اكتشف علماء يابانيون كيفية تنشيط بروتين يسمى Xkr4 بواسطة أيونات الكالسيوم لإرسال إشارة إلى الخلايا المناعية لمساعدتها على تنظيف الخلايا الميتة. يُظهر هذا الاكتشاف دورًا فريدًا للكالسيوم في أغشية الخلايا ويمكن أن يوفر رؤى جديدة لآليات التنظيف الخلوي. اكتشف العلماء أن الكالسيوم خارج الخلية يتوسط في تنشيط البروتين الغشائي الذي يلوح بعلم يشير إلى موت الخلية.
كشف فريق بحث بقيادة علماء من معهد علوم المواد الخلوية المتكاملة (iCeMS) في جامعة كيوتو في اليابان عن آلية كيفية تنشيط الخلايا الميتة للبروتين الذي يطلق إشارة "أكلني" من الخلايا المناعية لتنظيف الحطام الخلوي. وقد نشرت هذه النتائج مؤخرا في مجلة Nature Communications.
يُسمى هذا البروتين Xkr4 وهو أحد بروتينات عائلة Xkr الموجودة في غشاء الخلية. يعطل Xkr4 فسفوليبيد فوسفاتيديل سيرين من داخل غشاء الخلية (الموجود عادة داخل غشاء الخلية) إلى خارج غشاء الخلية. يعد نقل الفوسفاتيديل سيرين إلى الجزء الخارجي من غشاء الخلية إشارة إلى أن الخلية على وشك الموت، كما أنه إشارة تجذب الخلايا البالعة لابتلاع الحطام.
عملية تفعيل Xkr4
وجد الباحثون سابقًا أنه لكي يصبح معطلًا للفوسفاتيديل سيرين، يجب أولاً شق الذيل السيتوبلازمي للطرف C لـ Xkr4 لتكوين ثنائي مع Xkr4 آخر وكشف موقع الارتباط. يتم بعد ذلك ربط موقع الارتباط هذا بجزء بروتين آخر يسمى XRCC4.
ومع ذلك، في الإعدادات التجريبية، فإن ربط XRCC4 بـ Xkr4 وحده لا يكفي لتنشيط Xkr4. هذا يشير إلى أن هناك حاجة إلى مكونات أخرى.
دور أيونات الكالسيوم
ووجد فريق البحث الياباني أن أيونات الكالسيوم ضرورية لتنشيط Xkr4. ترتبط أيونات الكالسيوم ذات الشحنة الموجبة خارج البيئة الخلوية بثلاثة أحماض أمينية سالبة الشحنة على "حلقتين" من بروتين Xkr4. يأخذ هذا المزيج Xkr4 من الحالة المتوسطة إلى حالة التنشيط الكامل.
يوضح جون سوزوكي، عالم الكيمياء الحيوية في iCeMS: "لقد وجدنا أن الكالسيوم خارج الخلية يعمل بمثابة غراء جزيئي للحلزون عبر الغشاء Xkr4، مما يؤدي إلى تنشيط Xkr4".
الآثار غير المتوقعة للكالسيوم والبحوث المستقبلية
من المثير للدهشة أنه من المعروف أن الكالسيوم خارج الخلية يشارك في تنظيم نشاط البروتينات في البيئة داخل الخلايا وخارجها، ولكن ليس في غشاء الخلية نفسه. وقال سوزوكي: "لقد اكتشفنا بشكل غير متوقع أن الكالسيوم خارج الخلية يخترق منطقة الغشاء البروتيني ويربط حلزوني الغشاء".
تشير الدراسة أيضًا إلى أن أيونات الكالسيوم قد تكون مهمة لتنشيط أعضاء آخرين في عائلة بروتين Xkr، وتحديدًا Xkr8 وXkr9، مما قد يساعد في توضيح آلية عمل هذه البروتينات وغيرها من بروتينات الإنزيم المخفوق.
ستكون الخطوات التالية للفريق هي دراسة وظيفة Xkr4 في الخلايا العصبية واستكشاف دورها في الدماغ.
مرجع بانبان تشانغ، ماساهيرو ماروكا، ريو سوزوكي، هيكارو كاتاني، يو دو، دانييل إم باكوود، هيديتاكا كوساكو، موتومو تاناكا وجون سوزوكي نُشر في Nature Communications في 11 سبتمبر 2023: "يعمل الكالسيوم خارج الخلية كمادة لاصقة جزيئية لحلزونات الغشاء لتنشيط المعطل Xkr4"
دوى:10.1038/s41467-023-40934-2
المصدر المجمع: ScitechDaily