کشف راز مکانیسم آغاز انعقاد خون با تصویربرداری نانومتری
به گزارش صنایع نو، اگر تا به حال تصادفاً با یک تکه شیشه یا لبه کاغذ بریده شده‌اید، ممکن است متوجه شده باشید که گاهی اوقات بند آوردن خونریزی کار دشواری است.
دانشمندان مدتهاست در این فکر بوده‌اند که آبشار رویدادهایی که منجر به لخته شدن خون می‌شود چگونه راه‌اندازی می‌شود، به خصوص که این فرآیند پیامدهای مرگ و زندگی دارد. لخته شدن کم می‌تواند منجر به خونریزی شدید شود، در حالی که لخته شدن بیش از حد می‌تواند cause حمله قلبی یا سکته مغزی شود.
ساختارهای جدید سه‌بعدی و با جزئیات بالا از پروتئین‌های انعقاد خون، که با استفاده از میکروسکوپ کریو-الکترونی (Cryo-EM) میسر شده‌اند، معمایی را حل کرده‌اند که بیش از ۳۰ سال شیمیدانان زیستی را آزار می‌داد.
کریو-EM یک رویکرد ساختاری است که در آن نمونه‌های زیستی در یک لایه از یخ غیربلوری به دام افتاده و با استفاده از میکروسکوپ‌های الکترونی پرقدرت تصویربرداری می‌شوند.
موسسه علوم زندگی دانشگاه میشیگان (U-M Life Sciences Institute) با پشتیبانی از ابتکار علوم زیستی U-M و بنیاد آرنولد و مابل بکمن، یک تسهیلات پیشرفته و state-of-the-art کریو-EM راه‌اندازی کرد که این تحقیق را ممکن ساخت.
پروفسور جیمز موریسی، دکترای بیوشیمی از دانشکده پزشکی دانشگاه میشیگان، از دهه ۱۹۸۰ در حال مطالعه پروتئین‌های مختلف درگیر در انعقاد بوده است. برای کشف ساختار آنها، او با متخصص کریو-EM، پروفسور ملانی اوهی، دکترای زیست‌شناسی سلولی و تکاملی از دانشکده پزشکی U-M و استاد پژوهشی در مؤسسه علوم زندگی U-M، همکاری کرد.
موریسی توضیح داد: «اکثر پروتئین‌های انعقاد خون، پروتئین‌های محلولی هستند که در خون شما circulat می‌کنند، و یک پروتئین گمشده وجود دارد که روی سطح سلول‌های خارج از عروق خونی قرار دارد.»
فرآیند طبیعی انعقاد شامل آنزیمی با دو زیرواحد، فاکتور بافتی (Tissue Factor) و فاکتور VIIa است. او گفت زمانی که این ترکیب روی سطح یک سلول به هم متصل می‌شود، آبشار انعقاد را راه‌اندازی می‌کند. غشای سلولی نقش مهمی در وقوع یا عدم وقوع لخته شدن ایفا می‌کند.
او گفت: «یک سلول در حال استراحت سالم و happy، این پروتئین‌های انعقاد خون را bind نمی‌کند.» اما او توضیح داد که یک آسیب باعث می‌شود فسفولیپیدهای خاص از لایه دوگانه لیپیدی که غشای سلولی را تشکیل می‌دهد، به بیرون از سلول flip کنند، جایی که پروتئین‌های انعقاد خون به آنها متصل می‌شوند.
موریسی خاطرنشان کرد: در مورد یک بریدگی عمیق با کاغذ که زیاد خونریزی می‌کند، «ممکن است به این دلیل باشد که اگر سلول‌های کافی را damaged نکنید و مقدار کافی از این فسفولیپیدها را روی سطح سلول‌های آسیب‌دیده در معرض دید قرار ندهید تا پروتئین‌های انعقاد خون را recruit کنند، alors لخته شدن کند می‌شود.»
از آنجایی که مطالعه این فرآیند بسیار دشوار بوده است، موریسی و همکارانش از کریو-EM برای تعیین ساختارهای سه‌بعدی استفاده کردند که به آنها امکان داد یک مدل اتمی از برهمکنش‌های پروتئینی هنگام association با یک نانودیسک لیپیدی بسازند.
آنها دریافتند که کمپلکس فاکتور بافتی/factor VIIa با حرکت دادن یک ناحیه کوچک روی فاکتور بافتی و کنار زدن آن، ساختار را تغییر می‌دهد تا **فاکتور X** (دومین پروتئین در آبشار انعقاد) بتواند به آن ناحیه dock کند، مانند دو قطعه پازل که در کنار هم قرار می‌گیرند.
پروفسور اوهی در این باره گفت: «تعیین ساختاری که به حل معمای دیرینه دلیل فعال شدن آبشار انعقاد خون توسط فاکتور بافتی تنها زمانی که لیپیدهای خاصی در خارج از سلول یافت می‌شوند، کمک می‌کند، بسیار هیجان‌انگیز بود. این کار دو نقطه قوت تحقیق در دانشگاه میشیگان را برجسته می‌کند: سهولت در برقراری همکاری‌های موفق بین‌رشته‌ای و دسترسی به یکی از بهترین تسهیلات میکروسکوپ کریو-الکترونی در جهان. کار در چنین محیطی، tackling سوالات ساختاری چالش‌برانگیز را لذت‌بخش می‌کند.»
نتایج آنها در شماره اخیر مجله انجمن هماتولوژی آمریکا، Blood Journal منتشر شده است ("ساختار Cryo-EM از کمپلکس فاکتور بافتی/factor VIIa با یک mimetic فاکتور X، یک مکانیسم allosteric جدید را آشکار می‌کند").
موریسی گفت: این یافته‌ها به توضیح «چیزی که مردم سال‌ها در مورد آن می‌دانستند کمک می‌کند: که این بخش از فاکتور بافتی در recognizing سوبسترا و اجازه دادن به پیشرفت reaction مهم بود. اما هیچکس نفهمیده بود که این پروتئین‌ها در واقع چگونه به هم dock می‌کنند.»
داروهای ضد انعقاد مانند وارفارین، که برای درمان لخته‌های خونی خطرناک تجویز می‌شوند، با تضعیف توانایی این پروتئین‌ها برای interaction در غشای سلولی عمل می‌کنند، اما بدون اینکه دانشمندان درک کاملی از آنچه اتفاق می‌افتد، کار می‌کردند. این کار علم پایه در نهایت بینش جدیدی در مورد مکانیسم پشت آن ارائه می‌دهد.
منبع: دانشگاه میشیگان
نظرات کاربران
هنوز نظری ثبت نشده است.