تكشف دراسة جديدة عن الدور الرئيسي لبروتينات الميتوكوندريا في تجديد القلب

تلعب الميتوكوندريا دورًا حاسمًا في توفير الطاقة اللازمة لعمل الخلايا بشكل سليم. في الميتوكوندريا، يتم إنتاج الطاقة عن طريق السلسلة التنفسية، والتي تتكون من خمسة مجمعات تسمى CI-CV. يمكن لهذه المجمعات أن تتجمع في مجمعات فائقة، لكن لا يُعرف سوى القليل عن دور هذه العملية والتحكم فيها.

يدرس بحث جديد آليات التجميع فائق التعقيد ويكشف عن التأثير الكبير لعوامل تجميع الميتوكوندريا على تجديد أنسجة القلب. شارك في قيادة الدراسة الدكتور خوسيه أنطونيو هنريكس من المركز الوطني لأبحاث القلب والأوعية الدموية (CNIC) والدكتورة نادية ميركادير من جامعة برن في سويسرا، وهي عالمة زائرة في المركز الوطني لأبحاث القلب والأوعية الدموية.

يُظهر البحث المنشور في المجلة Developmental Cell أن عضوًا في عائلة بروتينات Cox7a يلعب دورًا أساسيًا في تجميع ثنائيات CIV وأن هذا التجميع ضروري لنمو الخلايا. وظيفة الميتوكوندريا المناسبة وبالتالي إنتاج الطاقة الخلوية.

تتضمن عائلة البروتينات Cox7a ثلاثة أعضاء: Cox7a1، وCox7a2، وCox7a2l (وتسمى أيضًا SCAF1). وقد أظهرت الدراسات السابقة من كلا المجموعتين أنه عندما يحتوي CIV على SCAF1، فإنه يرتبط بقوة مع CIII، مما يشكل مركبًا تنفسيًا فائقًا يُعرف باسم respirasome. في هذه الدراسات السابقة، افترض المؤلفون أن إدراج Cox7a2 سيؤدي إلى تكوين CIV غير كفء، في حين أن جزيئات CIV التي تحتوي على Cox7a1 سوف ترتبط لتكوين متجانسات CIV. أظهرت دراسة جديدة بشكل تجريبي دور Cox7a1 في تكوين متجانسات CIV هذه.

الخلية التنموية (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

من خلال العمل على نموذج سمكة الزرد، وجد الباحثون أن غياب Cox7a1 يمنع تكوين ثنائيات CIV، ويؤثر فقدان هذه الثنائيات على وزن الأسماك المصابة وقدرتها على السباحة.

"يتم التعبير عن Cox7a1 بشكل أساسي في خلايا العضلات المخططة، وكان النسيج العضلي الهيكلي هو الأكثر تأثرًا بنقص وظيفة Cox7a1. وأوضح الدكتور إنريكيز أن النوع الرئيسي الآخر من العضلات المخططة هو عضلة القلب أو عضلة القلب.

ومع ذلك، في حين أن فقدان Cox7a1 في العضلات الهيكلية كان ضارًا، فإن غيابه في عضلة القلب أدى إلى تحسين استجابة القلب التجددية للإصابة.

"تظهر هذه النتيجة أن هذه البروتينات تلعب دورًا رئيسيًا في تنشيط قدرة القلب على إصلاح نفسه بعد الإصابة"، كما أوضحت المؤلفة الأولى للدراسة كارولينا جارسيا-بوياتوس.

من أجل فهم وظيفة Cox7a1 بشكل أكبر، أجرى الباحثون في CNIC، إنريكي كالفو وجيسوس فاسكويز، دراسة بروتينية للعضلات الهيكلية وعضلة القلب في أسماك الزرد التي تفتقر إلى Cox7a1. تم توسيع هذا التحليل من خلال دراسة التمثيل الغذائي التي أجراها زملاء في جامعة برن. كشف هذا التحليل المشترك عن اختلافات كبيرة بين الأسماك غير المعدلة ذات التعبير السليم لـ Cox7a1.

"تشير هذه النتائج إلى أن الجزيئات المشاركة في تجميع المجمعات الفائقة للميتوكوندريا قد يكون لها تأثيرات كبيرة على التحكم في عملية التمثيل الغذائي، وربما تفتح الطريق أمام علاجات جديدة لأمراض القلب وغيرها من حالات التمثيل الغذائي،" كما قال الدكتور ميركادر.

وبحسب فريق البحث، يمثل هذا الاكتشاف "تقدمًا كبيرًا في فهم الآليات الخلوية المشاركة في تجديد القلب وقد يشير إلى الطريق لتطوير علاجات تهدف إلى تعزيز تجديد القلب".

استنتج المؤلفون أن عوامل تجميع الميتوكوندريا قد تؤثر بشكل كبير على التحكم الأيضي.