چگونه آنزیم‌ها به صورت موضعی ترمیم دیواره سلولی را مسدود می‌کنند و به سلول‌ها اجازه می‌دهند تا به روشی برگشت‌ناپذیر ترکیب شوند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

ادغام دو سلول یک رویداد تعیین کننده در تولید مثل جنسی بسیاری از موجودات است. در قارچ ها، سلول ها نه تنها باید غشاهای خود را به هم نزدیک کرده و ادغام کنند، بلکه باید دیواره سلولی محافظ خود را نیز به صورت موضعی باز کنند.

مطالعه ای که در دانشگاه ژنو (UNIGE) انجام شد نشان می دهد که چگونه مکانیسمی که از ترمیم دیواره سلول ها در محل همجوشی جلوگیری می کند، این فرآیند را غیرقابل برگشت می کند. این یافته ها که در مجله Current Biology منتشر شده است، بینش جدیدی در مورد چگونگی هماهنگی سلول ها مکانیسم های همجوشی و ترمیم ارائه می دهد و در نهایت می تواند راه های جدیدی را برای هدف قرار دادن دیواره سلولی قارچ های بیماری زا باز کند.

برخلاف سلول های حیوانی، سلول های قارچی توسط یک دیواره سلولی سفت احاطه شده اند. این ساختار از آنها محافظت می کند و به آنها اجازه می دهد تا در برابر فشار داخلی اعمال شده توسط محتویات سلولی خود مقاومت کنند. هنگامی که دو سلول به هم می پیوندند، به ویژه در هنگام تولید مثل جنسی، این دیوار باید به صورت موضعی تخریب شود تا غشای دو سلول ادغام شوند. هنگامی که این مرحله به پایان رسید، همجوشی معمولا تا زمانی که یک سلول واحد تشکیل شود ادامه می یابد.

با این حال، از آنجایی که یکپارچگی دیواره سلولی برای بقای سلول ضروری است، به طور مداوم نظارت می شود تا مکانیسم های ترمیم در پاسخ به آسیب ایجاد شود. وجود این دو فرآیند ظاهرا متضاد، تیم سوفی مارتین، استاد بخش زیست‌شناسی دانشکده علوم در UNIGE را بر آن داشت تا بررسی کنند که چگونه سلول‌ها از بازسازی دیواره در طول همجوشی سلولی جلوگیری می‌کنند.

این تیم Schizosaccharomyces pombe، مخمر تک سلولی را که به طور گسترده به عنوان ارگانیسم مدل برای درک مکانیسم های سلولی بنیادی استفاده می شود، مورد مطالعه قرار دادند. محققان قبلا مخمرهای جهش‌یافته فاقد آنزیم Pak2 را شناسایی کرده بودند که همجوشی گذرا را نشان می‌دهد: سلول‌ها برای مدت کوتاهی با هم ترکیب می‌شوند و قبل از جدا شدن دوباره شروع به تبادل محتویات سلولی می‌کنند که عواقب فاجعه‌باری برای سلول‌ها دارد.

زیست‌شناسان مشاهده کردند که در سلول‌های طبیعی، آنزیم Pak2 دقیقا در محلی که این دو سلول با هم ترکیب می‌شوند، تجمع می‌یابد. فعالیت آن باعث باز شدن و متعاقب آن انبساط "منفذ همجوشی" می شود، منفذی که به محتویات سلولی اجازه می دهد از یک سلول به سلول دیگر منتقل شوند.

جولیا کوروناس سرنا، نویسنده سابق گروه مطالعه پسادکتری و اولین پژوهشگر گروه مطالعاتی مارتین توضیح می‌دهد: "با این حال، وقتی پاک 2 وجود ندارد، گاهی اوقات فرآیند برگشت‌پذیر می‌شود: سلول‌ها شروع به ترکیب شدن، مبادله محتویات خود و سپس دهانه‌ای که آنها را به هم متصل می‌کند می‌بندند. در این سلول‌ها مشاهده می‌کنیم که مکانیسم‌هایی که معمولا مسئول نظارت و ترمیم دیواره سلولی هستند، به‌ویژه در محل همجوشی فعال می‌شوند."

دانشمندان با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری پیشرفته، سازمان‌دهی داخلی سلول‌های فاقد آنزیم Pak2 را مشاهده کردند، به‌ویژه در محلی که این دو سلول در تماس هستند.

مارتین توضیح می‌دهد: "پس از بسته شدن منافذ همجوشی در این سلول‌های جهش یافته، ما تشکیل یک دیواره سلولی جدید را در سطح مشترک بین دو سلول مشاهده می‌کنیم. به عبارت دیگر، وقتی مکانیسم‌هایی که از ترمیم جلوگیری می‌کنند وجود نداشته باشند، سلول می‌تواند به معنای واقعی کلمه جدایی را که شروع به از بین بردن آن کرده بود، بازسازی کند."

این نتایج با شناسایی مکانیسم‌هایی که تعادل بین تعمیر دیواره سلولی و تخریب موضعی آن را در طول همجوشی کنترل می‌کنند، راه‌های جدیدی را برای جستجوی استراتژی‌های ضد قارچی باز می‌کنند. دیواره سلولی هدف اصلی بسیاری از درمان ها علیه قارچ های بیماری زا مانند کاندیدا و آسپرژیلوس است که مسئول عفونت در انسان هستند.

درک بهتر مکانیسم های تنظیم کننده تشکیل و ترمیم آن در نهایت می تواند به شناسایی مولکول های جدیدی که قادر به مختل کردن این فرآیندها هستند کمک کند.

Julia M. Coronas-Serna و همکاران، کینازهای خانواده PAK با جلوگیری از ترمیم دیواره سلولی، برگشت ناپذیری همجوشی سلولی را افزایش می دهند، Current Biology (2026). DOI: 10.1016/j.cub.2026.09.033

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →