• ×

ما الذي يحرك إيقاعات الساعة البيولوجية في البكتيريا الزرقاء؟

زيادة حجم الخط مسح إنقاص حجم الخط
ما الذي يحرك إيقاعات الساعة البيولوجية في البكتيريا الزرقاء؟

أ.د. طلال علي زارع

يريد العلماء زيادة فهمهم للإيقاعات اليومية circadian rhythms، وهي دورات الساعة البيولوجية الداخلية التي تحدث في الكائنات الحية على مدار 24 ساعة للنوم والاستيقاظ، بدءًا من البشر إلى النباتات إلى الفطريات والبكتيريا. وقام فريق بحثي بفحص العمليات المعقدة للبكتيريا الزرقاء cyanobacteria مما يمكنه الآن فهم ما يحرك ساعتها البيولوجية بشكل أفضل.

وقد نشر فريق بحثي، بقيادة باحثين من معهد العلوم الجزيئية والمعاهد الوطنية للعلوم الطبيعية في أوكازاكي باليابان، النتائج التي توصلوا إليها في 15 أبريل 2022 في مجلة تقدم العلمScience Advances. وفي هذه الدراسة، ركز الفريق أبحاثهم على KaiC، وهو بروتين الساعة الذي ينظم إيقاع الساعة البيولوجية في البكتيريا الزرقاء، وهي من البكتيريا التي تعيش في جميع أنواع المياه وغالبًا ما توجد في الطحالب الخضراء المزرقة. تتكون هذه الساعات البيولوجية في الكائنات الحية من البروتينات. الساعة البيولوجية في البكتيريا الزرقاء هي أبسط ساعة بيولوجية من حيث عدد مكوناتها، ومع ذلك فهي لا تزال نظامًا معقدًا للغاية يمكن أن يوفر للعلماء أدلة على عمل جميع الساعات البيولوجية اليومية.

البكتيريا الزرقاء هي كائنات دقيقة يمكن العثور عليها في بيئات تتراوح من المياه المالحة والعذبة إلى التربة والصخور. وقد قام الفريق بفحص الأساس التركيبي للتنظيم التفارغي allostery - التغيرات المعقدة التي تحدث في شكل ونشاط بروتين KaiC في البكتيريا الزرقاء. التنظيم التفارغي يقود الساعة الإيقاعية للبكتيريا الزرقاء. وقد درس فريق البحث التركيبات الذرية لبروتين الساعة البيولوجية KaiC، عن طريق فحص آلاف حالات التبلور. وسمحت هذه الدراسة التفصيلية للتركيبات الذرية بتغطية دورة الفسفرة الكلية، تلك العملية التي يتم فيها نقل الفوسفات إلى البروتين. تتعاون الفسفرة مع دورة تفاعل أخرى، التحلل المائي لـ ATP، وهي الأحداث المستهلكة للطاقة التي تحدد سرعة الساعة البيولوجية. ويعمل نظام التحلل المائي للفسفرة- ATP كمنظم لنشاط الخلية. وفي الماضي، درس العلماء دورة الفوسفور لبروتين KaiC في الجسم الحي وفي المختبر وفي السيليكو. ومع ذلك، لم يُعرف الكثير عن كيفية التنظيم التفارغي لدورة الفوسفور في KaiC.

ومن خلال دراسة KaiC في ثماني حالات متميزة، تمكن الفريق من ملاحظة اقتران يحدث في دورة الفوسفور ودورة التحلل المائي ATPase. وهذا الاقتران بين الترسين يقود الساعة البيولوجية اليومية للبكتيريا الزرقاء. وينشط بروتين KaiC دورات التفاعل ويعطلها بشكل إيقاعي لتنظيم حالات التجميع للبروتينات الأخرى المرتبطة بالساعة. لذا بالتفكير في خطواتهم التالية، قد يستخدم الفريق علم الأحياء التركيبي للكشف عن الآليات الذرية لتسريع وتباطؤ دوران التروس. قال يوشيهيكو فورويك، الأستاذ المساعد في معهد العلوم الجزيئية والمعاهد الوطنية للعلوم الطبيعية: "هدفنا هو رؤية كل بروتينات الساعة البيولوجية للبكتيريا الزرقاء أثناء التذبذب على المستوى الذري ووصف اللحظة التي ينشأ فيها الإيقاع المنظم من ديناميكيات ذرية فوضوية".

يمكن أن يكون عمل فريق البحث بمثابة أداة بحث تساعد العلماء على فهم الآليات التي تعمل في دورة الساعة البيولوجية اليومية بشكل أفضل. بالنظر إلى المستقبل، يمكن لفريق البحث رؤية النتائج التي توصلوا إليها لها تطبيقات أوسع. وتمتلك كل من الثدييات والحشرات والنباتات والبكتيريا بروتينات ساعة بيولوجية خاصة بها مع تسلسلات وتركيبات مميزة. قال فورويك: "مع ذلك، يمكن تطبيق المنطق الكامن وراء العلاقة بين ديناميكيات KaiC ووظائف الساعة البيولوجية على دراسات أخرى على كائنات مختلفة".

الصحة والحياة

بواسطة : admin
 0  0  51
جميع الأوقات بتوقيت جرينتش +3 ساعات. الوقت الآن هو 10:05 مساءً الثلاثاء 24 مايو 2022.