اكتشاف آلية جديدة لتجنيد بروتينات عائلة Arf إلى مواقع خلوية دقيقة
الصورة: نموذج يوضح كيفية تجنيد Arfrp1 وArl14 إلى الأغشية.
مصدر الصورة: HKUST
تُعَدّ إنزيمات GTPase الصغيرة من عائلة عوامل ADP-ريبوزيل (Arf) عناصر رئيسية في العديد من العمليات الفسيولوجية مثل الإفراز، والالتهام، والبلعمة، ونقل الإشارة، مما يحافظ على انتظام هذه العمليات الخلوية الضرورية. تعمل بروتينات Arf على تجنيد المؤثرات السيتوبلازمية إلى المقصورات الخلوية المحددة، فتسهل عليها أداء مهام مثل التعرف على الحمولات، وتعديل الدهون، وتنفيذ وظائف خلوية أخرى. إن تعطيل نشاط بروتينات Arf يعيق إفراز الجزيئات الضرورية من الخلية ويمنع امتصاص العناصر الغذائية. وترتبط العيوب في بروتينات Arf أو البروتينات المنظمة لها بالعديد من الأمراض الوراثية، بما في ذلك الإعاقة الذهنية المرتبطة بالكروموسوم X (XLID)، ومتلازمة جوبيرت، ومتلازمة بارديت-بيدل، واضطرابات الأهداب. لذلك، تشكل دراسة الآليات الجزيئية التي تنظمها بروتينات Arf فرصة لفهم مسببات هذه الأمراض وتطوير استراتيجيات علاجية جديدة.
تتبدل بروتينات Arf ديناميكيًا بين حالة غير نشطة مرتبطة بـGDP وحالة نشطة مرتبطة بـGTP. وتتميز ببنية هيكلية متشابهة تشمل نمطًا حلزونيًا أمفيباثيًا في الطرف الأميني (النهاية N) ومناطق تبديل، وترتبط هذه المناطق بعوامل تبادل النوكليوتيدات الجوانينية (GEFs) المقابلة لها، مما يمكّن بروتينات Arf من الارتباط بـGTP. يُعتقد عمومًا أن تجنيد بروتينات Arf إلى الأغشية يبدأ بتغيرات شكلية ناتجة عن ارتباط GTP. بالإضافة إلى ذلك، اكتشف البروفيسور Guo وفريقه لأول مرة أن الأنماط الحلزونية الأمفيباثية في الطرف الأميني لكل من بروتين Arfrp1 في جهاز جولجي وبروتين Arl14 في الغشاء البلازمي والداخلي كافية لتحديد مواقع خلوية محددة بشكل مستقل عن GTP. ويؤدي تبادل هذه الأنماط الحلزونية بين البروتينين إلى تغيير مواقع تواجدهما داخل الخلية. ويتطلب هذا التحديد المكاني، الذي يتوسطه حلزون Arfrp1، وجود شريكه Sys1. كما تشير الدراسة إلى أن الأسيتلة لحلزون Arfrp1 والميستلة لحلزون Arl14 ضرورية لتحديدٍ خلوي دقيق.
يعرض النموذج المقترح آلية تجنيد Arfrp1 وArl14 إلى الأغشية كما هو مبين في الشكل 1. وتكشف الدراسة عن رؤى جديدة في الآلية الجزيئية التي تنظم ارتباط بعض بروتينات Arf بالأغشية، مما يشير إلى أن ارتباط البروتينات بالأغشية ليس بالضرورة مرتبطًا بتنشيطها. كما تقدّم الدراسة نماذج قصيرة جديدة لاستهداف البروتينات إلى مواقع خلوية محددة.
###
نُشرت هذه النتائج مؤخرًا في مجلة Journal of Biological Chemistry (https://www.jbc.org/content/295/49/16643). البروفيسور Guo خبير رائد في النقل الخلوي الداخلي، والسيد Feng Yang، طالب دكتوراه في مختبره، هو المؤلف الأول لهذه الدراسة. وقد مول مجلس منح الأبحاث في هونغ كونغ (RGC) والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبية في الصين (NSFC) هذا البحث.
Journal of Biological Chemistry 10.1074/jbc.RA120.