نحن لا نستخدم عادةً الصولجان لغرس دبوس في لوحة الفلين. من ناحية أخرى، تستخدم الكائنات الحية جزيئات مدمرة تسمى الكاسبيز - والتي تؤدي وظائف مدمرة مثل قتل الخلايا غير المرغوب فيها - وأيضًا لأغراض أكثر دقة، مثل "نحت" الخلايا، أو نقل الإشارات بينها.
إن القوة التدميرية للكاسبيزات كبيرة جدًا، لدرجة أنه إذا تم بيعها في متجر، فمن المؤكد أنها ستكتب عليها "احفظها بعيدًا عن متناول الأطفال": يمكنها تقطيعها إلى قطع وإزالة الهياكل الجزيئية والبروتينات التي تتلامس معها. . على سبيل المثال، الكاسبيزات مسؤولة عن "انتحار الخلية"، أي موت الخلية المبرمج، والذي يسمى موت الخلايا المبرمج. "كيف يمكن لهذا السلاح القاتل أن يؤدي مهام أكثر حساسية دون التسبب في تلف الخلية أو قتلها؟
وفي دراسة نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Developmental Cell، اتخذ الدكتور إيلي أرما وأعضاء المجموعة البحثية التي يرأسها، في قسم الوراثة الجزيئية بمعهد وايزمان للعلوم، خطوة مهمة نحو حل هذا اللغز: فقد اكتشفوا كيف تقوم الكاسبيزات بإحدى العمليات الدقيقة في الخلية - وهي فصل الخلايا المنوية لتكوين خلايا مدمجة ومتحركة، مع إزالة أجزاء الخلية التي لا تحتاج إليها. يساعد هذا البحث في فهم العديد من العمليات في الخلايا الحية لا تنتهي بالقضاء على الخلية، كما تلقي ضوءًا جديدًا على موت الخلايا المبرمج، الذي يلعب دورًا مركزيًا في كل من العمليات الطبيعية في الخلية وفي الحالات المرضية.
اكتشف الدكتور أرما وطالب البحث يوسف كابلان، بمساعدة ليرون جيبس بار، والدكتور يوسي خليفة، والدكتور يائيل فاينشتاين-روتكوبف، أنه عندما تفصل الكاسبيزات خلايا الحيوانات المنوية، فإن نشاطها يكون محدودًا بواسطة بروتين كبير يسمى dBruce. البروتين يتحكم في نشاط الكاسبيز ويعمل كنوع من "السدادة الجزيئية": عادة ما يقطع الكاسبيز الهياكل النشطة. في خلية مثل "Pac-Man"، ولكن عندما يغلق dBruce "فم" Pac-Man، يتوقف الكاسبيز عن نشاط القتل ولكن هذه ليست القصة بأكملها: يتم التحكم في تشتت dBruce داخل الخلية بواسطة جزيء آخر يسمى سكوتي.
لماذا تعتبر آلية التحكم المعقدة ذات المرحلتين ضرورية؟ ربما لأن سكوتي، كونه جزيء صغير، هو مفتاح أكثر ملاءمة من dBruce الضخم. وبهذه الطريقة، يمكن لسكوتي التأكد من تنشيط الجزيئات المدمرة مثل الكاسبيز بأقصى قدر من الدقة، في الوقت المناسب وبالكميات المناسبة، لتنفيذ مهمتها دون قتل الخلية.
عندما تبدأ خلايا الحيوانات المنوية - التي تتطور في البداية كشرنقة من الخلايا - في الانفصال عن بعضها البعض، فإنها تفعل ذلك من الرأس نحو الذيل، مثل ذيل الحصان الذي ينفصل إلى شعرات فردية باستخدام مشط. ويتم هذا الانفصال من خلال الكاسبيزات التي تكسر الهيكل الخلوي، ولكن الذي يتحكم في العملية برمتها هو سكوتي.
يمكنه منع كتلة البروتين (التي تنتمي إلى نظام اليوبيكويتين) اللازمة لـ dBruce، السدادة الجزيئية، للتحرك داخل الخلية. وبهذه الطريقة، يتحكم سكوتي في توزيع الدبروس في جميع أنحاء الخلية، ويتأكد من أن كميات "الفلين" تزداد تدريجيا من رأس الخلية المنوية إلى ذيلها. بمعنى آخر، فهو يتأكد من أن نشاط الكاسبيز أقل في الذيل. ونتيجة لذلك، على الرغم من أن ذيول خلايا الحيوانات المنوية هي آخر ما يخضع للانفصال، إلا أنها لا تتعرض لفترة طويلة لحمام مميت من الكاسبيزات.
تم إجراء هذا البحث على الخلايا المنوية لذبابة الفاكهة، ولكن النتائج ذات صلة بالثدييات، بما في ذلك البشر. وفي المستقبل، قد تساعد في علاج بعض مشاكل خصوبة الذكور الناجمة عن عيوب في تكوين خلايا الحيوانات المنوية. كما قد يكون لها تأثير أوسع بكثير. وبالتالي، من بين أمور أخرى، فإن المعلومات التي تم الحصول عليها في هذه الدراسات يمكن أن تساعد في السيطرة على موت الخلايا المبرمج. في مرض السرطان، على سبيل المثال، نحن مهتمون بزيادة موت الخلايا المبرمج، لأن الخلايا السرطانية تتمكن من "الهروب" من موت الخلايا المبرمج. وعلى العكس من ذلك، في الأمراض التنكسية للدماغ، مثل مرض الزهايمر، يتم تقليل موت الخلايا.
