سلول‌های بدن چگونه به استرس واکنش نشان می‌دهند؟

سلول‌ها اغلب در معرض شرایط استرس‌زا از جمله درجه حرارت بالا یا سموم قرار دارند که می‌تواند تهدید کننده زندگی آنها باشد. خوشبختانه سلول‌های بدن ما با یک برنامه واکنش قدرتمند در مدیریت استرس استاد هستند؛ بدین ترتیب که آنها رشد خود را متوقف می‌کنند، عوامل محافظت کننده در برابر فشار و استرس تولید می‌کنند و ساختارهای بزرگی را تشکیل می‌دهند که به آنها "دانه‌های استرس"(stress granules) گفته می‌شود.

دانشمندان مرکز بیوتکنولوژی دانشگاه فناوری "درسدن"(Dresden) و مرکز زیست شناسی سلولی مولکولی و ژنتیک موسسه "ماکس پلانک"(Max Planck) از آلمان با همکاری موسسات تحقیقاتی هایدلبرگ و سنت لوئیس از ایالات متحده آمریکا به بررسی چگونگی تشکیل و انحلال این ساختارهای مرموز پرداختند و اینکه چه چیزی ممکن است باعث انتقال آنها به حالت پاتولوژیکی شود، همانطور که در بیماری‌های عصبی مانند ALS(اسکلروز جانبی آمیوتروفیک) مشاهده می‌شود.

بیماری ALS یک بیماری تاکنون غیرقابل درمان سیستم عصبی مرکزی است که در آن سلول‌های عصبی حرکتی –سلول‌های عصبی مسئول حرکت ماهیچه‌ها- به تدریج می‌میرند. اما آیا "دانه‌های استرس" در این فرآیند نقش دارند؟

دانه‌های استرس در سیتوپلاسم سلول تشکیل شده و از تعداد زیادی از اجزای ماکرومولکولی مانند RNAهای پیام رسان و پروتئین‌های متصل به RNA تشکیل شده‌اند.

دانه‌های استرس معمولاً هنگام فروکش کردن استرس، تجزیه می‌شوند. با این حال، مشخصه بیماری ALS وجود اشکال مداوم و مقاوم غیر پویای دانه‌های استرس است.

دکتر "تیتوس فرانتسمان" یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه توضیح می‌دهد: در بیماری ALS، بیماران از ضعف عضلانی و فلجی رنج می‌برند. نورون‌های حرکتی حاوی دانه‌های استرس به آهستگی تخریب می‌شوند و باعث از دست رفتن تدریجی عملکردهای حرکتی می‌شوند. ما برای طراحی و توسعه استراتژی‌های درمانی آینده، نیاز به درک بهتر زیست شناسی پیچیده دانه‌های استرس داریم تا دوره بیماری را خنثی کنیم، اما محیط پیچیده سلول‌های موجود در یک ارگانیسم، این مسئله را دشوار می‌کند.

به منظور آزمایش سیستماتیک فرضیه‌های موجود در مورد تشکیل دانه‌های استرس و آسیب شناسی ناشی از تغییرات مولکولی، دانشمندان با استفاده از یک سامانه آزمایشگاهی یک محیط کنترل شده ایجاد کردند که امکان بازسازی دانه‌های استرس را در یک لوله آزمایش فراهم می‌کرد. آنها تشکیل دانه‌های استرس را گام به گام مشاهده کردند و فاکتورهای مهم زمینه ساز پویایی آنها را مشخص کردند.

دکتر "جوردینا گیلن-بویشت" یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: دانه‌های استرس از ساختار بسیار پیچیده‌ای برخوردار هستند. با این وجود، شکل گیری آنها در درجه اول به رفتار یک پروتئین واحد بستگی دارد که پروتئین متصل به RNA موسوم به "G۳BP" است.

وی افزود: این پروتئین دچار تغییر ساختاری اساسی می‌شود. "G۳BP" در شرایط غیر استرسی، حالت جمع و فشرده‌ای دارد که امکان تشکیل دانه‌های استرس را نمی‌دهد. اما در شرایط استرس، مولکول‌های RNA به "G۳BP" متصل می‌شوند و اجازه می‌دهند چندین تعامل که تشکیل دانه‌های استرس پویا را تقویت می‌کند، انجام شود. سپس انتقال بعدی از حالت پویا به حالت غیر پویا که ممکن است به عنوان مثال در اثر استرس طولانی مدت ایجاد شود، ممکن است منجر به مرگ نورون‌های حرکتی شود، همانطور که می‌توان در بیماری ALS مشاهده کرد.

این مطالعه در سال ۲۰۱۵ آغاز و توسط گروه تحقیقاتی موسسه "درسدن" هدایت شد و با همکاری نزدیک به ۲۳ دانشمند دیگر به موفقیت رسید.

پروفسور "سیمون آلبرتی" سرپرست این مطالعه می‌گوید: تعدادی سؤال باقی مانده است. سامانه آزمایشگاهی ما اکنون برای آزمایش‌های بیشتر در دسترس است و برای توسعه تشخیص و درمان جدید برای مقابله با بیماری‌های عصبی مانند ALS آماده خواهد بود.