يضع العلماء بروتينات تارديغرادا في الخلايا البشرية

على عكس أي كائن حي، تتميز التارديغرادا بقدرتها على البقاء حية إذا قمت بتجميدها أوتسخينها أو تفجيرها في مساحة فارغة.

في حين أن تحمل هذا التوتر يرجع جزئيًا إلى قدرتها على تحويل أحشائها إلى مادة هلامية، إلا أن الآليات الكامنة وراء عملية الحفاظ على التمثيل الغذائي هذه لم يتم توضيحها بعد.

وجدت دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة وايومنغ أن التعبير عن بروتينات تارديغرادا الرئيسية في الخلايا البشرية أدى إلى إبطاء عملية الاستقلاب، مما يوفر رؤى نقدية حول كيفية تمكن هذه اللافقاريات غير القابلة للتدمير من البقاء على قيد الحياة في ظل أقسى الظروف.

ركز الفريق على بروتين معين يسمى ‘CAHS D’ والمعروف وظيفيًا بقدرته على الحماية من الجفاف الشديد.

ومن خلال مجموعة متنوعة من الأساليب، أظهر الباحثون كيف يتحول CAHS D إلى حالة شبيهة بالشكل الهلامي عند التعرض للضغط، مما يحافظ على الجزيئات ويحميها من الجفاف.

وكتب الباحثون في ورقتهم المنشورة: «توفر هذه الدراسة نظرة ثاقبة حول كيفية بقاء التارديغرادا وغيرها من الكائنات الحية التي تتحمل الجفاف على قيد الحياة أثناء التجفيف، من خلال الاستفادة من التكثيف الجزيئي الحيوي. بعيدًا عن تحمل الإجهاد، توفر النتائج التي توصلنا إليها وسيلة لمتابعة التقنيات التي تتمحور حول تحفيز الثبات الحيوي في الخلايا وحتى الكائنات الحية بأكملها لإبطاء الشيخوخة وتعزيز التخزين والاستقرار».

أظهرت التارديغرادا قدرة البقاء على قيد الحياة في درجات الحرارة الساخنة والباردة والمستويات العالية من الأشعة القاتلة للبشر، كما يمكنها البقاء على قيد الحياة لفترات طويلة دون ماء، كما يمكنها البقاء على قيد الحياة في الفضاء أيضًا.

كشفت الأبحاث السابقة عن عدد هائل من الحيل التي تستخدمها التارديغرادا للبقاء على قيد الحياة، والتي تطورت على مدى مئات الملايين من السنين. في الأساس، إنها جيدة جدًا في إبطاء عمليات الحياة بمساعدة CAHS D، وقد يكون ذلك مفيدًا في الخلايا البشرية أيضًا.

تقول عالمة الأحياء الجزيئية من جامعة وايومنغ، ‘سيلفيا سانشيز مارتينيز Silvia Sanchez-Martinez’: «مدهشٌ أنه عندما نقوم بإدخال هذه البروتينات إلى الخلايا البشرية، فإنها تتشكل وتبطئ عملية التمثيل الغذائي، تمامًا كما هو الحال عند التارديغرادا. عندما تضع الخلايا البشرية الحاوية على هذه البروتينات في حالة الثبات الحيوي، تصبح أكثر مقاومة للضغوط، مما يمنح بعضًا من قدرات التارديغرادا للخلايا البشرية».

في مرحلة ما، قد نكون قادرين على معرفة كيفية تمرير بعض من مرونة التارديغرادا المذهلة إلى خلايانا وأنسجتنا، مما قد يبطئ الشيخوخة البيولوجية ويساعد في العلاجات التي يكون فيها تخزين الخلايا بشكل آمن في درجات حرارة باردة أمرًا حيويًا، مثل: زرع الأعضاء.

يتطلب الأمر الكثير من الأبحاث الإضافية لتسخير هذا النقل للقدرات، وهي أبحاث جارية بالفعل مع بعض الدراسات التي تبحث في ما إذا كانت بروتينات التارديغرادا يمكنها تثبيت منتجات الدم المهمة المستخدمة لعلاج الأمراض الوراثية. تعد العلامات المبكرة واعدة في العديد من المجالات، بما في ذلك الطريقة التي يتم بها تنشيط البروتينات بذكاء عند وجود ضغوط بيئية، وتعطيلها عندما لا تكون كذلك.

يقول عالم الأحياء الجزيئية بجامعة وايومنغ توماس بوثبي Thomas Boothby: «عندما يتم تخفيف التوتر، تذوب المواد الهلامية التارديغرادا، وتعود الخلايا البشرية إلى عملية الاستقلاب الطبيعي».

نشر البحث في مجلة علوم البروتين.