الرابطات الهيولية

ما هي الرابطات الهيولية:

إحدى الخصائص الأساسية للحياة هي التنظيم الجوهري للسيتوبلازم، ومع ذلك فنحن لا نعرف الكثير عن الطريقة التي يتم بها ترتيب الجزيئات الكبيرة في السيتوبلازم، حيث من الواضح أن السيتوبلازم ليس “حساءًا” متجانسًا كما كان متصورًا في السابق، ولكن النموذج الشامل للتنظيم السيتوبلازمي غير متوفر في بيولوجيا الخلية الحديثة.

يتمثل أساس هذا الحجم في أن الفصل التطوري في السيتوبلازم، قد يلعب دورًا في التنظيم على المستوى الخلوي، كما تم اقتراح آليات أخرى للتنظيم داخل الخلايا غير المحدود بالغشاء، وهذه الآليات متعددة بما في ذلك فصل الطور والاستهداف المحدد داخل الخلايا، وتشكيل المجمعات الجزيئية والتوجيه، وكل ذلك يمكن أن يساهم بشكل جيد في التنظيم السيتوبلازمي، إذ من المرجح أن يكون التنظيم الزماني والمكاني وكذلك التكوين مهمين في تحديد خصائص السيتوبلازم.

الهيكل الخلوي والمصفوفة السيتوبلازمية:

هناك ارتباطًا محددًا للبروتينات التي تتفاعل مع الأنابيب الدقيقة أو خيوط الأكتين أو الخيوط الوسيطة وحدها، ومع ذلك فإن توصيف التفاعلات حتى في هذه الأنظمة “البسيطة” أمر شاق للغاية، إن توصيف الارتباطات في الأنظمة الأكثر تعقيدًا التي تتضمن ثلاثة مكونات أو أكثر هو أمر أكثر تطلبًا، ومع ذلك فإن الملاحظات على التفاعلات بين الأنابيب الدقيقة والأكتين، وكذلك الأنابيب الدقيقة والخيوط الوسيطة تشجع على الاعتقاد بأن المزيد من الجهود في هذا المجال ستكون مجزية.

على الرغم من التفاؤل بالتقدم السريع في المستقبل القريب، فلا ينبغي إغفال أن خصوصيات العديد من التفاعلات لم يتم تحديدها بعد، وأن المواقع والعوامل الملزمة التي ينطوي عليها تنظيم الربط غير معروفة، ومع ذلك لا يتطلب الأمر رؤية كبيرة للتنبؤ بأن مجال “التفاعلات” سيستمر في كونه موضوعًا بحثيًا مهمًا مركزيًا لفهم الوظيفة التكاملية لشبكات الهيكل الخلوي والتنظيم العالمي للفضاء السيتوبلازمي.

من الدراسات التي أجريت حتى الآن يبدو أن الاحتمال المثير يظهر أن فئتين على الأقل من البروتينات قادرة على التفاعل مع جميع أنواع الخيوط الثلاثة الرئيسية: (MAPs) ذات الوزن الجزيئي العالي وبروتينات عائلة سبيكترين، إذ تحتوي (MAPs) على موقع ارتباط عالي التقارب للأنابيب الدقيقة، حيث موقع واحد على الأقل وربما موقعان لربط تقارب منخفض لخيوط الأكتين، ويبدو أيضًا أنها متورطة في تفاعلات الأنابيب الدقيقة والخيوط العصبية.

ترتبط بروتينات عائلة السبكترين بشكل خاص بخيوط الأكتين، وهي قادرة على تجميع الأنابيب الدقيقة، ويمكنها أيضًا التفاعل مع الخيوط الوسيطة، إلى جانب مشاركتها في إنشاء والحفاظ على ارتباطات وثيقة بين غشاء الخلية والهيكل العظمي الخلوي، وقد تمثل البروتينات الشبيهة بالسبكترين رابطًا مهمًا عالميًا يدمج السيتوبلازم بأكمله وغشاء الخلية.

الهيكل الخلوي والمصفوفة السيتوبلازمية لا يؤدي استخلاص الخلايا ذات المنظفات غير الأيونية إلى إذابة الأغشية الخلوية فحسب، بل يحرر أيضًا ما يقرب من ثلثي بروتينات الخلية، ويتم توطين العديد من هذه البروتينات في المقصورة السيتوبلازمية جنبًا إلى جنب مع الخيوط والأنابيب الدقيقة التي تشكل الهيكل الخلوي، حيث أن هذه الملاحظة البسيطة هي تذكير مفيد بأن الهيكل الخلوي ليس سوى مكون واحد من مقصورة أكثر تعقيدًا تُعرف باسم المصفوفة السيتوبلازمية.

المجالات الغشائية الغنية بالكوليسترول:

لاستكشاف ارتباط بروتين اندماج (F) لفيروس مرض نيوكاسل (NDV) مع المجالات الغشائية الغنية بالكوليسترول، يتم تحديد موقعه في الأغشية المقاومة للمنظفات (DRMs) في الخلايا المنقولة، حيث بعد إذابة الخلايا التي تعبر عن بروتين F مع 1 ٪ (Triton X-100) عند 4 درجات مئوية، 40 ٪ من إجمالي بروتين F المرتبط بالخلايا مجزأ مع (DRMs) الكلاسيكية بكثافة من 1.07 إلى 14.1، كما هو محدد بواسطة التعويم في تدرجات كثافة السكروز.

حيث تحتوي أغشية البلازما على نطاقات دقيقة للدهون مرتبة بالسائل تسمى “أطواف الدهون”، ويتم إثراء هذه المجالات الصغيرة في الكوليسترول والدهون السفينجولية، وكذلك في البروتينات والبروتينات المنظمة عبر الغشاء التي تحتوي على مجموعات أسيل طويلة السلسلة مرتبطة تساهميًا، كما تم الاعتراف مؤخرًا بوجود فئات مختلفة من أطواف الدهون.

يتم تنظيم كل من تجنيد البروتين في أطواف الدهون وتكتلات الطوافة أثناء عمليات الإشارات ذات الصلة من الناحية الفسيولوجية، ونتيجة لذلك تم اقتراح طوافات دهنية للعمل أثناء تجميع المجمعات البيولوجية مثل المشبك المناعي، حيث اقترحت الدراسات الحديثة التي أجريت على مجموعات الدهون في أنواع مختلفة من الخلايا، وأيضًا أن هذه المجالات يمكن أن تكون مرتبطة مباشرة بعناصر الهيكل الخلوي الأساسية، علاوة على ذلك فإن إعادة التنظيم الموضعية للهيكل الخلوي الأكتيني القشري قد تورط في أحداث الإشارات بوساطة طوافة أثناء تحفيز الخلية.

في الخلايا غير المحفزة تُقدر نطاقات الطوافة الدهنية بحوالي قطرها 50 نانومتر بواسطة تقنيات الفيزياء الحيوية، ومع ذلك فإن تراكم مكونات الطوافة مع على سبيل المثال الأجسام المضادة ثنائية التكافؤ يزيد من حجمها بحيث تظهر على شكل بقع على غشاء البلازما التي يمكن تصورها بواسطة الفحص المجهري المناعي، إذ أنه بعد الاستخلاص بالمنظف غير الأيوني (Triton X-100) عند 4 درجات مئوية تتحد مكونات طوافة الدهون في أغشية مقاومة للمنظفات الغنية بالدهون (DRMs) التي قد تكون غنية ببروتينات معينة.

وعلى سبيل المثال يمكن العثور على البروتينات المرتبطة بالجليكوزيل فوسفاتيديلينوسيتول، والتي تشير إلى البروتينات مثل كينازات عائلة Src وبروتينات G غير المتجانسة، وكذلك بروتينات الهيكل الخلوي في جزء الخلية، تتراوح كثافة (DRM) الكلاسيكية من 1.07 إلى 14 لترًا في العدلات، حيث يكون لجزء صغير من (DRM) كثافة أعلى من (DRMs) التقليدية وقد تم تسميتها بـ (DRM) الثقيلة أو(DRM-H) إن وجود مثل (DRMs) في أنواع الخلايا الأخرى لم يتم توثيقه بعد.

الأغشية البلازمية للخلايا المصابة:

الأغشية البلازمية للخلايا المصابة بالفيروسات المخاطانية المعدلة ببروتينات فيروسية ليست فقط مواقع لتجمع الفيروس، ولكن أيضًا مواقع تشارك في اندماج الخلية إلى الخلية، مما يؤدي إلى تكوين المخلوقات المميزة للفيروسات المخاطانية، وللتحقيق في الأهمية البيولوجية المحتملة لتوطين طوافة الدهون للبروتينات السكرية للفيروسات المخاطانية في التجميع وكذلك أثناء تكوين المخلوقات، تم القيام بتمييز ارتباط (DRM) لبروتين F لفيروس مرض نيوكاسل (NDV)، وهو نموذج أولي من الفيروسة المخاطانية، يشفر اثنين من البروتينات السكرية عبر الغشاء بروتين الاندماج (F) وبروتين هيماجلوتينين-نورامينيداز (HN).

على الرغم من أن بروتين (HN) هو بروتين الارتباط الفيروسي المرتبط بحمض السياليك، والذي يحتوي على مستقبلات فإن بروتين F يوجه اندماج الأغشية الفيروسية والخلوية اللازمة لاختراق الفيروس، وكذلك اندماج الخلية الخلوية المطلوب لتكوين المخلوط، حيث يجب تقطيع بروتين F الذي تم تصنيعه كسلعة F0 إلى وحدتين فرعيتين مرتبطتين بثنائي كبريتيد، F1 و F2 ، لتنشيط نشاط الاندماج، ويتكون بروتين الاندماج (NDV) الغليكوزيلاتي بالكامل من مجال خارج الخلية، تشكل الأحماض الأمينية مجال عبر الغشاء (مجال TM) يقع بالقرب من نهاية الكربوكسيل ونطاق السيتوبلازم أو(intravirion) مجال (CT).

كذلك 29 حمض أميني مثل العديد من بروتينات اندماج الفيروسة المخاطانية فإن بروتين (NDV F) يتم تربيته بالميتول، ويفترض أن يكون عن طريق التعديل التساهمي لواحد أو كليهما من بقايا السيستين الموجودة في مجال (TM)، وعند تقاطع (TM-CT)، وغالبًا ما يرتبط ارتباط النخلة بالبروتينات السكرية ارتباطًا مباشرًا بتوطين طوافة الدهون.