حول مكونين يساعدان فيروس كورونا في صنع بروتيناته والتكاثر
البروتينات مسؤولة عن مجموعة متنوعة من العمليات الحياتية، بما في ذلك التقسيم المتحكم فيه لخلايا الجسم، وصيانتها (تنظيف النفايات وإنتاج الطاقة)، وبناء هيكلها العظمي، وتحديد الغزاة مثل الفيروسات والبكتيريا المسببة للأمراض - وتدميرها. في عملية إنتاج البروتين، يتم نسخ الجينات إلى جزيئات تسمى "ما قبل الرنا المرسال". تمر هذه الجزيئات بعمليات معالجة يتم فيها تقطيعها، بحيث يتم العثور على شرائح معينة (النيوكليوتيدات – الحروف التي تتكون منها) وترتبط الأجزاء المتبقية ببعضها البعض. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها جزيئات الرنا المرسال (mRNA) التي تشفر المعلومات اللازمة لبناء البروتينات.
كيف يتمكن فيروس كورونا من التغلب على سيطرة خلايا الجسم والتكاثر داخلها؟
البروفيسور ريفكا ديكشتاين، عميد كلية الكيمياء الحيوية في معهد وايزمان للعلوم، يبحث في التحكم في التعبير الجيني، من مرحلة النسخ (من الجين إلى الحمض النووي الريبي المرسال) إلى مرحلة الترجمة (تحويل mRNA إلى بروتينات)، العلاقة بين هذه المراحل وآليات السيطرة عليها. يقول البروفيسور ديكشتاين: "أبحاثنا هي في الأساس علوم أساسية، ولكنها تؤدي في بعض الأحيان إلى تطبيقات طبية. على سبيل المثال، اكتشفنا كيفية التحكم في الجينات المسؤولة عن الاستجابة الالتهابية، والتي يتم تنشيطها مباشرة بعد تعرض الخلية للهرمونات التي يفرزها الجهاز المناعي استجابة لعامل أجنبي. لقد وجدنا مواد مثبطة لهذه السيطرة واكتشفنا أن بعضها فعال أيضاً لمرض هنتنغتون التنكسى ويقلل من أعراضه."
في البحث الأخير الذي تم إجراؤه في مختبر البروفيسور ديكشتاين، بقيادة طالب ما بعد الدكتوراه الدكتور بوريس سلوبودين (حاليًا باحث مستقل في التخنيون)، وبمساعدة منحة بحثية من مؤسسة العلوم الوطنية، أراد الباحثون التحقق مما إذا كان هناك هي أي مكونات فريدة تساعد فيروس كورونا ((Covid-19)) على التكاثر داخل خلايا الجسم والتغلب على السيطرة المضادة للفيروسات.
للتكاثر والتكاثر في الجسم، تحتاج الفيروسات إلى نظام الترجمة وإنتاج البروتين في الخلايا (وهو الريبوسوم - وهو عضية داخل الخلايا تقوم بفك شفرة mRNA وتنتج البروتينات منه). وبالتالي، عندما يدخل فيروس مثل كوفيد-19 إلى الخلايا، فإنه ينتج بروتينًا يسمى NSP1 الذي يرتبط مباشرة بالريبوسوم وبالتالي يمنع إنتاج البروتينات (بما في ذلك البروتينات اللازمة للحماية من الفيروس).
وافترض الباحثون أن mRNA لـCOVID-19 يحتوي على مكونات فريدة تسمح له بتنشيط الريبوسوم لصالحه، وترجمة mRNA الخاص به وفقًا للمعلومات الجينية الموجودة عليه، والتغلب على تثبيط NSP1، بحيث يمكنه تكرار الخلايا الإضافية وإعادة إنتاجها واختراقها. وباستخدام الأساليب الجزيئية والكيميائية الحيوية، فحص الباحثون آلية التحكم الانتقالية للفيروس في الخلايا وفي أنابيب الاختبار، وبالتالي اكتشفوا أن كل جزيء من mRNA الخاص به يحتوي على تسلسل من حوالي 20 نيوكليوتيدات، وهو نوع من الكود، يسمح له بالهروب من التثبيط. من Nsp1. أي أن الفيروس لديه آلية تمنع التأخير في إنتاج بروتيناته، وتسمح له بترجمة mRNA الخاص به بكفاءة - وإسكات mRNA الخلوي (أي منع إنتاج بروتينات الجسم). ومع ذلك، يقوم الجهاز المناعي السليم بتنشيط الآليات (مثل إفراز الهرمونات والبروتينات) التي تحدده وتحييده.
واكتشف الباحثون عنصرا آخر في الفيروس يسمى IRES (الموجود في فيروسات أخرى)، والذي يسمح له بالارتباط مباشرة بالريبوسوم، دون وساطة البروتينات، وبالتالي الاستمرار في إنتاج بروتيناته.
اكتشفنا مكونين يسمحان لـCOVID-19 بالتغلب على السيطرة المضادة للفيروسات على الخلايا والفوز بالمنافسة على ترجمة mRNA. معهم يمكنه ترجمة mRNA الخاص به إلى بروتينات.
في الخطوة التالية، قام الباحثون بمسح حوالي 50,000 ألف مادة واكتشفوا مثبطات - تلك التي يمكنها إيقاف ارتباط Nsp1 بالريبوسوم وبالتالي منع الفيروس من النمو. وبالتعاون مع معهد الأبحاث البيولوجية، اختبروا نشاط عدة مثبطات ووجدوا أن أحدها أوقف استنبات الفيروس في الخلايا، ولكن بنسبة أقل من دواء آخر مضاد للفيروسات اختبروه (ريمديسيفير).
"لقد اكتشفنا مكونين يسمحان لـCOVID-19 بالتغلب على السيطرة المضادة للفيروسات على الخلايا والفوز بالمنافسة على ترجمة mRNA. باستخدامها، يمكنه ترجمة mRNA الخاص به إلى بروتينات، وإلغاء ترجمة mRNA الخلوي، والتكاثر داخل الخلايا والاستمرار في الإصابة. لذلك، يمكن أن تكون هذه المكونات نقاط ضعف الفيروس وتكون بمثابة هدف علاجي، خاصة بين أولئك الذين يعانون من ضعف الجهاز المناعي".
الحياة نفسها:
ريبيكا ديكستين
البروفيسورة ريفكا ديكشتاين، أم لثلاثة أبناء (35، 33، 22 سنة)، تعيش في رحوفوت. وفي أوقات فراغها، تحب قضاء الوقت مع حفيداتها، وقراءة كتب التاريخ ("إذا لم تكن علوم الحياة، فسأدرس التاريخ") وممارسة الرياضة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
