«تجويف مميز» في البروتين الشوكي... سر قوة «كورونا»

اكتشفه باحثون بريطانيون قالوا إنه يمكن استهدافه بأدوية

رسم توضيحي للبروتين الشوكي وتجويفه (جامعة بريستول)
رسم توضيحي للبروتين الشوكي وتجويفه (جامعة بريستول)
TT

«تجويف مميز» في البروتين الشوكي... سر قوة «كورونا»

رسم توضيحي للبروتين الشوكي وتجويفه (جامعة بريستول)
رسم توضيحي للبروتين الشوكي وتجويفه (جامعة بريستول)

تضم عائلة كورونا، فيروسات تسبب مرضاً خطيرا، مثل كورونا المستجد، المسبب لمرض «كوفيد - 9»، و«ميرس» المسبب لمتلازمة الشرق الأوسط التنفسية، كما تضم أيضاً فيروسات تسبب عدوى خفيفة تشبه أعراض البرد.
وكان السؤال الذي حير العلماء هو السبب في هذا التباين، غير أن علماء من جامعة بريستول البريطانية، نجحوا في حل هذا اللغز، الذي يكمن في «تجويف» بالبروتين الشوكي، الذي يعطي عائلة فيروسات كورونا شكلها التاجي الخطير (بروتين سبايك).
ووجد الباحثون خلال الدراسة المنشورة في 23 نوفمبر (تشرين الثاني) الماضي بدورية «ساينس أدفانسيس»، أن الفيروسات الخطيرة بهذه العائلة تحتوي على هذا التجويف المميز، والذي لا يوجد في الفيروسات المسببة لعدوى خفيفة، وتوصلوا إلى أن هذا التجويف المميز، يربط «حمض اللينوليك»، وهو جزيء صغير في الرئة، لا غنى عنه للعديد من الوظائف الخلوية بما في ذلك الحفاظ على أغشية الخلايا في الرئتين حتى نتمكن من التنفس بشكل صحيح.
تقول كريستيان شافيتزل، من مدرسة الكيمياء الحيوية في جامعة بريستول، في تقرير نشره الموقع الرسمي للجامعة، بالتزامن مع الدراسة «في عملنا السابق، حددنا وجود جزيء صغير، حمض اللينوليك، مدفون في تجويف داخل بروتين سبايك، الذي يرتبط بسطح الخلية البشرية، مما يسمح للفيروس باختراق الخلايا والبدء في التكاثر، مما يتسبب في أضرار واسعة النطاق، وكان هذا في سلالة ووهان الأصلية التي بدأت الوباء، ومنذ ذلك الحين، ظهرت مجموعة كاملة من المتغيرات الخطيرة للفيروس بما في ذلك (أوميكرون)، المتغير المثير حاليا للقلق، وفحصنا كل متغير جديد مثير للقلق وسألنا عما إذا كانت وظيفة (التجويف) لا تزال موجودة».
وخضع (أوميكرون) للعديد من الطفرات، مما مكنه من الهروب من الحماية المناعية التي يوفرها التطعيم أو علاجات الأجسام المضادة، ومن المثير للاهتمام، أنه في حين أن كل شيء قد تغير، وجد الباحثون أن (التجويف) الموجود في أوميكرون لم يتغير تقريبا.
تقول كريستين تويلزر، الباحثة المشاركة بالدراسة «عندما أدركنا أن (التجويف) الذي اكتشفناه لم يتغير، نظرنا إلى الوراء وسألنا عما إذا كان فيروسات (سارس) و(ميرس)، وهما من فيروسات كورونا المميتة الأخرى، التي تسببت في حدوث فاشيات سابقة منذ سنوات، لديها هذه الميزة أم لا، وكانت المفاجأة أن هذه الفيروسات احتوت أيضاً على ميزة (التجويف) الذي يرتبط بحمض اللينوليك».
الخلاصة، أن الباحثين قدموا دليلا على أن (التجويف) ظل كما هو في جميع فيروسات كورونا القاتلة، من أول اندلاع لأحد فيروسات تلك العائلة قبل 20 عاماً إلى أوميكرون اليوم، وهو ما يعني، أنه يمكن استغلال تلك المعرفة لعلاج جميع فيروسات كورونا القاتلة، باستخدام حمض اللينوليك الذي يستهدفه هذا (التجويف).


مقالات ذات صلة

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

علوم النموذج تم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

أنتجت مجموعة من العلماء هيكلاً يشبه إلى حد كبير الجنين البشري، وذلك في المختبر، دون استخدام حيوانات منوية أو بويضات.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم الهياكل الشبيهة بالأجنة البشرية تم إنشاؤها في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء يطورون «نماذج أجنة بشرية» في المختبر

قال فريق من الباحثين في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة إنهم ابتكروا أول هياكل صناعية في العالم شبيهة بالأجنة البشرية باستخدام الخلايا الجذعية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

تمكنت مجموعة من العلماء من جمع وتحليل الحمض النووي البشري من الهواء في غرفة مزدحمة ومن آثار الأقدام على رمال الشواطئ ومياه المحيطات والأنهار.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
علوم صورة لنموذج يمثل إنسان «نياندرتال» معروضاً في «المتحف الوطني لعصور ما قبل التاريخ» بفرنسا (أ.ف.ب)

دراسة: شكل أنف البشر حالياً تأثر بجينات إنسان «نياندرتال»

أظهرت دراسة جديدة أن شكل أنف الإنسان الحديث قد يكون تأثر جزئياً بالجينات الموروثة من إنسان «نياندرتال».

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

توصلت دراسة جديدة إلى نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات على كوكب الأرض مشيرة إلى أن نظرية «تبلور العقيق المعدني» الشهيرة تعتبر تفسيراً بعيد الاحتمال للغاية.

«الشرق الأوسط» (لندن)

نظام «كريسبر» جديد لإسكات الجينات بدلاً من «قصّها»

نظام «كريسبر» جديد لإسكات الجينات بدلاً من «قصّها»
TT

نظام «كريسبر» جديد لإسكات الجينات بدلاً من «قصّها»

نظام «كريسبر» جديد لإسكات الجينات بدلاً من «قصّها»

توصَّل باحثون في «مركز علوم الحياة بجامعة» فيلنيوس في ليتوانيا، إلى اكتشاف طريقة جديدة رائدة في مجال البحث الجيني تسمح بإسكات (أو إيقاف عمل) جينات معينة دون إجراء قطع دائم للحمض النووي (دي إن إيه).

وتُقدِّم الدراسة مساراً جديداً محتملاً لتعديل الجينات بشكل أكثر أماناً يشبه الضغط على زر «إيقاف مؤقت» على التعليمات الجينية داخل الخلايا.

آلية عمل نظام «كريسبر» الجديد

اكتشف فريق البروفسور باتريك باوش من معهد الشراكة لتقنيات تحرير الجينوم بمركز العلوم الحياتية في جامعة فيلنيوس بليتوانيا، بالتعاون مع خبراء دوليين في البحث المنشور في مجلة «Nature Communications» في 29 أكتوبر (تشرين الأول) 2024، نظاماً جديداً مختلفاً للتعديل الجيني.

وعلى عكس نظام «كريسبر كاس9 (CRISPR-Cas9)»، المعروف الذي اشتهر بقدرته على قطع الحمض النووي (DNA)، يعمل نظام «كريسبر» من النوع «آي في إيه» (IV-A CRISPR) بشكل مختلف، حيث يستخدم مركباً موجهاً بالحمض النووي الريبي لإسكات الجينات دون انشقاق خيوط الحمض النووي «دي إن إيه (DNA)».

كما يستخدم النظام الجديد مركباً مؤثراً يجنِّد إنزيماً يُعرف باسم «دين جي (DinG)». ويعمل هذا الإنزيم عن طريق التحرك على طول خيط الحمض النووي (DNA)، وتسهيل إسكات الجينات من خلال عملية غير جراحية.

تقنية «كريسبر-كاس9» للقص الجيني

هي أداة تعمل كمقص جزيئي لقص تسلسلات معينة من الحمض النووي (دي إن إيه). وتستخدم الحمض النووي الريبي الموجه للعثور على الحمض النووي المستهدف. و«كاس9» هو البروتين الذي يقوم بالقص، وهذا ما يسمح للعلماء بتعديل الجينات عن طريق إضافة أو إزالة أو تغيير أجزاء من الحمض النووي، وهو ما قد يساعد على علاج الأمراض الوراثية، وتعزيز الأبحاث.

** آفاق جديدة لتعديل الجينات بشكل أكثر أماناً وغير جراحي

بروتينات وحلقات

يستخدم نظام «كريسبر» من النوع «IV-A» بروتينين مهمين، هما «Cas8»، و«Cas5» للعثور على بقع محددة على الحمض النووي (DNA). ويبحث هذان البروتينان عن تسلسل قصير من الحمض النووي بجوار المنطقة المستهدفة التي تتطابق مع دليل الحمض النووي الريبي. وبمجرد العثور عليه يبدآن في فك الحمض النووي وإنشاء هياكل تسمى حلقات «آر (R)».

وحلقات «آر» هي الأماكن التي يلتصق فيها الحمض النووي الريبي بخيط واحد من الحمض النووي (DNA)، وتعمل بوصفها إشارةً للنظام لبدء إيقاف أو إسكات الجين.

وكما أوضح البروفسور باوش، فإن «آر» في حلقة «R» تعني الحمض النووي الريبي. وهذه الهياكل أساسية لأنها تخبر النظام متى وأين يبدأ العمل. ولكي تكون حلقات «آر» مستقرةً وفعالةً يجب أن يتطابق الحمض النووي، ودليل الحمض النووي الريبي بشكل صحيح.

وظيفة إنزيم «دين جي»

يساعد إنزيم «DinG» نظام «كريسبر» على العمل بشكل أفضل من خلال فك خيوط الحمض النووي (DNA). وهذا يجعل من الأسهل على النظام التأثير على قسم أكبر من هذا الحمض النووي، ما يجعل عملية إسكات الجينات أكثر فعالية وتستمر لفترة أطول.

وأشار البروفسور باوش إلى أنه نظراً لأن إنزيم «DinG» يمكنه تغيير كيفية التعبير عن الجينات دون قطع الحمض النووي، فقد يؤدي ذلك إلى تطوير أدوات وراثية أكثر أماناً في المستقبل.

تطبيقات محتملة لتخفيف تلف الحمض النووي

يحمل الاكتشاف إمكانات هائلة لتحرير الجينوم والبحث في المستقبل، إذ يمكن أن تخفف الطبيعة غير القاطعة لهذه الطريقة من المخاطر المرتبطة بتلف الحمض النووي( DNA). وهو مصدر قلق عند توظيف تقنيات تحرير الجينات الحالية.

ومن خلال تمكين تعديل الجينات دون إحداث تغييرات دائمة في الحمض النووي( DNA) يمكن أن يكون هذا النهج الجديد مفيداً بشكل خاص في التطبيقات السريرية مثل العلاج الجيني للاضطرابات الوراثية. كما أن القدرة الفريدة لهذا النظام على عبور الحمض النووي دون إجراء قطع، أمر مثير للاهتمام لتطبيقات تحرير الجينات المتقدمة.

الدقة والسلامة

ويعتقد فريق البحث بأن هذه الطريقة يمكن أن تزوِّد العلماء وخبراء التكنولوجيا الحيوية بأدوات أكثر دقة لدراسة وظائف الجينات وتصحيح التشوهات الجينية بطريقة خاضعة للرقابة.

ويمثل الاكتشاف تقدماً كبيراً في مجال البحث الجيني؛ حيث يفتح نظام «كريسبر» من النوع «IV-A» آفاقاً جديدة لتعديل الجينات بشكل أكثر أماناً وغير جراحي، ويمكن أن تحدث هذه الطريقة ثورةً في كيفية دراسة الأمراض الوراثية وعلاجها، مع التركيز على الدقة والسلامة.