قد تحمل جزيئات الماء مفتاحا لفهم إحدى العمليات المعقدة المرتبطة بمرض الزهايمر، بعدما كشف باحثون عن آلية محتملة تساعد بروتين «تاو» على التكتل في الدماغ، في خطوة قد تمهد الطريق أمام استكشاف أهداف علاجية جديدة.
الدراسة، التي نُشرت في دورية «PNAS» ونقلها موقع «ScienceAlert»، أجراها باحثون من جامعتي نورث وسترن وكاليفورنيا، وركزت على التفاعلات الجزيئية التي تساعد بروتين تاو على تكوين تراكيب غير طبيعية ترتبط بتلف الخلايا العصبية في الزهايمر وأمراض تنكسية عصبية أخرى.
ولا تعني النتائج أن الماء يسبب المرض، بل تسلط الضوء على دوره في البيئة الجزيئية المحيطة بالبروتين، وكيف يمكن أن تسهم خصائص هذه البيئة في تشكل تجمعات بروتينية مرتبطة بتطور المرض.
بروتين تاو.. عندما يفقد شكله الطبيعي
في أدمغة المصابين بالزهايمر، تظهر تغيرات غير طبيعية في بروتينات عدة، أبرزها «أميلويد-بيتا» و«تاو». ولا تزال العلاقة الدقيقة بين هذه التغيرات وبدء المرض وتطوره موضع بحث علمي مستمر.
ويؤدي بروتين تاو في الظروف الطبيعية دورا مهما في دعم البنية الداخلية للخلايا العصبية. لكن عندما يتغير شكله وطريقة تفاعله مع الجزيئات المحيطة، يمكن أن يتجمع في تراكيب ليفية غير طبيعية تُعرف باسم «لييفات تاو».
وترتبط هذه التجمعات باضطراب وظائف الخلايا العصبية وتدهورها، كما يمكن أن تنتقل أشكال غير طبيعية من البروتين بين الخلايا، بما قد يسهم في انتشار التغيرات المرضية داخل الدماغ.
ما علاقة الماء بتكتل البروتين؟
ركز الباحثون على منطقة محددة في بروتين تاو وصفوها بأنها «نقطة نشطة»، نظرا إلى دورها في التفاعلات التي تساعد البروتينات على الارتباط ببعضها.
وتتميز هذه المنطقة بخصائص طاردة للماء، أي إن تفاعلها مع جزيئات الماء يختلف عن تفاعل المناطق المحبة للماء. وقد تساعد هذه الخصائص على تحديد كيفية اقتراب البروتينات من بعضها وتكوين تجمعات أكثر استقرارا.
وأوضحت سونجي هان، أستاذة الكيمياء الفيزيائية في جامعة نورث وسترن، أن جزيئات الماء تتفاعل مع هذه المنطقة بطريقة تؤثر في استقرار البروتين وتفاعله مع جزيئات أخرى مشابهة.
وتكمن أهمية هذا الاكتشاف في أنه يسلط الضوء على دور البيئة المحيطة بالبروتين، بدلا من النظر إلى بروتين تاو بوصفه جزيئا يعمل بمعزل عن الماء والجزيئات الأخرى.
كيف تتكون اللييفات المرتبطة بالزهايمر؟
يتطلب تشكل اللييفات اصطفاف جزيئات تاو بطريقة دقيقة تسمح لها بالارتباط والنمو في تراكيب ليفية. ووفقا للنتائج التي أوردها الباحثون، فإن اضطراب هذا الاصطفاف يمكن أن يعرقل عملية تكوين اللييفات.
كما أظهرت التجارب أن تعديل المنطقة المعنية كيميائيا يمكن أن يحد من استمرار تشكل هذه التراكيب، ما يشير إلى أن التدخل في هذه المرحلة قد يكون وسيلة محتملة للتأثير في عملية التكتل.
وتكتسب هذه النتيجة أهمية لأنها تساعد العلماء على تحديد مواضع جزيئية محددة يمكن دراستها لاستكشاف طرق تعطيل تجمع البروتينات غير الطبيعية.
هل يمكن أن يقود الاكتشاف إلى علاج جديد؟
يفتح تحديد المنطقة المسؤولة عن بدء التكتل مجالا للبحث عن مركبات دوائية تستطيع التأثير في تفاعلات بروتين تاو، أو الحد من قدرته على تكوين اللييفات.
ومن الناحية النظرية، قد تساعد هذه المقاربة مستقبلا على إبطاء بعض العمليات المرتبطة بتدهور الخلايا العصبية، إذا أمكن تطوير تدخلات آمنة وفعالة تستهدف الآلية المكتشفة.
لكن الطريق من اكتشاف آلية جزيئية في المختبر إلى إنتاج علاج متاح للمرضى طويل؛ إذ يتطلب التحقق من النتائج، واختبار المركبات المحتملة، ثم تقييم سلامتها وفعاليتها في الدراسات السريرية.
كما اقترح الباحثون استخدام لييفات تاو اصطناعية لدراسة مراحل التكتل بمزيد من الدقة،
