ترياق الشيخوخة؟ الدور الحاسم لـ HKDC1 في الحفاظ على شباب الخلايا

حدد باحثون من جامعة أوساكا بروتينًا يسمى HKDC1 وهو ضروري للحفاظ على بنيتين خلويتين، الميتوكوندريا والجسيمات الحالة، وبالتالي منع الشيخوخة الخلوية.

كما أن الأعضاء السليمة ضرورية لرفاهيتنا، فإن العضيات الصحية ضرورية لعمل الخلية بشكل سليم. تقوم هذه الهياكل التحت خلوية بوظائف محددة داخل الخلية، على سبيل المثال، تعمل الميتوكوندريا على تزويد الخلية بالطاقة، وتحافظ الجسيمات الحالة على الخلية مرتبة.

اختراق في فهم صيانة العضية

على الرغم من أن الضرر الذي يلحق بهاتين العضيتين مرتبط بالشيخوخة، والشيخوخة الخلوية، والعديد من الأمراض، إلا أن تنظيم وصيانة هذه العضيات ظل غير مفهوم بشكل جيد. الآن، حدد الباحثون في جامعة أوساكا البروتين، HKDC1، الذي يلعب دورًا رئيسيًا في الحفاظ على هاتين العضيتين، وبالتالي يعمل على منع شيخوخة الخلايا.

كانت هناك أدلة على أن بروتينًا يسمى TFEB يشارك في الحفاظ على وظيفة كلا العضيتين، ولكن لم يتم تحديد أهداف لهذا البروتين. من خلال مقارنة جميع جينات الخلية النشطة في ظل ظروف معينة، وباستخدام طريقة تسمى الترسيب المناعي للكروماتين، والتي يمكنها التعرف على الحمض النووي ضد البروتينات، كان الفريق أول من أظهر أن الجين المشفر لـ HKDC1 هو هدف مباشر لـ TFEB، وأن HKDC1 يصبح منتظمًا في ظل ظروف إجهاد الميتوكوندريا أو الليزوزومية.

نظرة عامة: يحفز كل من إجهاد الميتوكوندريا والليزوزومية الإزاحة النووية لـ TFEB، تليها زيادة تعبير HKDC1. يعمل HKDC1 على تثبيت PINK1 من خلال التفاعل مع TOM70، وبالتالي تسهيل التخفيف المعتمد على PINK1/Parkin. بالإضافة إلى ذلك، تعد بروتينات HKDC1 وVDAC التي يتفاعل معها مهمة لإصلاح الليزوزومات التالفة وللحفاظ على الاتصال بين الميتوكوندريا والليزوزوم. يمنع HKDC1 الشيخوخة الخلوية الناجمة عن تلف الحمض النووي عن طريق الحفاظ على توازن الميتوكوندريا والليزوزومية. مصدر الصورة: 2024 Cui et al., HKDC1، وهو هدف TFEB، ضروري للحفاظ على توازن الميتوكوندريا والليزوزومي، مما يمنع الشيخوخة الخلوية. بناس

آليات حماية الميتوكوندريا

إحدى طرق حماية الميتوكوندريا من التلف هي من خلال عملية “الميتوفاجي”، وهي الإزالة الخاضعة للرقابة للميتوكوندريا التالفة. هناك العديد من مسارات ميتوفاجي، وأكثرها تميزًا يعتمد على بروتينات تسمى PINK1 وParkin.

“لقد لاحظنا أن HKDC1 يتواجد مع بروتين يسمى TOM20، والذي يقع في الغشاء الخارجي للميتوكوندريا”، يوضح المؤلف الرئيسي Mengying Cui، “ومن خلال تجاربنا، وجدنا أن HKDC1 وتفاعله مع TOM20، حاسم بالنسبة للتخفيف من الالتهام المعتمد على PINK1/الباركين.”

دور HKDC1 في إصلاح الليزوزومية

لذا، ببساطة، تم إحضار HKDC1 بواسطة TFEB للمساعدة في التخلص من نفايات الميتوكوندريا. ولكن ماذا عن الليزوزومات؟ حسنًا، يعد TFEB وKHDC1 من اللاعبين الرئيسيين هنا أيضًا. تبين أن تقليل HKDC1 في الخلية يتداخل مع إصلاح الليزوزومات، مما يشير إلى أن HKDC1 وTFEB يساعدان الليزوزومات على التعافي من التلف.

“HKDC1 مترجم إلى الميتوكوندريا، أليس كذلك؟ “حسنًا، يبدو أن هذا أيضًا أمر بالغ الأهمية لعملية إصلاح الليزوزومية”، يوضح كبير الباحثين شوهي ناكامورا. “كما ترى، تتصل الجسيمات الحالة والميتوكوندريا ببعضها البعض عبر بروتينات تسمى VDACs. على وجه التحديد، HKDC1 مسؤول عن التفاعل مع VDACs؛ هذا البروتين ضروري للاتصال بين الميتوكوندريا والليزوزوم، وبالتالي إصلاح الليزوزومي.

الآثار العلاجية المحتملة

تساعد هاتان الوظيفتان المتنوعتان لـ HKDC1، مع الأدوار الرئيسية في كل من الليزوزوم والميتوكوندريا، على منع الشيخوخة الخلوية من خلال الحفاظ في نفس الوقت على استقرار هاتين العضيتين. وبما أن الخلل الوظيفي لهذه العضيات يرتبط بالشيخوخة والأمراض المرتبطة بالعمر، فإن هذا الاكتشاف يفتح آفاقا جديدة لأساليب علاجية لهذه الأمراض.

المرجع: “HKDC1، وهو هدف TFEB، ضروري للحفاظ على التوازن في الميتوكوندريا والليزوزومية، ومنع الشيخوخة الخلوية” بناس.
دوى: 10.1073/pnas.2306454120

التمويل: الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم، الوكالة اليابانية للعلوم والتكنولوجيا، وزارة التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا، الوكالة اليابانية للبحث والتطوير الطبي