منوعات

قد تحتوي الخلايا على نظام اتصالات مخفي

تتطور الخلايا باستمرار في بيئة ديناميكية، وتواجه ظروفًا وتحديات دائمة التغير. ولكن كيف تتكيف الخلايا بسرعة مع هذه التقلبات البيئية؟ دراسة جديدة من مركز موفيت للسرطان، نشرت في iScienceيجيب على هذا السؤال من خلال تحدي فهمنا لكيفية عمل الخلايا. يقترح فريق من الباحثين أن الخلايا تمتلك نظام معالجة معلومات غير معروف سابقًا يسمح لها باتخاذ قرارات سريعة، بغض النظر عن جيناتها.

لعقود من الزمن، نظر العلماء إلى الحمض النووي باعتباره المصدر الوحيد للمعلومات الخلوية. يخبر مخطط الحمض النووي الخلايا بكيفية بناء البروتينات وأداء الوظائف الأساسية. ومع ذلك، اكتشف بحث جديد في موفيت بقيادة ديبيش نيراولا، دكتوراه في الطب، وروبرت جاتنبي، نظام معلومات غير جينومي يعمل جنبًا إلى جنب مع الحمض النووي، مما يسمح للخلايا بجمع معلومات حول البيئة والتفاعل بسرعة مع التغييرات.

ركزت الدراسة على دور التدرجات الأيونية عبر غشاء الخلية. تتطلب هذه التدرجات، التي تتم صيانتها بواسطة مضخات متخصصة، إنفاقًا كبيرًا للطاقة لتوليد إمكانات كهربائية متغيرة عبر الغشاء. اقترح الباحثون أن التدرجات تمثل مخزنًا ضخمًا للمعلومات مما يسمح للخلايا بمراقبة بيئتها باستمرار. عندما يتم تلقي المعلومات عند نقطة معينة في غشاء الخلية، فإنها تتفاعل مع بوابات متخصصة في قنوات خاصة بالأيونات، والتي تنفتح بعد ذلك، مما يسمح لتلك الأيونات بالتدفق على طول التدرجات الموجودة مسبقًا لتشكيل قناة اتصال. تؤدي التدفقات الأيونية إلى سلسلة من الأحداث المجاورة للغشاء، مما يسمح للخلية بتحليل المعلومات والاستجابة لها بسرعة. عندما تكون التدفقات الأيونية كبيرة أو طويلة، فإنها يمكن أن تسبب التجميع الذاتي للأنابيب الدقيقة والألياف الدقيقة للهيكل الخلوي.

بشكل عام، توفر الشبكة الهيكلية الخلوية الدعم الميكانيكي للخلية وهي المسؤولة عن شكلها وحركتها. ومع ذلك، لاحظ باحثو موفيت أن البروتينات الهيكلية الخلوية هي أيضًا موصلات أيونية ممتازة. يسمح هذا للهيكل الخلوي بالعمل كشبكة أسلاك ديناميكية للغاية داخل الخلايا لنقل المعلومات الأيونية من الغشاء إلى العضيات داخل الخلايا، بما في ذلك الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية والنواة. ويشير الباحثون إلى أن هذا النظام، الذي يسمح باستجابات محلية سريعة لإشارات محددة، يمكنه أيضًا توليد استجابات إقليمية أو عالمية منسقة للتغيرات البيئية الأكبر.

وقال نيراولا، الباحث التطبيقي في قسم التعلم الآلي: “يكشف بحثنا عن قدرة الخلايا على استغلال التدرجات الأيونية عبر الغشاء كوسيلة للاتصال، مما يسمح لها باكتشاف التغيرات في بيئتها والاستجابة لها بسرعة”. “تسمح هذه الشبكة المعقدة للخلايا باتخاذ قرارات سريعة ومستنيرة تعتبر ضرورية لبقائها ووظيفتها.”

يعتقد الباحثون أن نظام المعلومات غير الجينومي هذا ضروري لتكوين وصيانة الأنسجة الطبيعية متعددة الخلايا، ويشيرون إلى أن تدفقات الأيونات الموصوفة جيدًا في الخلايا العصبية تمثل مثالًا متخصصًا لشبكة المعلومات الواسعة هذه. قد يكون تعطيل هذه الديناميكية أيضًا عنصرًا حاسمًا في تطور السرطان. لقد أثبتوا أن نموذجهم كان متسقًا مع الملاحظات التجريبية المتعددة، وسلطوا الضوء على العديد من التنبؤات القابلة للاختبار الناشئة عن نموذجهم، على أمل تمهيد الطريق لتجارب مستقبلية تهدف إلى التحقق من صحة نظريتهم وتسليط الضوء على تعقيدات عملية صنع القرار الخلوي.

“تتحدى هذه الدراسة الافتراض الضمني في علم الأحياء بأن الجينوم هو المصدر الوحيد للمعلومات وأن النواة تعمل كنوع من المعالج المركزي. نحن نقدم شبكة معلومات جديدة تمامًا تسمح بالتكيف السريع والتواصل المتطور الضروري لبقاء الخلية واحتمال حدوثها. وقال جاتنبي، المدير المشارك لمركز التميز للعلاجات التطورية في موفيت: “إنها تشارك بعمق في الإشارات بين الخلايا التي تسمح للكائنات متعددة الخلايا بالعمل”.

تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (R01-CA233487).

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى