اكتشاف آلية جديدة لتجنيد بروتينات عائلة Arf إلى مواقع خلوية محدَّدة

بحثٌ حديث يكشف تفاصيل جديدة في تنظيم التوطين تحت الخلوي
الصورة: نموذج يوضّح كيفية تجنيد Arfrp1 وArl14 إلى الأغشية.
مصدر الصورة: HKUST

تُعَدُّ الجي تي بيازات الصغيرة من عائلة عامل الريبوزلة بـ ADP (Arf) عناصرَ رئيسيةً في العديد من العمليات الفسيولوجية، بما في ذلك الإفراز، والالتقام الخلوي، والبلعمة، ونقل الإشارة، وبذلك تُحافظ على انتظام هذه العمليات الخلوية الضرورية. تتوسّط بروتينات عائلة Arf تجنيد المؤثِّرات السيتوبلازمية إلى مقصوراتٍ خلويةٍ بعينها، بما يضمن ضبط توضعها مكانيًّا بدقّة، ويُيسّر قيامها بمهام مثل التعرّف على الحمولات، وتعديل الدهون، وغير ذلك من الوظائف الخلوية. إن تعطيل نشاط بروتينات عائلة Arf يعيق إفراز الجزيئات المهمّة من الخلية ويحول دون امتصاص العناصر الغذائية. وترتبط العيوب في بروتينات Arf أو مُنظِّماتها بالعديد من الاضطرابات الوراثية، بما في ذلك الإعاقة الذهنية المرتبطة بالكروموسوم X (XLID)، ومتلازمة جوبيرت، ومتلازمة بارديت–بيدل، واعتلالات الأهداب. ومن ثمّ تُتيح دراسة الآليات الجزيئية للأنشطة الخلوية التي تنظمها Arf فهمًا لأسباب هذه الأمراض وتطوير استراتيجيات علاجية جديدة.

تتبدّل بروتينات عائلة Arf ديناميكيًّا بين حالةٍ غير نشطة مرتبطة بـ GDP وحالةٍ نشطة مرتبطة بـ GTP. وتتقاسم سماتٍ بنيويّةً محفوظة، منها حلزونٌ أمفيباثي (ثنائيّ المحبّة) عند النهاية N ومناطِق تبديل، وتتفاعل هذه المناطق مباشرةً مع عوامل تبادل النوكليوتيدات الجوانينّية (GEFs) المُقابِلة لها، بما يمكّن بروتينات Arf من تحميل GTP. ويُعتَقَد على نطاقٍ واسع أنّ تجنيد بروتينات Arf إلى الأغشية يبدأ بتغيُّراتٍ بنيويةٍ يحفّزها ارتباط GTP ببروتين Arf. وإضافةً إلى هذه الآلية التقليدية، اكتشف البروفيسور Guo وفريقه، لأوّل مرّة، أنّ الحلزون الأمفيباثي عند النهاية N لكلٍّ من بروتين Arf المتموضع في جهاز جولجي (Arfrp1) ، وبروتينٍ آخر من العائلة يتموضع على الغشاء البلازمي والأندوسومات (Arl14) ، كافٍ بذاته لتحديد توطينٍ خلويٍّ مميَّز بصورةٍ مستقلّةٍ عن GTP. إنّ مبادلة هذَين الحلزونَين بين البروتينين تُغيِّرُ توطينهما داخل الخلية. كما أنّ الاستهداف الذي يتوسّطه حلزون Arfrp1 يتطلّب وجود شريكه البروتيني Sys1. وإضافةً إلى ذلك، تُشير الدراسة إلى أنّ أستلة حلزون Arfrp1 وميرستلة حلزون Arl14 ضروريّتان للدقّة في التوطين الخلوي.

يوضّح النموذجُ المُقترَح آليّةَ تجنيد Arfrp1 وArl14 إلى الأغشية كما في الشكل 1. تكشف هذه الدراسة رؤى جديدة حول الآليات الجزيئية التي تنظّم ارتباط بعض بروتينات Arf بالأغشية، وتُشير إلى أنّ تجنيدها الغشائي وتنشيطها قد لا يكونان مقترنَين بالضرورة. كما تقدّم حوافز قصيرة جديدة لاستهداف البروتينات إلى مواقع خلوية محدّدة.


نُشرت هذه النتائج حديثًا في مجلة Journal of Biological Chemistry (https://www.jbc.org/content/295/49/16643). يُعَدّ البروفيسور Guo خبيرًا رائدًا في النقل الخلوي الداخلي، ويُعَدّ السيّد Feng Yang، طالب الدكتوراه في مختبره، المؤلّفَ الأوّل لهذه الدراسة. وقد موّل هذا البحثَ مجلسُ منح الأبحاث في هونغ كونغ (RGC) والمؤسّسةُ الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (NSFC).

Journal of Biological Chemistry — DOI: 10.1074/jbc.RA120.