دراسة جديدة تكشف أن الميتوكوندريا تقسم أدوار الطاقة والتوليف الجزيئي في ظل ظروف منخفضة المغذيات

كشف الباحثون عن “تقسيم العمل” بين الميتوكوندريا، حيث تتخصص مجموعات فرعية داخل الخلايا في أدوار مختلفة عندما تكون العناصر الغذائية نادرة. بقيادة الدكتور كريج طومسون، عالم الأحياء الخلوي من مركز ميموريال سلون كيترينج للسرطان، لاحظ الفريق أن بعض الميتوكوندريا في الخلايا المحرومة من المغذيات تركز على إنتاج الطاقة، بينما يتحول البعض الآخر نحو تصنيع الجزيئات اللازمة لإصلاح الخلايا وإنتاج البروتين. يمكن أن يلعب هذا التخصص المكتشف حديثًا دورًا مهمًا في كيفية استجابة الخلايا للإصابة والتكيف مع ظروف انخفاض المغذيات.

الميتوكوندريا: ما وراء إنتاج الطاقة

ونشرت الدراسة في مجلة الطبيعة. تُعرف الميتوكوندريا تقليديًا بإنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، وهو الجزيء الذي يغذي معظم العمليات الخلوية. ومع ذلك، فهي تشارك أيضًا في تكوين الأحماض الأمينية الضرورية لبناء البروتينات والجزيئات الحيوية الأخرى. في البيئات المحدودة الموارد، كما هو الحال عندما ينخفض ​​تدفق الدم بسبب الإصابة، قد تواجه الميتوكوندريا قيودًا في دعم إنتاج الطاقة والتوليف الجزيئي في نفس الوقت. سعى فريق البحث التابع للدكتور طومسون إلى فهم كيف يمكن للخلايا أن تعطي الأولوية لهذه الوظائف في ظل هذه الظروف.

التكيف الميتوكوندريا في خلايا الفأر

قام الباحثون بزراعة خلايا الفئران في ظل ظروف أجبرتها على الاعتماد فقط على إنتاج الميتوكوندريا ATP، مما يحد من مصادر الطاقة البديلة. وبشكل غير متوقع، استمرت الميتوكوندريا في إنتاج الأحماض الأمينية، مما يشير إلى وجود آلية تكيف متخصصة. تم التعرف على إنزيم رئيسي يسمى P5CS باعتباره فعالاً في هذه العملية. وجد في بعض الميتوكوندريا فقط، مكّن P5CS من تخليق الأحماض الأمينية عن طريق التجمع في عضيات محددة. التعديل الوراثي الذي منع هذا التجمع أدى إلى منع إنتاج الأحماض الأمينية، مما كشف عن دور P5CS الأساسي في تقسيم العمل.

الآثار المترتبة على أبحاث السرطان والشفاء

قد تقدم نتائج الدراسة رؤى حول كيفية استدامة نمو الخلايا السرطانية المحرومة من المغذيات، حيث أظهرت بعض خلايا سرطان البنكرياس البشرية أيضًا ميتوكوندريا متخصصة مع مجموعات P5CS. وعلقت الدكتورة سامانثا لويس، عالمة بيولوجيا الميتوكوندريا بجامعة كاليفورنيا في بيركلي، على الدراسة، مشيرة إلى أنها تقدم نموذجا لدراسة تنوع الميتوكوندريا. وشدد الدكتور مارتن بيكارد، عالم الأحياء النفسية في الميتوكوندريا بجامعة كولومبيا، على ضرورة إجراء المزيد من الأبحاث لتقييم أهمية هذا التخصص في الكائنات الحية، حيث أجريت هذه الدراسة على الخلايا المستنبتة.