فهم كيفية غزل العناكب لبيوتها يمكن أن يدلنا على علاج مرض الزهايمر
لطالما فتنتنا العناكب بقدرتها على إنتاج الحرير ، وهو مادة رائعة تمتلك قوة وتعدد استخدامات لا يُصدقان. أثارت الخصائص الفريدة لحرير العنكبوت اهتمام العلماء لعقود من الزمن ، مما أدى إلى العديد من الجهود البحثية التي تهدف إلى كشف أسرارها. إن التطبيقات المحتملة لحرير العنكبوت الاصطناعي في المجال الطبي ، ولا سيما في تجديد الأعصاب وتوصيل الأدوية المستهدفة ، تجعله موضوعًا ذا أهمية كبيرة.
في الدراسات الحديثة ، قطع الباحثون خطوات كبيرة في فهم عملية تكوين الحرير ، وسلطوا الضوء على الآليات التي تستخدمها العناكب لتحويل بروتينات الحرير السائل إلى خيوط صلبة. من المثير للدهشة أن هذه النتائج قد كشفت النقاب عن أوجه تشابه مثيرة للاهتمام بين غزل حرير العنكبوت واضطرابات التنكس العصبي مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون ، مما يوفر رؤى محتملة لمكافحة مثل هذه الظروف.
حرير العنكبوت هذه المادة العجيبة
حرير العنكبوت ، المادة التي تستخدمها العناكب لبناء شبكاتها وشرانقها ، تتكون أساسًا من بروتينات تسمى سبيدروينز spidroins. تخزن العناكب هذه المادة على شكل سائل في غددها الحريرية الموجودة في بطونها. ومن المثير للاهتمام ، أن هناك أنواعًا مختلفة من المواد التي تستخدمها العناكب لغزل أنواع مختلفة من الحرير ، ولكل منها خصائص ووظائف مميزة. يشبه السبيدروين السائل المخزن في غدة الحرير قطرات الزيت ، مما دفع العلماء إلى التساؤل عن كيفية تحويل العناكب لهذه القطرات إلى ألياف حريرية صلبة.
دور القطرات في تكوين الحرير
جاء الاختراق في فهم عملية غزل العنكبوت من دراسة عن مرض الزهايمر ومرض باركنسون. اكتشف الباحثون أن البروتينات المرتبطة بهذه الاضطرابات العصبية التنكسية ، مثل alpha-synuclein و tau ، يمكن أن تشكل قطرات صغيرة داخل الخلايا البشرية ، على غرار قطرات زيت السبيدروين الموجودة في العناكب. في البداية ، تظل هذه البروتينات مرنة، تشبه خصائص قطرات السبيدروين. ومع ذلك ، عندما تتشابك البروتينات ، فإنها تتحول إلى ألياف صلبة يمكن أن تكون ضارة بالخلايا البشرية. أثار هذا التشابه بين تكوين قطيرات البروتين في الاضطرابات العصبية التنكسية وغزل حرير العنكبوت تساؤلاً حول ما إذا كانت نفس الآلية التي تستخدمها العناكب يمكن أن تساعد في حل لغز الزهايمر وغيره.
التحقيق في عملية الغزل
لاستكشاف هذه العلاقة بشكل أكبر ، لجأ الباحثون إلى سبيدروين اصطناعي يسمى NT2RepCT ، والذي يمكن أن تنتجه البكتيريا. من خلال إذابة هذا السبيدروين الاصطناعي في محلول الفوسفات ، وهو ملح موجود في غدد حرير العنكبوت ، تمكن العلماء من تكرار ظروف غزل الحرير في المختبر. تحت المجهر ، لاحظوا أن السبيدروين الاصطناعي شكل قطرات سائلة ، على غرار ما يحدث في الغدد الحريرية للعناكب.
فحص دور القطرات
لاكتساب نظرة ثاقبة حول كيفية تشكيل القطرات لتكوين الحرير ، استخدم الباحثون مقياس الطيف الكتلي ، وهو أسلوب تحليل يستخدم لقياس وزن البروتينات خلال الحالات المختلفة. والمثير للدهشة أنهم اكتشفوا أن بروتينات السبيدروين، التي تشكل عادةً أزواجًا ، تنقسم إلى جزيئات مفردة عندما تكون قطيرات. قدم هذا الاكتشاف دليلًا مهمًا حول سلوك السبيدروين أثناء غزل الحرير.
دور التشابك
عندما تم تشابك السبيدروين الاصطناعي في قطرات باستخدام محلول الفوسفات ، تحولت البروتينات على الفور إلى ألياف صلبة. ومع ذلك ، عند إضافة الحمض دون تكوين قطيرات سابق ، يستغرق تكوين الألياف وقتًا أطول بشكل ملحوظ. يتوافق هذا الاكتشاف مع حقيقة أن جزيئات السبيدروين تحتاج إلى التشابك مع بعضها البعض ، على غرار خيوط السباغيتي ، من أجل التجمع بسرعة في ألياف الحرير. يسهل تشابك السبيدروين تجميعها السريع في خيط صلب ، مما يسمح للعناكب بتحويل احتياطياتها من السبيدروين دون جهد إلى بنية حريرية متينة.
الآثار المترتبة على الاضطرابات التنكسية العصبية
إن التوازي المثير للاهتمام بين عملية غزل حرير العنكبوت وتكوين الألياف السامة في الاضطرابات التنكسية العصبية يفتح إمكانيات جديدة لفهم هذه الظروف المدمرة ومكافحتها. إن قدرة بعض البروتينات ، مثل alpha-synuclein و tau ، على تكوين قطرات تتحول لاحقًا إلى ألياف صلبة هي أمر مشترك بين كل من حرير العنكبوت والأمراض العصبية التنكسية. في حين أن هذه العملية ضرورية للعناكب لإنشاء شبكاتها المعقدة ، فإنها تصبح ضارة في سياق التنكس العصبي البشري.
الاستفادة من أبحاث حرير العنكبوت
إن المعرفة المكتسبة من أبحاث حرير العنكبوت ، ولا سيما فهم مجالات العنكبوت والآليات التي تمنع تشابك البروتين في العناكب ، تبشر بتطوير علاجات تستهدف الاضطرابات التنكسية العصبية. من خلال تطبيق مبادئ غزل الحرير ، قد يتمكن العلماء من منع البروتينات البشرية من الالتصاق ببعضها البعض ومن أن تصبح سامة. إن فهم كيفية تنظيم العناكب لبروتيناتها اللزجة يمكن أن يوفر رؤى قيمة حول استراتيجيات منع تكوين المجاميع الضارة في حالات التنكس العصبي.
ما هو أبعد من علاج الاضطرابات التنكسية العصبية
تمتد آثار أبحاث حرير العنكبوت إلى ما هو أبعد من الاضطرابات التنكسية العصبية. يمتلك الحرير الصناعي ، الذي يحاكي الخصائص غير العادية لحرير العنكبوت ، إمكانات هائلة في مختلف المجالات. التطبيقات الطبية ، على وجه الخصوص ، ستستفيد من تطوير حرير العنكبوت الاصطناعي. على سبيل المثال ، يمكن تسهيل إعادة نمو الأعصاب التالفة باستخدام السقالات المصنوعة من الحرير الصناعي التي تعزز تجديد الأعصاب. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للبنية الفريدة لألياف حرير العنكبوت أن تتيح توصيل الدواء بدقة وموجهة إلى خلايا أو أنسجة معينة.
لقد أسرت قدرة العناكب الرائعة على غزل الحرير وخصائص حرير العنكبوت نفسه العلماء لسنوات. من خلال دراسة متأنية ، بدأ الباحثون في كشف الأسرار الكامنة وراء تكوين الحرير واكتشفوا أوجه تشابه مفاجئة بين عملية الغزل والاضطرابات التنكسية العصبية. إن فهم الآليات التي تقوم من خلالها العناكب بتحويل العنكبوت السائل إلى ألياف حريرية صلبة يقدم نظرة ثاقبة لمكافحة تراكم البروتين وتكوين الألياف السامة في أمراض مثل مرض الزهايمر وباركنسون. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تطبيقات حرير العنكبوت الاصطناعي في الطب تبشر بالخير لتجديد الأعصاب وتوصيل الأدوية المستهدفة. مع تقدم أبحاث حرير العنكبوت ، تستمر احتمالات التقدم الرائد في كل من فهم التنكس العصبي وتطوير مواد مبتكرة ذات فائدة.
المصدر: https://theconversation.com
الصور من عمل:
