دراسة جديدة تكشف الدور الرئيسي لبروتينات الميتوكوندريا في تجديد القلب

تلعب الميتوكوندريا دورًا محوريًا في توفير الطاقة اللازمة لوظائف الخلايا بشكل سليم. في الميتوكوندريا، تُنتج الطاقة عبر السلسلة التنفسية، التي تتكون من خمسة مُركّبات، تُسمى CI-CV. يمكن لهذه المُركّبات أن تتجمع لتشكل مُركّبات فائقة، ولكن لا يُعرف الكثير عن دور هذه العملية والتحكم فيها.

تدرس الدراسة الجديدة آليات تجميع المركبات الفائقة، وتكشف عن تأثير كبير لعوامل تجميع الميتوكوندريا على تجديد أنسجة القلب. شارك في قيادة الدراسة الدكتور خوسيه أنطونيو إنريكيز من المركز الوطني لأبحاث القلب والأوعية الدموية (CNIC)، والدكتورة نادية ميركادر من جامعة برن في سويسرا، وهي عالمة زائرة في المركز.

أظهرت دراسة نشرت في مجلة Developmental Cell أن بروتين عائلة Cox7a يلعب دورًا أساسيًا في تجميع ثنائيات CIV وأن هذا التجميع ضروري للعمل السليم للميتوكوندريا وبالتالي لإنتاج الطاقة الخلوية.

تضم عائلة بروتين Cox7a ثلاثة بروتينات: Cox7a1، وCox7a2، وCox7a2l (يُسمى أيضًا SCAF1). أظهرت دراسات سابقة أجرتها كلتا المجموعتين أنه عند احتواء بروتين CIV على SCAF1، فإنه يرتبط بقوة ببروتين CIII، مُشكلًا مركبًا تنفسيًا فائقًا يُعرف باسم الجسيم التنفسي. في هذه الدراسات السابقة، افترض الباحثون أن إضافة Cox7a2 سيؤدي إلى عدم قدرة CIV على الارتباط، بينما ترتبط جزيئات CIV التي تحتوي على Cox7a1 لتكوين ثنائيات متماثلة من CIV. تُظهر الدراسة الجديدة تجريبيًا دورًا لبروتين Cox7a1 في تكوين هذه الثنائيات المتماثلة من CIV.

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، وأن فقدان هذه الثنائيات أثر على وزن وقدرة الأسماك المصابة على السباحة.

أوضح الدكتور إنريكيز قائلاً: "يُعبَّر عن Cox7a1 بشكل رئيسي في خلايا العضلات المخططة، وكانت أنسجة العضلات الهيكلية هي الأكثر تضررًا من نقص وظيفة Cox7a1. أما النوع الرئيسي الآخر من العضلات المخططة فهو عضلة القلب".

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

وتقول كارولينا جارسيا بوجاتوس، المؤلفة الأولى للدراسة: "تظهر هذه النتيجة أن هذه البروتينات تلعب دورًا رئيسيًا في تنشيط قدرة القلب على إصلاح نفسه بعد الإصابة".

لاستكشاف وظيفة Cox7a1 بشكل أعمق، أجرى الباحثان إنريكي كالفو وخيسوس فاسكيز من المركز الوطني للبحوث البيولوجية (CNIC) دراسة بروتينية للعضلات الهيكلية وعضلة القلب لدى سمك الزرد الذي يفتقر إلى Cox7a1. واستُكمل هذا التحليل بدراسة أيضية أجراها زملاء في جامعة برن. وكشف هذا التحليل المُركّب عن اختلافات جوهرية عن الأسماك غير المُعدّلة وراثيًا ذات التعبير الجيني السليم لـ Cox7a1.

وقال الدكتور ميركادر: "تشير هذه النتائج إلى أن الجزيئات المشاركة في تجميع المركبات الفائقة للميتوكوندريا قد يكون لها تأثيرات كبيرة على التحكم الأيضي، مما قد يفتح الطريق أمام علاجات جديدة لأمراض القلب وغيرها من الحالات الأيضية".

وبحسب فريق البحث فإن هذا الاكتشاف يمثل "خطوة مهمة إلى الأمام في فهم الآليات الخلوية المشاركة في تجديد القلب وقد يشير إلى الطريق لتطوير علاجات تهدف إلى تحفيز تجديد القلب".

وخلص المؤلفون إلى أن عوامل تجميع الميتوكوندريا يمكن أن تؤثر بشكل كبير على التحكم الأيضي.