اكتشاف آلية جديدة لتجنيد بروتينات عائلة Arf إلى مواقع خلوية محددة
الصورة: نموذج يوضح كيفية تجنيد Arfrp1 وArl14 إلى الأغشية.
مصدر الصورة: HKUST
تُعَدُّ GTPases الصغيرة من عائلة ADP-ribosylation (Arf) من العناصر الرئيسية في العديد من العمليات الفسيولوجية بما في ذلك الإفراز، والالتهام، والبلعمة، ونقل الإشارة. تعمل بروتينات عائلة Arf على التوسط في تجنيد المؤثرات السيتوبلازمية إلى مقصورات خلوية محددة. تسهّل هذه العملية على مؤثرات Arf أداء مهام مثل التعرف على الحمولات، وتعديل الدهون أو وظائف خلوية أخرى. إن تثبيط نشاط بروتينات عائلة Arf يمنع إفراز الجزيئات الهامة من الخلية ويمنع أيضًا امتصاص الخلية للعناصر الغذائية. وترتبط العيوب في Arfs أو بروتيناتها التنظيمية بالعديد من الأمراض الوراثية، بما في ذلك الإعاقة الذهنية المرتبطة بالكروموسوم X (XLID)، ومتلازمة جوبيرت، ومتلازمة بارديت-بيدل، واضطرابات الأهداب. لذلك، تمثل دراسة الآليات الجزيئية للأنشطة الخلوية المنظمة بواسطة Arf فرصة لفهم مسببات هذه الأمراض وتطوير استراتيجيات علاجية جديدة.
تتبدل بروتينات عائلة Arf بين حالة غير نشطة مرتبطة بـ GDP وحالة نشطة مرتبطة بـ GTP. لديها تنظيمات هيكلية متشابهة تحتوي على نمط حلزوني أمفيباثي في النهاية N ومجالات التبديل. ترتبط مجالات التبديل لبروتينات Arf مباشرة بعوامل تبادل النوكليوتيدات الجوانينية (GEFs) المقابلة لها، مما يمكّن بروتينات Arf من الارتباط بـ GTP. يُعتقد عمومًا أن تجنيد بروتينات Arf إلى الأغشية يبدأ بتغيرات شكلية ناتجة عن ارتباط GTP ببروتينات Arf. بالإضافة إلى هذه الآلية التقليدية، اكتشف البروفيسور Guo وفريقه أن الأنماط الأمفيباثية في النهاية N لبروتين Arf الموجود في جهاز جولجي، Arfrp1، وبروتين Arf الموجود في الغشاء البلازمي والغشاء الداخلي، Arl14، كافية لتحديد مواقع خلوية محددة بطريقة غير معتمدة على GTP. يؤدي تبادل الأنماط الحلزونية الأمفيباثية بين هذين البروتينين إلى تغيير مواقع تواجدهما. يتطلب التحديد المكاني الذي يتوسطه حلزون Arfrp1 شريكه Sys1. بالإضافة إلى ذلك، تشير الدراسة إلى أن الأسيتلة لحلزون Arfrp1 والميسلة لحلزون Arl14 مهمة للتحديد الخلوي الدقيق.
يمثل النموذج المقترح تجنيد Arfrp1 وArl14 إلى الأغشية كما هو موضح في الشكل 1. تكشف هذه الدراسة عن رؤى جديدة في الآلية الجزيئية التي تنظم ارتباط بعض بروتينات Arf بالأغشية، مما يشير إلى أن ارتباط الأغشية وتنشيط بعض بروتينات Arf غير مرتبطين بالضرورة. تقدم هذه الدراسة أيضًا أنماطًا قصيرة جديدة لاستهداف البروتينات إلى مواقع خلوية محددة.
###
تم نشر النتائج مؤخرًا في المجلة العلمية Journal of Biological Chemistry (https://www.jbc.org/content/295/49/16643). البروفيسور Guo هو خبير رائد في النقل الخلوي الداخلي. السيد Feng Yang، طالب دكتوراه في مختبره، هو المؤلف الأول لهذه الدراسة. تم تمويل هذا البحث من قبل مجلس منح الأبحاث (RGC) في هونغ كونغ والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبية في الصين (NSFC).
Journal of Biological Chemistry 10.1074/jbc.RA120.