و مرگ نورونی می شود. این موارد اهمیت انتقال میتوکندری را در رشد عصبی و سلامتی برجسته می کند.
این مطالعه، امکان کنترل بیولوژی میتوکندری را از طریق گیرنده های خارجیِ جفت شده با پروتئین G پیشنهاد می دهد و استراتژی جدیدی را برای درمان بیماری های میتوکندری و عصبی-عضلانی و سرطان های خاص ارائه می دهد.
منبع:دانشگاه بارسلونا
مغز انسان، عضوی است که تقریباً بین 20 تا 25 درصد انرژی مورد نیاز بدن را مصرف می کند.این تقاضای انرژی بالا برای عملکردهای عصبی، به انتقال و توزیع دقیق میتوکندری یا اندامک های سلولی مولد انرژی در هر نورون، بستگی دارد.
اکنون، مطالعه ای که در مجلهScience Signalingمنتشر شده است، برای اولین بار، یک ترکیب مولکولی را شناسایی کرده است که حمل و نقل میتوکندری ها را در نورون ها تنطیم میکند و مرگ نورون ها را نظم میبخشد.
کشف این مجموعه- که منحصراً در تکاملیافتهترین پستانداران وجود دارد- میتواند به یافتن اهداف درمانی جدید در برابر بیماریهای تخریبکننده عصبی کمک کند.
این مطالعه نشان میدهد که کمپلکس Alex3/Gαq با ماشینآلات میتوکندری برای توزیع و انتقال این اندامکهای سلولی در امتداد آکسونها و دندریتهای عصبی در تعامل است.
این مطالعه که روی مدلهای حیوانی و کشتهای سلولی انجام شد، توسط پروفسور ادواردو سوریانو، از دانشگاه بارسلونا و مؤسسه علوم اعصاب UB (UBneuro) University of Barcelona and the Institute of Neurosciences of the UB و مرکز شبکهی تحقیقاتی زیستپزشکی در زمینه بیماریهای تخریبکننده ی عصبی (CIBERNED) Biomedical Research Networking Centre on Neurodegenerative Diseasesو محقق آنا ماریا آراگای، عضو شورای ملی تحقیقات اسپانیا (CSIC) و موسسه زیست شناسی مولکولی بارسلون (IBMB-CSIC) رهبری شد.
آوردن انرژی برای عملکردهای عصبی
در نورونها، فرآیند انتقال میتوکندری تعیینکننده است، زیرا این اندامکها باید در امتداد تمام آکسونها و دندریتها وجود داشته باشد تا انرژی را برای انتقال عصبی و عملکردهای عصبی فراهم کند و اینها فرآیندهایی است که به انرژی زیادی نیاز دارد.
سوریانو، یکی از مدیران این مطالعه و عضو گروه زیست شناسی سلولی، فیزیولوژی و ایمنی شناسی در دانشکده زیست شناسی UB، خاطرنشان می کند: «این مصرف زیاد، به توزیع خاص و دقیق میتوکندری ها در نورون ها بستگی دارد.
این مطالعه نشان میدهد که کمپلکس Alex3/Gαq در میتوکندری، با ماشینآلات این اندامک برای توزیع و انتقال این اندامکهای سلولی در امتداد آکسونها و دندریتهای عصبی مداخله میکند.
این فرآیند به تعامل پروتئین Gq با پروتئین میتوکندری Alex3، بستگی دارد.
برای اولین بار متوجه شدیم که Alex3/Gαq نه تنها برای انتقال و عملکرد میتوکندری، بلکه برای فیزیولوژی عصبی، کنترل حرکت و زنده ماندن نورون، ضروری است.اگر این سیستم، غیرفعال شود - به عنوان مثال، در موش هایی که کمبود خاصی از پروتئین Alex3 در سیستم عصبی مرکزی دارند - جابجایی میتوکندری کاهش می یابد، شاخه شاخه شدن دندریتی و آکسونی کمتر می شود و این باعث نقص حرکتی و حتی مرگ عصبی میگردد.
نویسندگان این مطالعه قبلاً در مقالات دیگری توضیح داده بودند که پروتئین های Alex3 و Gαq، انتقال میتوکندری را تنظیم می کند.با این حال، آنها نمی دانستند که اینها چگونه برهم کنش می کنند یا چه مکانیسم های مولکولی در این فرآیند شرکت دارند.
دکتر سید سلمان فاطمی . نورولوژیست, [02/12/2024 07:32 ب.ظ]
بر اساس این مطالعه، تعامل کمپلکس میتوکندری Alex3/Gαq از طریق گیرندههای جفت شده با پروتئین G (GPCR)، تنظیم میشود.این گیرندهها مولکولهای زیادی از انتقالدهندههای عصبی، هورمونها، کانابینوئیدها و غیره - با عملکردهای متفاوت در ارگانیسم دارند.
فعال شدن GPCR ها نه تنها توزیع میتوکندری را تغییر می دهد، بلکه عملکرد آن را هم تغییر می دهد و به عنوان یک اثر قابل توجه، رشد و زنده ماندن نورون ها را تغییر می دهد.مطالعه ی ما نشان میدهد که به طور کلی، مولکولهایی- که با این گیرندهها تعامل دارند- میتوانند چندین جنبه از زیستشناسی میتوکندری را از طریق GPCR تنظیم کنند.
کنترل گیرنده ها برای مبارزه با بیماری های انسانی
اگرچه مکانیسم های عمل هنوز به خوبی شناخته نشده است، به نظر می رسد که عملکردهای مختلف پروتئین Alex3 می تواند با بسیاری از آسیب شناسی ها مرتبط باشد.به عنوان مثال، به نظر می رسد که حذف و از دست دادن یک قطعه DNA از Alex3 باعث ایجاد تومورهای خاص (سرطان های اپیتلیال) می شود.در موارد دیگر، حذف یا مهار بیان آن، اثر محافظتی بر تومورهای خاص (سرطان های کبد) دارد.
جدا از ارتباط آن با سرطان، برخی از انواع ژنتیکی پروتئین Alex3 و خانواده ی ژنتیکی آن، با بیماریهای تخریبکننده ی عصبی - بهویژه پارکینسون، آپنه خواب و بیماریهای متابولیک مرتبط هستند.
این واقعیت که جهشهای غیرفعالکننده، در بانکهای اطلاعاتی هزاران ژنوم انسانی شناسایی نشدهاند، نشان میدهدژنAlex3عملکرد مرتبطی دارد.
پروفسور جما مارفانی، یکی از نویسندگان این مطالعه و عضو گروه ژنتیک، میکروبیولوژی و آمار UB، می گوید: از دست دادن کامل این ژن، در ارگانیسم زنده دیده نمیشود ولی می تواند به عنوان یک جهش سوماتیک در تومورها یافت شود.
آراگای خاطرنشان میکند: «بهعلاوه، جهشهای ژنی- که کد Gαq را در انسان کد میکند- منجر به اختلالات حرکتی، نقصهای شناختی، ناتوانی ذهنی و صرع میشود».نویسندگان تاکید میکنند که این دادهها ارتباط مجموعه شناساییشده را برای عملکرد عصبی نشان میدهد.
توانایی کنترل بیولوژی میتوکندری از خارج از سلول از طریق گیرنده های GPCR، یک مزیت بزرگ است.در حال حاضر، بسیاری از مولکولهای خاص، این گیرندهها را فعال یا مهار میکند، بنابراین بررسی امکان کنترل محلیسازی و زیستشناسی میتوکندری در بیماریهایی- که در آن کمبود این اندامکها وجود دارد (مثلاً بیماریهای میتوکندری یا عصبی-عضلانی)- یا در پاتولوژیهایی- که در آن مهار وجود دارد- مهم است.
یک کمپلکسlex3/Gαq مخصوص پستانداران، انتقال و جابجایی میتوکندری، پیچیدگی دندریتیک و بقای عصبی را تنظیم می کندتوسط ادواردو سوریانو و همکاران.سیگنالینگ علمی
خلاصه
دینامیک و جابجا کردن میتوکندری برای تامین انرژی مورد نیاز در انتقال عصبی و فعالیت عصبی ضروری است.ما بررسی کردیم که چگونه گیرندههای همراه با پروتئین G (GPCRs)، دینامیک و انتقال میتوکندری را کنترل میکنند.
فعالسازی Gαqازطریق مکانیسمی- که مستقل از مسیر متعارف PLCβ پاییندست بود- انتقال میتوکندری را در نورونها مهار کرد.
تجزیه و تحلیل Mitoproteome نشان داد که Gαqباپروتئین اختصاصی میتوکندری Eutherian-specific mitochondrial protein armadillo repeatcontaining X-linked protein 3 (Alex3) و ترکیب Miro1/Trak2- که به عنوان یک آداپتور برای پروتئینهای حرکتی درگیر در انتقال میتوکندری در امتداد دندریتها و آکسونها عمل میکند- تعامل دارد.
با تولید یک خط حذف Alex3 اختصاصی CNS در موش، نشان دادیم که Alex3 برای اثرات Gαq بر انتقال میتوکندری و رشد دندریتیک در نورونها مورد نیازاست.در موشهای دارای کمبود Alex3، مقادیر پروتئینهای پاسخ استرس ER تغییر کردند، مرگ نورونها افزایش یافتند، نورونهای حرکتی از دست رفتند و نقصهای حرکتی شدید رخ داد.
این دادهها یک کمپلکس میتوکندری Alex3/ Gαqمختص پستانداران را نشان میدهدکه کنترل جابجایی میتوکندری و مرگ نورونها توسط GPCRs را امکانپذیر میکند.
https://neurosciencenews.com/mitochondriagenetics-apoptosis-25583/?fbclid=IwAR0fRBU8vWqdwHHfCKFdDqWIXcRByGn1n-88FPMo3MPU3T74qiLX2-uSEDc
آدرس مطب : اصفهان ، خیابان آمادگاه ، روبروی داروخانه سپاهان ، مجتمع اطبا ، طبقه اول
تلفن : 32223328 - 031