آخرین مطالب

سه پروتئین یافت شد که به تنظیم دقیق حرکت کمک می کند


سه پروتئین یافت شد که به تنظیم دقیق حرکت کمک می کند

دکتر برایان مونتین. اعتبار: مایکل هولاهان، دانشگاه آگوستا

دانشمندان گزارش می دهند که سه عضو از خانواده ای از پروتئین ها شناسایی شده اند که برای کمک به ما در تنظیم دقیق فعالیت مواد شیمیایی مغز که ما را قادر می سازد به میل خود راه برویم یا بایستیم، مهم هستند.

دکتر برایان مونتین، داروشناس و سم شناس در کالج پزشکی جورجیا در دانشگاه آگوستا، می گوید: یافته ها به پروتئین های KCTD5، KCTD17 و KCTD2 به عنوان اهداف درمانی جدید بالقوه در شرایطی مانند پارکینسون و دیستونی که کنترل حرکت از دست می رود اشاره می کند. نویسنده مسئول این مطالعه که در مجله منتشر شده است PNAS.

دکتر Kirill A. Martemyanov، رئیس بخش علوم اعصاب در پردیس فلوریدا مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس در مشتری، فلوریدا، نیز نویسنده مرتبط است.

به نظر می رسد تنظیم دقیق این اعضای خانواده KCTD، نورومدولاسیون نامیده می شود، که شامل صدها یا هزاران پروتئین در داخل نورون ها می شود که بخشی از مسیر پیچیده ای هستند که دقیقاً به اشتراک گذاری سریع انتقال دهنده های عصبی یا پیام رسان های شیمیایی را بین این مغز تنظیم می کند. سلول‌ها تا بتوانیم عملکرد دلخواه مغز و بدنمان مانند راه رفتن در اتاق را انجام دهیم.

این اولین کشف در مورد نقش این پروتئین‌های KCTD در سلول‌های عصبی به نام نورون‌های مخطط است که برای حرکت و انواع عملکردهای اساسی دیگر ضروری هستند.

یکی از مسیرهای کلیدی که نورومدولاتورها استفاده می کنند AMP حلقوی یا cAMP است که به آن “پیام رسان دوم” می گویند زیرا پاسخی در داخل سلول است که در پاسخ به اتفاقی که در خارج از سلول اتفاق می افتد رخ می دهد.

در مورد حرکت، یک تأثیر خارجی کلیدی، انتقال دهنده عصبی دوپامین است که برای حرکت کنترل شده مهم است و در پارکینسون کمبود دارد. دوپامین به‌عنوان یک انتقال‌دهنده عصبی، با تعامل با گیرنده‌ای روی سطح نورون‌ها کار می‌کند، که فعالیت‌های زیادی را در داخل سلول از جمله پروتئین‌های محرک، که اکنون می‌دانند شامل این سه عضو از خانواده KCTD است، آغاز می‌کند. در این سناریوی پیچیده، دوپامین همچنین با کمک به تنظیم سطوح cAMP درون نورون‌ها، به عنوان یک تعدیل‌کننده عصبی عمل می‌کند.

مونتین می‌گوید: «مردم هنوز می‌توانند حرکت کنند، اما گاهی اوقات نمی‌توانند حرکت را متوقف کنند، زیرا انتقال عصبی ادامه دارد، اما سلول‌ها به درستی برای تفسیر انتقال عصبی مدوله نمی‌شوند.»

دانشمندان دریافته اند که این سه پروتئین KCTD حداقل دو کار را به طور همزمان انجام می دهند تا کار سریع انتقال دهنده های عصبی را تعدیل کنند.

آنها به تنظیم نحوه ساخت cAMP توسط دوپامین هم از طریق برهمکنش با پروتئین هایی که مستقیماً آن را می سازند و هم از طریق تعامل با پروتئین هایی که روی را که به تنظیم کننده cAMP نیز شناخته می شود، در نورون ها قرار می دهند، کمک می کنند.

Muntean می‌گوید: «تعدیل سطح cAMP چیزی است که می‌تواند توانایی بلندمدت این انتقال‌دهنده‌های عصبی را برای عملکرد بی‌نقص دیکته کند.

KCTD یک خانواده از حدود دوجین پروتئین است که دانشمندان متوجه شده اند که با اتصال به برخی از پروتئین های موجود در مسیر تنظیم کننده cAMP در این مسیر پیچیده تنظیم کننده ها نقش دارند.

دانشمندان دریافتند که سه KCTD به پروتئین هایی که cAMP را می سازند متصل می شوند. اما آنها همچنین دریافتند که با پروتئین‌هایی که روی را به سلول‌های عصبی وارد می‌کنند، تعامل دارند، چیزی که قبلاً واقعاً به آن توجه نکرده بودند. روی در یک ماده معدنی ضروری برای بسیاری از فرآیندها مانند ساخت پروتئین و تقسیم سلولی و همچنین تنظیم سطوح cAMP مهم است. Muntean اشاره می کند که حدود 10 درصد از پروتئین های داخل سلول ها به روی متصل می شوند، که می تواند به پروتئین ها کمک کند بهتر یا کمتر خوب کار کنند، بنابراین می تواند فعالیت بسیاری از این پروتئین ها را در سلول تعدیل کند.

در این سناریو، دانشمندان دریافتند روی در فرآیند “بسیار لایه ای” تعدیل cAMP مهم است و KCTD5 با کنترل سطوح انتقال دهنده، Zip 14، که روی را به داخل سلول ها می آورد، سطح روی را تنظیم می کند.

آنها با بررسی مجموعاً شش عضو از خانواده KCTD که نقشی در سیگنال دهی گیرنده جفت شده با پروتئین G دارند، شروع کردند، بزرگترین خانواده گیرنده های روی سطح سلول از جمله گیرنده های دوپامین روی نورون ها.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد عملکرد این پروتئین‌ها، آن‌ها از توانایی ویرایش دقیق ژن CRISPR/Cas9 برای متوقف کردن انتخابی نورون‌ها از جسم مخطط، ناحیه کوچکی از مغز، کلید حرکت، استفاده کردند.

هنگامی که آنها KCTD5، KCTD2 و KCTD17 را حذف کردند، دریافتند که تولید cAMP در پاسخ به دوپامین افزایش یافته است، که بزرگترین پاسخ ناشی از حذف KCTD5 است. حذف KCTD5 همچنین باعث افزایش حساسیت نورون ها به دوپامین شد.

برای بررسی دقیق تر دقیقاً آنچه که فعالیت cAMP را تنظیم می کند، از عصاره ریشه فورسکولین استفاده کردند که به تنظیم فعالیت آنزیم آدنیلیل سیکلاز که cAMP را می سازد، معروف است.

هنگامی که آنها فورسکولین را اضافه کردند، افزایش “سریع و قوی” در cAMP در نورون هایی که KCTD2، KCTD5 و KCTD17 وجود داشتند، ایجاد کرد. هنگامی که آنها از CRISPR برای از بین بردن این اعضای خانواده KCTD استفاده کردند، پاسخ مثبت به عصاره ریشه را نیز از بین برد. حذف سایر اعضای خانواده پروتئین‌های KCTD که آنها به آنها نگاه می‌کردند تأثیری بر تولید cAMP یا حساسیت به دوپامین نداشت.

علاوه بر این، آنها دریافتند که موش‌های بدون KCTD5 کافی دارای نقص‌های حرکتی عمده‌ای هستند که می‌توان آن را با حذف مقداری از روی بیش از حد فعلی جبران کرد، شواهد بیشتری مبنی بر اینکه یکی از راه‌هایی که KCTD5 به تنظیم دقیق حرکت کمک می‌کند، تنظیم سطوح روی و اهمیت آن مدولاسیون است.

مونتین و همکارانش امیدوارند که با درک بهتر این پروتئین ها برای فعال کردن این فرآیند مداوم تعدیل عصبی، بتوانند به شناسایی مسیرهای جدید برای درمان مشکلاتی مانند پارکینسون و همچنین تعدادی از اختلالات حرکتی کمک کنند که می تواند کودکان را روی صندلی چرخدار مانند دیستونی قرار دهد. ماهیچه‌ها به‌طور غیرارادی منقبض می‌شوند و در نتیجه مشکلاتی مانند کمبود اکسیژن در هنگام تولد و همچنین برخی عفونت‌ها و واکنش‌های دارویی، و کوریا، یک اختلال عصبی است که می‌تواند باعث ایجاد حرکت تند و غیر ارادی شانه‌ها، باسن و صورت شود و می‌تواند منجر شود. از فعالیت بیش از حد دوپامین

Muntean به صراحت می گوید: “هیچ درمانی وجود ندارد” و اغلب هیچ درمان موثری برای این اختلالات حرکتی وجود ندارد. “من استدلال می کنم که به این دلیل است که ما به اندازه کافی در مورد نحوه انتقال اطلاعات سلول های مغزی نمی دانیم. فکر می کنم یافته های ما به ما کمک می کند تا بهتر بفهمیم نورون های مغز چگونه اطلاعات مربوط به هماهنگی حرکتی را منتقل می کنند. آنها به کشف بیشتر پیچیدگی های این سیگنال دهی کمک می کنند. مسیرها در نورون‌ها، و سپس امیدواریم که این به ما اجازه دهد تا اهداف درمانی و نوآوری بهتری برای درمان بیماران داشته باشیم.” “من فکر می کنم این یک دری کاملا جدید را باز می کند.”

خانواده ژن KCTD دارای 25 عضو است که تحقیقات اولیه نشان می دهد که در تعداد بیشماری از اختلالات عصبی رشدی و عصبی از جمله اختلال دوقطبی، اوتیسم و ​​اسکیزوفرنی نقش دارند. نویسندگان می نویسند، مشخص است که برخی از بیماران مبتلا به دیستونی دارای جهش در KCTD17 هستند و تغییرات در ژن سازنده Zip-14 اخیراً در پارکینسون و دیستونی دخیل است.

Muntean می‌گوید: «شما مسیر تعدیل عصبی cAMP را مختل می‌کنید و بسیار ظریف است و این منجر به اختلالات حرکتی می‌شود.

cAMP یک مسیر رایج است که تقریباً در هر نوع سلول و بافتی دخیل است.

علاوه بر حرکت، دوپامین نقش کلیدی در ایجاد احساس لذت مانند لذت بردن از یک وعده غذایی خوب دارد و لذت نیز می تواند مغز ما را به تولید دوپامین بیشتر وادار کند. دوپامین بسیار کم می تواند سطح هیجان و انگیزه طبیعی را کاهش دهد. برخی از غذاها مانند لبنیات، ماهی با سطح بالای امگا 3، موز و شکلات تلخ می توانند باعث ترشح دوپامین شوند.

چندین انتقال دهنده عصبی، از جمله سروتونین و استیل کولین، نیز به عنوان تعدیل کننده های عصبی عمل می کنند، که اساسا به کنترل فعالیت خود کمک می کنند.


دانش جدید در مورد دوپامین می تواند به بیماران پارکینسون کمک کند


اطلاعات بیشتر:
برایان اس. مونتین و همکاران، اعضای خانواده KCTD تنظیم کننده اصلی سیگنالینگ cAMP هستند. مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (2021). DOI: 10.1073/pnas.2119237119

ارائه شده توسط کالج پزشکی جورجیا در دانشگاه آگوستا

نقل قول: سه پروتئین یافت شده که به تنظیم دقیق حرکت کمک می کنند (2022، 10 فوریه) در 10 فوریه 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-02-proteins-fine-tune-movement.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.