علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
DNA Danger: Physicists Expose Fat Droplets’ Hidden Threat
(U. OF PENNSYLVANIA SCHOOL OF ENGINEERING AND APPLIED SCIENCE – بواسطة: كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة بنسلفانيا)
ملخص المقالة:
اكتشف باحثو جامعة بنسلفانيا أن قطرات الدهون المملوءة بالدهون، وهي عبارة عن كرات صغيرة من الدهون أصغر بعدة مرات من الخلايا الدهنية، يمكن أن تثقب جدار الخلية وتلحق الضرر بنواتها، مما يؤدي إلى تلف مرتفع في الحمض النووي الذي يرتبط بأمراض عدة مثل السرطان. وتتحدى هذه النتائج وجهات النظر التقليدية حول الدهون، وتؤكد على خصائصها الفيزيائية عند المقاييس المجهرية بدلاً من مجرد وظائفها الأيضية.
( المقالة )
تعمل الدهون كعنصر أساسي في جسم الإنسان، حيث لا تعمل فقط كآلية لتخزين الطاقة وإطلاقها، بل تلعب أيضًا أدوارًا محورية في تنظيم الهرمونات ووظيفة المناعة.
وقد أدى الانتشار المتزايد للاضطرابات الأيضية، بما في ذلك أمراض القلب وارتفاع ضغط الدم والسكري، في السنوات الأخيرة إلى إجراء أبحاث علمية مكثفة حول طبيعة ووظائف الخلايا الدهنية. وأدى هذا إلى ثروة من المعلومات المتعلقة بالأعمال المعقدة لهذه الخلايا. لكن الخلايا الدهنية وأنشطتها الأيضية ليست سوى جزء من القصة.
وتعتبر قطرات الدهون المملوءة بالدهون، وهي عبارة عن كرات صغيرة من الدهون أصغر بعدة مرات من الخلايا الدهنية، موضوعًا متزايدًا للاهتمام العلمي. وتوجد داخل العديد من أنواع الخلايا المختلفة، ولم يتم فهم هذه الجزيئات الدهنية منذ فترة طويلة. وقد بدأت الدراسات في إلقاء الضوء على مشاركة هذه القطرات في وظائف التمثيل الغذائي والحماية الخلوية، لكننا ما زلنا لا نعرف شيئًا تقريبًا عن الطبيعة الفيزيائية للدهون.
والآن، نظر الباحثون في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة بنسلفانيا إلى ما هو أبعد من الكيمياء الحيوية لنشر عمل رائد في فيزياء هذه القطرات، وكشفوا أنها تمثل تهديدًا محتملاً لنواة الخلية. ففي بحث نُشر مؤخرًا في مجلة “علم أحياء الخلية” (Journal of Cell Biology) ، كانوا أول من اكتشف القدرة المدهشة لقطرات الدهون المملوءة بالدهون على إحداث مسافة وثقب النواة، وهي العضية التي تحتوي على الحمض النووي للخلية وتنظمه.
إن المخاطر التي توصلوا إليها من خلال النتائج عالية: فالنواة الممزقة يمكن أن تؤدي إلى تلف مرتفع في الحمض النووي، وهو ما يميز العديد من الأمراض، بما في ذلك السرطان.
وقاد الدراسة البروفيسور دينيس إي. ديشر، استاذ كرسي “روبرت د. بنت”[1] في قسم الهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية، والدكتورة إيرينا إيفانوفسكا، وهي باحثة مشاركة في مختبر الفيزياء الحيوية الجزيئية والخلوية في جامعة بنسلفانيا، وطالب الدكتوراه مايكل توبين في قسم الهندسة الحيوية.
ويقول البروفيسور ديشر: “بشكل حدسي، يعتقد الناس أن الدهون طرية”. ويتابع: “وعلى المستوى الخلوي، فهي كذلك. ولكن عند هذا الحجم الصغير من القطرة – التي لا تتجاوز بضعة ميكرونات بدلا من مئات الميكرونات من الخلية الدهنية الناضجة – فإنها تتوقف عن أن تكون طرية. يتميز شكلها بانحناء أعلى بكثير، مما يؤدي إلى ثني الأجسام الأخرى بشكل حاد جدًا. هذا يغير فيزياءها في الخلية. يمكن أن تشوه. يمكن أن تلحق الضرر. يمكن أن تتمزق”.
وتضيف الدكتورة إيفانوفسكا: “تخيل أنك تحاول فرقعة بالون بقبضتك. مستحيل. يمكنك تشويه البالون، لكنك لن تتمكن من ثقبه. الآن تخيل أنك تحاول أن تفرقعها بالقلم. هذا هو الفرق بين الخلية الدهنية والخلية التي تحتوي على قطرات دهنية صغيرة في الجسم. إنه اختلاف جسدي أساسي، وليس اختلافًا أيضيًا”.
ويعيد بحث الفريق صياغة البحث العلمي حول الدهون، ويؤكد أن دور الدهون في الجسم هو أكثر بكثير من مجرد رقم على الميزان.
ويقول توبين: “هذا ليس دهنا بتصور أساسي”. ويضيف: “يتعلق الأمر بكيفية عمل الدهون على مقاييس أصغر من الخلية وتشكل مخاطر جسدية على المكونات الخلوية، حتى على مستوى الحمض النووي”.
ويعتمد عمل الفريق على عقدٍ من الأبحاث التأسيسية، بما في ذلك المساهمات الرائدة التي قدمتها الدكتورة إيفانوفسكا، في سلوكيات البروتينات النووية التي تمنح النواة صفاتها الهيكلية الوقائية. وتتميز هذه البروتينات بمستويات ديناميكية ومتغيرة للاستجابة لبيئاتها الميكانيكية وتوفير ما تحتاجه النواة للحفاظ على سلامتها.
وتقول الدكتورة إيفانوفسكا: “هناك عملية مستمرة لإصلاح تلف الحمض النووي الذي يحدث في الخلايا”. وتتابع: “لكي يحدث هذا، تحتاج النواة إلى ما يكفي من بروتينات إصلاح الحمض النووي. إذا تمزقت النواة، فإن هذه البروتينات تتناثر ولا يمكنها إصلاح الضرر في الوقت المناسب. وهذا يسبب تراكم تلف الحمض النووي ويمكن أن يؤدي إلى ظهور خلية سرطانية”.
وتعيش الخلية في بيئة فيزيائية وميكانيكية ديناميكية حيث يمكن أن تسوء الأمور وتسوء. ولكن لديها أيضًا جيشًا من المساعدين الجزيئيين الذين يعملون دائمًا على صيانتها وإصلاحها.
ويقول البروفيسور ديشر: “المشكلة هي عندما تتعرض النواة للخطر، بسبب السموم، أو التعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية، أو قطرات الدهون المليئة بالدهون. ثم هناك احتمال قوي لتلف الحمض النووي وهذا يأتي مع عواقب على الصحة”.
*تمت الترجمة بتصرف
المرجع: “Small lipid droplets are rigid enough to indent a nucleus, dilute the lamina, and cause rupture” by Irena L. Ivanovska, Michael P. Tobin, Tianyi Bai, Lawrence J. Dooling and Dennis E. Discher, 22 May 2023, Journal of Cell Biology. DOI: 10.1083/jcb.202208123
تم تمويل الدراسة من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم، وبرنامج علوم الحدود البشرية، والمعاهد الوطنية للصحة، ووزارة الصحة في بنسلفانيا.
المصدر:
https://scitechdaily.com/dna-danger-physicists-expose-fat-droplets-hidden-threat/
الهوامش:
[1] من مواليد 22 ديسمبر 1928 في كامبريدج، ماساتشوستس؛ ابن هنري إدوارد (أستاذ الكيمياء) وفلورنسا (ديمو) بنت. تخرج من كلية أوبرلين بدرجة بكالوريوس عام 1950؛ فجامعة رايس بدرجة دكتوراه في 1954؛ والتحق بجامعة أكسفورد في 1962-1963. عمل في جامعة رايس في مدينة هيوستن بولاية تكساس كباحث مشارك في مرحلة ما بعد الدكتوراه في 1954-1955؛ وفي جامعة كولومبيا في مدينة نيويورك بولاية نيويورك كباحث مشارك في 1955-1958؛ وفي جامعة إنديانا بمدينة بلومنجتون كأستاذ مساعد في 1958-1962، فأستاذا مشاركا في 1962-1966، وأستاذ الفيزياء في 1966-1995، وانتهى به المطاف أستاذا فخريا في 1995 وحتى وفاته في 2021. وقال عن نفسه: “بعد حصولي على درجة الدكتوراه في الفيزياء النووية التجريبية في جامعة رايس وقضاء ثلاث سنوات كباحث مشارك في مرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة كولومبيا، قضيت سبعة وثلاثين عامًا في التدريس والبحث في جامعة إنديانا في بلومنجتون. قرب نهاية مسيرتي التعليمية، غالبًا ما قمت بتدريس دورات حول الطاقة والفيزياء البيئية، بما في ذلك دورة بعنوان “مشاكل الطاقة العالمية: العلوم والسياسة”، والتي تم تدريسها بالاشتراك مع أساتذة في كلية الشؤون العامة والبيئية. هذه الدورة كانت مقدمة لندوة جامعية متعددة التخصصات حول مشاكل الطاقة العالمية التي رعاها معهد جامعة إنديانا للدراسات المتقدمة بعد تقاعدي من قسم الفيزياء في عام 1995، وأدت هذه الندوة في النهاية إلى كتاب الطاقة: العلوم والسياسة والسعي للاستدامة”. المصدر: https://www.encyclopedia.com/arts/educational-magazines/bent-robert-d-1928
