قاد باحثون من جامعة لويدفيغ ماكسيميليان في ميونيخ خريطة لكيفية اكتشاف الريبوسومات للتصادمات أثناء تخليق البروتين وتفعيل مسار استجابة التوتر عبر الكيناز ZAK. من خلال إظهار كيفية التعرف ZAK على الريبوسومات المتوقفة والمتحطمة، يبرز دراسة الفريق في مجلة Nature دور آلية الترجمة في المراقبة والحماية الخلوية.
الريبوسومات، المعروفة بشكل أساسي بتجميع البروتينات من خلال قراءة الـRNA الرسول (mRNA) وربط الأحماض الأمينية، تساعد أيضًا في مراقبة الصحة الخلوية. عندما يتعطل تخليق البروتين بسبب عوامل مثل نقص الأحماض الأمينية أو تلف الـmRNA أو العدوى الفيروسية، يمكن للريبوسومات المترجمة أن تتوقف وتصطدم ببعضها البعض. وفقًا لجامعة لويدفيغ ماكسيميليان في ميونيخ، تُطلق هذه التصادمات استجابة التوتر الريبوتوكسي (RSR)، التي تفعل مسارات إما تصلح المشكلة أو، إذا كان الضرر شديدًا جدًا، تؤدي إلى موت خلوي مبرمج.
استخدم فريق دولي بقيادة البروفيسور رولاند بيكمان في مركز الجينات بجامعة LMU في ميونيخ مزيجًا من التحاليل الكيميائية الحيوية والمجهر الإلكتروني البارد لتفكيك هذه الآلية.
أظهر الباحثون أن الكيناز ZAK، إنزيم استجابة التوتر، يُفعّل مباشرة بواسطة ريبوسومات متصادمة. وجدوا أن ZAK يُجند إلى هذه أزواج الريبوسومات ويتفاعل مع بروتينات ريبوسومية محددة. تسبب هذه الاتصالات في تبدد مناطق محددة من ZAK – يتحد اثنان من نسخ البروتين – مما يطلق سلسلة إشارات متدفقة تنشط برامج خلوية واقية.
«فهم أعمق لهذه الآليات مهم لعدة أسباب»، قال بيكمان، وفقًا لـLMU. تعمل ZAK مبكرًا جدًا في استجابة التوتر الخلوي، لذا فإن كشف كيفية التعرفها على تصادمات الريبوسومات يقدم رؤية حول كيفية اكتشاف الخلايا للاضطرابات بدقة زمنية عالية. يساعد العمل أيضًا في توضيح كيفية ربط مراقبة الجودة الريبوسومية بمسارات الإشارات اللاحقة والاستجابة المناعية.
ZAK له أهمية طبية أيضًا. ترتبط نشاط ZAK المفرط بتنظيم الالتهابات والتوتر الريبوسومي المزمن، يشير LMU. «تُنير نتائجنا بذلك مبدأً مركزيًا في بيولوجيا التوتر الأوكاريوتي»، قال بيكمان. «تعمل آلية الترجمة نفسها هنا كنقطة مراقبة تُطلق منها إشارات توتر عالمية».
تم الإبلاغ عن النتائج في ورقة في Nature بعنوان "ZAK activation at the collided ribosome" بقلم Vienna L. Huso، Shuangshuang Niu، Marco A. Catipovic، James A. Saba، Timo Denk، Eugene Park، Jingdong Cheng، Otto Berninghausen، Thomas Becker، Rachel Green وRoland Beckmann. يظهر المقال في Nature في 2025 تحت DOI 10.1038/s41586-025-09772-8. تلخص الملخصات المؤسسية من LMU وScienceDaily وJohns Hopkins Medicine العمل لتكون تعاونًا بين LMU وJohns Hopkins وتصفه بأنه يوفر رؤى هيكلية وآلية حول كيفية إطلاق تصادمات الريبوسومات لإشارات التوتر التابعة لـZAK.
