گام بزرگ در درمان پارکینسون: کشف ساختار پروتئین اصلی مرتبط با بیماری برای اولین‌بار

پژوهشگران برای نخستین بار تصویری واقعی از پروتئین میتوکندریایی که ارتباط قوی با بیماری پارکینسون دارد، منتشر کردند و جزئیات کلیدی را در مورد اینکه چگونه عملکرد نادرست آن ممکن است در پیشرفت بیماری اثرگذار باشد، آشکار کردند.

دانشمندان بیش از دو دهه است که می‌دانند جهش در ژن مربوط به پروتئینی به نام PTEN-induced putative kinase 1 (به اختصار PINK1) می‌تواند باعث بروز زودهنگام بیماری پارکینسون شود، اما مکانیسم‌های دقیق این فرایند همچنان ناشناخته باقی مانده بود.

دیوید کوماندر، زیست‌شناس پزشکی WEHI، می‌گوید: «این یک پیشرفت مهم در تحقیقات مربوط به پارکینسون است. شگفت‌انگیز است که سرانجام توانستیم PINK1 را ببینیم و درک کنیم که چگونه به میتوکندری متصل می‌شود. [مدلی که تیم ما از ساختار PINK1 ایجاد کرده] راه‌های جدیدی را برای تغییر PINK1 نشان می‌دهد و عملاً آن را فعال می‌کند که می‌تواند زندگی بیماران مبتلا به پارکینسون را متحول کند.»

اکنون که دانشمندان برای اولین بار ساختار دقیق پروتئین مورد بحث و نحوه‌ی اتصال آن به میتوکندری را شناسایی کرده‌اند، می‌توانند راه‌هایی برای فعال‌سازی یا اصلاح عملکرد آن بیابند. این یافته می‌تواند مسیر را برای ابداع درمان‌های جدیدی که از تخریب عصبی جلوگیری می‌کنند، هموار کند.

پروتئین PINK1 نقش تعمیرکاری حیاتی‌ را در بدن ایفا می‌کند. در میتوکندری‌های سالم، این پروتئین از غشاهای بیرونی و داخلی عبور می‌کند و از دید پنهان می‌شود. اما در میتوکندری‌های آسیب‌دیده، این پروتئین در میانه‌ی مسیر متوقف شده و از طریق مجموعه‌ای از فرایندها که به آزادسازی سیگنالی شیمیایی به نام یوبی‌کویتین منجر می‌شود، آن میتوکندری را برای حذف علامت‌گذاری می‌کند. در صورتی که جهش‌های ژنتیکی که معمولا ارثی هستند، مانع عملکرد صحیح PINK1 شوند، میتوکندری‌های معیوب از بین نمی‌روند.

از آنجا که سلول‌های مغزی نیاز شدیدی به انرژی دارند، جایگزینی واحدهای ناکارآمد تولید انرژی یا همان میتوکندری‌ها برای جلوگیری از تخریب عصبی که به بیماری‌هایی مانند پارکینسون منجر می‌شود، حیاتی است. پس با کارنکردن صحیح PINK1 میتوکندری‌های معیوب باقی‌مانده و عملکرد سلول مختل می‌شود که در نهایت ممکن است به تخریب عصبی و بروز بیماری‌هایی مانند پارکینسون منجر شود.

در مطالعه‌ی جدید، تیم تحقیقاتی با استفاده از تکنیک‌هایی همچون میکروسکوپ الکترونی کریو (cryo-EM) و طیف‌سنجی جرمی (mass spectrometry)، به بررسی دقیق PINK1 و میتوکندری‌ها پرداختند و دریافتند که اتصال آن‌ها به یکدیگر از طریق نوعی کمپلکس پروتئینی خاص به نام TOM-VDAC انجام می‌شود. اگرچه این تحقیقات هنوز در مراحل اولیه است، در صورت ابداع روش‌هایی برای ترمیم عملکرد این پروتئین، ممکن است بتوان خطر ابتلا به پارکینسون را کاهش داد یا روند پیشرفت آن را کندتر کرد.

Science

سیلوی کالگاری، بیوشیمی‌دان از WEHI، می‌گوید: «این نخستین بار است که PINK1  انسانی را در حال اتصال به سطح میتوکندری‌های آسیب‌دیده مشاهده کرده‌ایم و این کشف، طیف گسترده‌ای از پروتئین‌هایی را که به‌عنوان جایگاه اتصال عمل می‌کنند، آشکار کرده است. همچنین، برای اولین بار دیدیم که جهش‌های موجود در افراد مبتلا به بیماری پارکینسون چگونه بر PINK1 انسانی تأثیر می‌گذارند.»

پارکینسون بیماری پیچیده‌ای است که بی‌شک عوامل متعددی در آن نقش دارند. بااین‌حال، با شناسایی مکانیسم‌های مسئول پروتئین‌هایی مانند PINK1، محققان به درک نقاط مشترک میان علل گوناگون این بیماری نزدیک‌تر می‌شوند.

تحقیق در مجله‌‌ی ساینس منتشر شده است.