محققان، معمای یک دهه را در مورد پروتئین مهم مرتبط با بیماری پارکینسون که می تواند به سرعت بخشیدن درمان این بیماری صعب العلاج کمک کند، حل کرده اند. این تحقیق، یک نمای «عمل زنده» از پروتئین به نام PINK1 با جزئیات مولکولی بسیار عالی ایجاد کرده است. این کشف توضیح می دهد که چگونه این پروتئین در سلول فعال می شود؛ جایی که مسئول شروع حذف و جایگزینی میتوکندری های آسیب دیده است. هنگامی که پروتئین به درستی کار نمی کند، می تواند سلول های مغز را از انرژی محروم کند و باعث اختلال در عملکرد آنها و (در دراز مدت) مرگ شود (همانطور که برای سلول های تولید کننده دوپامین در بیماری پارکینسون اتفاق می افتد). این کشف، نقطه اوج یک پروژه هشت ساله است و اولین نقشه دقیق برای کشف و توسعه عوامل درمانی است که می تواند به کند کردن یا حتی توقف پیشرفت بیماری پارکینسون کمک کند.
این پژوهش به رهبری دانشجوی دکترا، ژونگ یان گان و پروفسور دیوید کوماندر و تیم چند رشته‌ای در WEHI اجرا شده و از امکانات و تحقیقات میکروسکوپ الکترونی انجمادی برای انجام این کشف استفاده کردند.
– محققان WEHI، برای اولین بار، کل فرآیندی را که منجر به فعال شدن PINK1 می شود (پروتئینی که مستقیماً با بیماری پارکینسون مرتبط است) مجسم کردند.
– این تیم قادر به تجزیه و تحلیل هر فرآیند از زمانی که PINK1 در ابتدا ایجاد می‌شود، تا اینکه چگونه نقص در پروتئین منجر به بیماری پارکینسون می‌شود، است.
– درک پیشرفته از اساس مولکولی بیماری پارکینسون که توسط محققان ایجاد شده است، پتانسیل ایجاد درمان های جدید را دارد.
بیماری پارکینسون یک بیماری عصبی پیشرونده است که در اثر مرگ سلول‌های تولیدکننده دوپامین در مغز ایجاد می‌شود. بیش از ۱۰ میلیون نفر در سراسر جهان با بیماری پارکینسون زندگی می کنند، از جمله بیش از ۸۰۰۰۰ استرالیایی. در حال حاضر هیچ داروی تایید شده ای وجود ندارد که بتواند پیشرفت بیماری پارکینسون را کند یا متوقف کند. با درمان های موجود فقط قادر به درمان و کاهش علائم هستند.
ژونگ یان گان، دانشجوی دکترا و نویسنده اول، گفت: «این تحقیق نمای بی‌سابقه‌ای از پروتئینی به نام PINK1 ارائه کرد که نقش مهمی در شروع اولیه بیماری پارکینسون دارد».
آقای گان ادامه داد: «مقالات بسیاری از آزمایشگاه‌های سراسر جهان (از جمله ما) عکس‌های فوری از پروتئین PINK1 گرفته‌اند. با این حال، تفاوت‌های موجود در این عکس‌های فوری به نوعی باعث سردرگمی در مورد پروتئین و ساختار آن شده است. کاری که ما توانسته‌ایم انجام دهیم این است که خودمان یک سری عکس فوری از پروتئین بگیریم و آنها را به هم بچسبانیم تا یک فیلم «عمل زنده» بسازیم که کل فرآیند فعال‌سازی PINK1 را نشان می‌دهد. سپس توانستیم دلیل تفاوت تمام این موارد قبلی را با هم تطبیق دهیم. تصاویر ساختاری گذشته، متفاوت بودند؛ آنها عکس های فوری ای بودند که در لحظات مختلف، زمانی که این پروتئین برای انجام عملکرد خود در سلول فعال می شد، گرفته شده بودند».
PINK1 با برچسب زدن میتوکندری های آسیب دیده (نیروگاه انرژی سلول)، برای تخریب و بازیافت از سلول محافظت می کند. هنگامی که نقص در PINK1 یا سایر اجزای مسیر وجود داشته باشد، با جلوگیری از بازیافت و جایگزینی میتوکندری‌های آسیب‌دیده با میتوکندری‌های سالم، انرژی سلول را از بین می‌برد. آقای گان گفت: «یکی از اکتشافات مهم ما این بود که این پروتئین یک دایمر (جفت) را تشکیل می دهد که برای روشن یا فعال کردن پروتئین برای انجام عملکرد آن ضروری است. ده ها هزار مقاله در مورد این خانواده پروتئین وجود دارد اما تجسم اینکه چگونه این پروتئین در کنار هم قرار می گیرد و در فرآیند فعال سازی تغییر می کند، واقعاً برای اولین بار در جهان است که انجام شده».
پروفسور کوماندر گفت که کشف آزمایشگاه او، راه را برای توسعه عوامل درمانی که PINK1 را برای درمان بیماری پارکینسون “روشن” می کند، هموار کرده. پروفسور کوماندر در این باره گفت: «در حال حاضر هیچ داروی اصلاح کننده بیماری برای بیماری پارکینسون وجود ندارد. این هیچ دارویی نیست که بتواند پیشرفت بیماری را کند کند یا پیشرفت آن را متوقف کند».
گمان می‌رود که نقص در PINK1 یا سایر بخش‌های مسیری که ترمیم میتوکندری را کنترل می‌کند، یکی از ویژگی‌های کلیدی در موارد خاصی از بیماری پارکینسون باشد. با این حال، این اطلاعات به ویژه برای زیرمجموعه‌ای از جوانانی که به دلیل جهش‌های ارثی در PINK1 در ۲۰، ۳۰ و ۴۰ سالگی به پارکینسون مبتلا می‌شوند، مرتبط است.
پروفسور کوماندر گفت که این کشف به فرصت های جدیدی برای بهره برداری از این مسیر برای درمان های بیماری پارکینسون منجر می شود. او ادامه دا د: «شرکت‌های بیوتکنولوژی و داروسازی در حال حاضر به این پروتئین و این مسیر به‌عنوان یک هدف درمانی برای بیماری پارکینسون نگاه می‌کنند اما آنها کمی کور شده‌اند. من فکر می‌کنم که آنها واقعاً از دیدن این اطلاعات ساختاری باورنکردنی جدید که تیم ما در اختیار دارد، هیجان‌زده خواهند شد که با استفاده از cryo-EM، توانستیم تولید کنم. من واقعاً به این کار و جایی که ممکن است منجر شود افتخار می کنم».
