مركز الطاقة في الخلية المزيد من القوة للميتوكوندريا تلعب محطة طاقة الخلايا أيضًا دورًا رئيسيًا في تطوير الخلايا الجذعية

تلعب الميتوكوندريا ، مصدر الطاقة الرئيسي لمعظم الخلايا ، أيضًا دورًا مهمًا في تطوير الخلايا الجذعية – وهو غرض يختلف بشكل ملحوظ عن الوظيفة التقليدية للعضية الصغيرة كمصدر رئيسي للخلية لطاقة الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) اللازمة لعملية التمثيل الغذائي الروتيني للخلايا ، كما يقول الباحثون نقل.

اكتشف الباحثون في مركز لانغون الطبي بجامعة نيويورك أن الميتوكوندريا ، مصدر الطاقة الرئيسي لمعظم الخلايا ، تلعب أيضًا دورًا مهمًا في تطوير الخلايا الجذعية – وهو غرض يختلف بشكل ملحوظ عن الوظيفة التقليدية للعضية الصغيرة كمصدر رئيسي للخلية لأدينوسين ثلاثي الفوسفات ( ATP) الطاقة اللازمة لعملية التمثيل الغذائي الروتيني للخلايا.

على وجه التحديد ، وجد فريق لانجون بجامعة نيويورك أن إعاقة عمل إنزيم سينثيز ATP للميتوكوندريا أوقف تطور خلايا البويضة من الخلايا الجذعية في التجارب التي أجريت على ذباب الفاكهة ، وهو أحد الكائنات الحية الرئيسية المستخدمة لدراسة بيولوجيا الخلية.

في تجارب أخرى مع الذباب ، وجد فريق البحث أن سينسيز ATP كان ضروريًا للتطور الطبيعي للخلايا الجذعية ، حيث يتحكم بشكل مباشر في نمو وصيانة الأغشية الداخلية داخل الميتوكوندريا ، والتي تسمى cristae ، حيث تستمر الخلايا في الانقسام وتشكيل مكونات الخلية المحددة التي تشكل البويضة ، أو خلية جرثومية أنثوية.

سيتم نشر نتائج الدراسة في مجلة Nature Cell Biology على الإنترنت في 27 أبريل.

“أظهرت نتائج دراستنا أن ATP synthase له وظيفة جديدة أثناء تطوير الخلايا الجذعية وعلى وجه التحديد لصنع بويضة مستقلة عن دورها في صنع ATP” ، كما يقول كبير الباحثين في الدراسة وعالمة بيولوجيا الخلية روث ليمان ، دكتوراه ، لورا وإسحاق بيرلماتر أستاذ بيولوجيا الخلية في جامعة نيويورك لانجون ومحقق في معهد هوارد هيوز الطبي.

علاوة على ذلك ، يقول ليمان إنه نظرًا لأن إنتاج طاقة سينسيز ATP أمر شائع بين جميع الخلايا التي تحتوي على نواة ، فمن المحتمل جدًا أن يكون دوره الهيكلي في التطور المبكر للميتوكوندريا هو نفسه بالنسبة لجميع الثدييات ، بما في ذلك البشر. في الواقع ، يشير ليمان ، الذي يشغل أيضًا منصب مدير معهد Skirball للطب الجزيئي الحيوي بجامعة نيويورك لانغون ورئيس قسم بيولوجيا الخلية ، إلى أن التقارير البحثية السابقة وصفت كريستالات تالفة أو غير ناضجة في العديد من أنواع الحيوانات مع تخليق ATP ، ولكن حتى الآن ، لا وجود تفسير أو دليل لربط هذه العملية بتنمية الخلايا الجذعية.

يقول ليمان إن هذا الاكتشاف رائع ، ليس فقط لتحديد دور جديد للميتوكوندريا يتجاوز إنتاج الطاقة ، ولكن أيضًا لأنه يبدو أن دور سينسيز ATP في تطوير الخلايا الجذعية مستقل عن دوره في توليد الطاقة ، والذي تم وصفه لأول مرة في الستينيات و موضوع جائزة نوبل في الكيمياء عام 1997.

وجدت التجارب التي أجرتها Lehmann وزملاؤها أنه عندما يتم حظر أي واحد من 13 بروتينًا رئيسيًا مرتبطًا بـ ATP synthase ، تعطل نمو البويضة أو توقف. ومع ذلك ، فإن منع الإنزيمات الأخرى المشاركة في إنتاج ATP قبل عمل سينسيز ATP لم يضر بتطور البيض.

يقول ليمان: “يخطط فريقنا لإجراء مزيد من التحقيقات حول كيفية التحكم البيولوجي بدقة في كيفية تحكم سينسيز ATP بيولوجيًا في تطور الأعراف ، وما إذا كانت الأدوار التنموية الأخرى تتأثر بالميتوكوندريا”.

بالنسبة للدراسة ، التي استغرقت عامين حتى تكتمل ، قام الباحثون بفحص أكثر من 8000 جين معروف بفعاليتها في السلالة الجرثومية لذبابة الفاكهة ، أو الخلايا الجذعية التي عادة ما تكون محددة سلفًا لتصبح إما بويضة أو حيوان منوي. فقط سينسيز ATP هو الذي تميز ونشط ، حتى عندما تم إيقاف تشغيل الإنزيمات الأخرى النشطة في إنتاج ATP.