دانشمندان موفق به پرده‌برداری از ساختار و عملکرد دقیق یک سامانه مولکولی شده‌اند که می‌تواند کلید درمان سرطان و در عین حال، رشد مجدد مو باشد.
به گزارش ایسنا، سرانجام دانشمندان پس از پنج دهه، موفق به مشاهده ساختار و عملکرد دقیق یک سامانه مولکولی در «راکیزه» یا «میتوکندری»(mitochondria) شدند که مدت‌ها در مورد آن نظریه‌پردازی شده بود.
«میتوکندری» اندامکی است که ساختار دو غشایی دارد و وظیفه آن تنفس سلولی و انتقال انرژی است.
به نقل از اس‌تی‌دی، این دروازه‌بان میکروسکوپی با انتقال «پیرووات»(pyruvate) که یک منبع انرژی کلیدی است، از طریق غشاهای «میتوکندری»، نحوه سوخت‌رسانی سلول‌ها را کنترل می‌کند.
اکنون با استفاده از «میکروسکوپ الکترونی برودتی»، مکانیزم قفل‌شکل این حامل می‌تواند کلید مقابله با بیماری‌هایی مانند سرطان، دیابت و حتی ریزش مو باشد.
محققان معتقدند که با مسدود کردن یا تغییر دادن این دروازه مولکولی می‌توان مسیر تولید انرژی توسط سلول‌ها را تغییر و درمان‌های قدرتمند و هدفمندی را توسعه داد.
پرده‌برداری از راز میتوکندری
پس از بیش از ۵۰ سال، دانشمندان سرانجام کشف کردند که چگونه یک سامانه مولکولی کوچک درون سلول‌های ما به تبدیل قند به انرژی کمک می‌کند.
محققان واحد «زیست‌شناسی میتوکندری»(Mitochondrial Biology) در «شورای تحقیقات پزشکی»(MRC) در دانشگاه کمبریج، ساختار این سامانه را آشکار کرده‌اند. آنها در این ساختار، انتقال مولکولی به نام «پیرووات» را به «میتوکندری» از طریق یک کانال مشاهده کردند. این مولکول زمانی تولید می‌شود که بدن ما قندها را تجزیه می‌کند و نقش کلیدی در تولید انرژی دارد.
هویدا کردن نادیده‌ها
این سامانه که به عنوان حامل مولکول «پیرووات» شناخته می‌شود، اولین بار در سال ۱۹۷۱ مطرح شد، اما به تازگی دانشمندان توانسته‌اند آن را در سطح اتمی تجسم کنند.
آنها از یک فناوری تصویربرداری قدرتمند به نام «میکروسکوپ الکترونی برودتی» که ساختارها را تا ۱۶۵ هزار برابر بزرگ می‌کند، استفاده کردند.
دکتر «سوتیریا تاوولاری»( Sotiria Tavoulari)، پژوهشگر ارشد دانشگاه کمبریج گفت: قندهای موجود در رژیم غذایی ما انرژی لازم برای عملکرد بدن ما را فراهم می‌کنند. وقتی آنها داخل سلول‌های ما تجزیه می‌شوند، مولکول «پیرووات» تولید می‌کنند، اما برای بهره‌برداری بیشتر از این مولکول‌ها، آنها باید به داخل نیروگاه‌های سلول، یعنی «میتوکندری» منتقل شوند.
افشای فرآیند انتقال
«ماکسیمیلیان سیچروفسکی»( Maximilian Sichrovsky)، دانشجوی دکترا و نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: ورود این مولکول به «میتوکندری» ساده به نظر می‌رسد، با این وجود تاکنون نتوانسته‌ایم مکانیزم چگونگی وقوع این فرآیند را درک کنیم.
وی افزود: ما توانسته‌ایم با استفاده از «میکروسکوپ الکترونی برودتی» پیشرفته، نه تنها شکل ظاهری این حامل، بلکه نحوه عملکرد دقیق آن را مشاهده کنیم. این یک فرآیند بسیار مهم است و درک آن می‌تواند به درمان‌های جدیدی برای طیف وسیعی از بیماری‌ها منجر شود.
قفل‌های مولکولی و دروازه‌های کانال
«میتوکندری» توسط دو غشاء احاطه شده است. غشاء بیرونی نفوذپذیر است و مولکول «پیرووات» می‌تواند به راحتی از آن عبور کند، اما غشای داخلی نسبت به این مولکول نفوذناپذیر است. برای انتقال این مولکول به «میتوکندری»، ابتدا یک دروازه بیرونی باز می‌شود و به «پیرووات» اجازه می‌دهد تا وارد حامل شود. سپس این دروازه بسته می‌شود و دروازه داخلی باز می‌شود و به مولکول اجازه می‌دهد تا از داخل «میتوکندری» عبور کند.
پروفسور «ادموند کانجی»( Edmund Kunji) از «MRC» و عضو هیئت علمی دانشگاه کمبریج می‌گوید: این دروازه‌ها مانند قفل‌های یک کانال در مقیاس مولکولی عمل می‌کنند. یک دروازه در یک سمت باز می‌شود و به مولکول اجازه ورود می‌دهد. سپس بسته می‌شود و دروازه‌ای در سمت مخالف باز می‌شود تا مولکول به راحتی از آن عبور کند.
پدیدار شدن یک هدف دارویی جدید
به دلیل نقش محوری این مولکول در کنترل نحوه عملکرد «میتوکندری» برای تولید انرژی، این حامل اکنون به عنوان یک هدف دارویی امیدوارکننده برای طیف وسیعی از بیماری‌ها از جمله دیابت، بیماری کبد چرب، بیماری پارکینسون، سرطان‌های خاص و حتی ریزش مو شناخته می‌شود.
مولکول «پیرووات» تنها منبع انرژی موجود برای ما نیست. سلول‌های ما همچنین می‌توانند انرژی خود را از چربی‌های ذخیره شده در بدن یا از اسیدهای آمینه موجود در پروتئین‌ها دریافت کنند.
مسدود کردن حامل این مولکول، بدن را مجبور می‌کند تا در جای دیگری برای سوخت خود جستجو کند. این فرصتی برای توسعه درمان تعدادی از بیماری‌ها است.
گرسنگی دادن به سلول‌های سرطانی و تحریک رشد مو
سلول‌های توموری خاصی وجود دارند، مانند برخی از انواع سرطان پروستات که به متابولیسم این مولکول متکی هستند. این سرطان‌ها معمولاً بسیار گرسنه هستند و حامل‌های انتقال، «پیرووات» اضافی تولید می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که می‌توانند بیشتر تغذیه کنند.
مسدود کردن این حامل‌ها می‌تواند این سلول‌های سرطانی را از انرژی مورد نیاز برای زنده ماندن محروم و آنها را نابود کند.
مطالعات پیشین همچنین نشان داده است که مهار حامل این مولکول‌ها می‌تواند ریزش مو را معکوس کند و باعث فعال شدن «سلول‌های فولیکول»(follicle) انسان که مسئول رشد مو هستند، شود.
توسعه داروها از طریق نقشه مولکولی
پروفسور «کانجی» گفت: داروهایی که عملکرد حامل را مهار می‌کنند، می‌توانند نحوه عملکرد «میتوکندری» را تغییر دهند که این موضوع می‌تواند در شرایط خاص مفید باشد. «میکروسکوپ الکترونی» به ما این امکان را می‌دهد که دقیقاً نحوه اتصال این داروها به داخل حامل و مسدود کردن آن را مشاهده کنیم.
وی افزود: این امر فرصت‌های جدیدی را برای توسعه داروها بر اساس نقشه ساخت این مولکول ایجاد می‌کند تا داروهای بهتر و هدفمندتری تولید شود.
این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
منبع: ایسنا