تلقي دراسة سويدية أمريكية نشرت في مجلة PNAS، الضوء على البيولوجيا الجزيئية الكامنة وراء بعض أشكال الصرع الجيني.
في هذه الدراسة، وجد الباحثون طفرة غير معروفة من قبل لدى طفل مصاب بالصرع.
الطفل لديه تغيير طفيف جدا- نيوكليوتيد واحد مختلف – في الجين KCNA2، الذي ينتج بروتين قناة أيونية.
القنوات الأيونية عبارة عن بروتينات تشكل مسامًا في غشاء سطح الخلية.
عندما تفتح القنوات، فإنها تسمح بتدفق أيونات معينة مشحونة كهربائيًا داخل الخلية أو خارجها.
يؤدي هذا إلى تشغيل أو إنهاء النبضات الكهربائية في الخلايا، مثل الخلايا العصبية أو العضلات.
وبالتالي، فإن القنوات الأيونية مهمة، من بين أمور أخرى، لوظيفة الدماغ.
عادة، هناك توازن في الدماغ بين الإشارات التي تزيد من نشاط الخلية وتلك التي تقمعها.
في حالة الصرع، يختل التوازن، وترسل الخلايا العصبية إشارات بطريقة غير منضبطة.
عادةً ما يكون للقناة الأيونية التي تحوّرت في المريض تأثير ملطف على إشارات العصب.
يقول أنطونيوس بانتازيس، الأستاذ المساعد في قسم العلوم الطبية الحيوية والإكلينيكية ومركز ولينبيرج للطب الجزيئي في جامعة لينشوبينج:
“المثير للاهتمام في هذه القناة الأيونية هو أن الطفرات التي تزيد من الوظيفة وتلك التي تقلل من الوظيفة مرتبطة بالصرع.”
ويبدو وفقا للباحثين أنك تحتاج فقط إلى القدر المناسب من النشاط، وإلا فإن خطر الإصابة بالنوبات يزيد.
باستخدام طرق تجريبية متنوعة، وجد فريق البحث أن الخلايا يمكن أن تنتج بروتينات القناة الطافرة، لكنها لا تستطيع نقلها إلى غشاءها السطحي.
نظرًا لأن القنوات الطافرة ظلت محاصرة داخل الخلية، لم يكن هناك نشاط للقناة الأيونية يمكن قياسه.
إقرأ أيضا:
هناك نسختان من معظم جيناتنا.
كان لدى المريض نسخة متحولة وأخرى طبيعية، لذلك يتوقع المرء أن يكون لديه 50٪ من القنوات الأيونية الوظيفية.
ولكن عندما أعاد العلماء إنتاج هذه الحالة في المختبر، اتضح أن نشاط القناة كان منخفضًا بنسبة 20 بالمائة، مقارنةً بالعادة الطبيعية.
ويبدو أن الطفرة قللت من وظيفة البروتينات الطبيعية أيضًا: طفرة “سلبية سائدة”.
لفهم كيف حدث هذا، نحتاج إلى اعتبار أن هذه القناة الأيونية تتكون من أربعة بروتينات مترابطة.
أظهر الباحثون أن البروتينات المأخوذة من الجين الطافرة يمكنها الاتصال بالبروتينات التي تصنعها النسخة الطبيعية، كما أنها تبقيها محاصرة داخل الخلية.
وهنا يأتي جوهر القصة: هناك، في الواقع، العديد من جينات القنوات الأيونية المرتبطة بـ KCNA2.
غالبًا ما تختلط البروتينات المصنوعة من هذه الجينات المختلفة معًا لتكوين قنوات أيونية.
عندما مزج العلماء بروتينات من KCNA2 متحولة مع تلك الموجودة في الجين المرتبط KCNA4، وجدوا أن بروتينات KCNA4 مُنعت أيضًا من الانتقال إلى سطح الخلية.
يوضح Pantazis أنه عندما تتحد بروتينات القنوات المختلفة مع بعضها البعض لإنشاء قنوات أيونية مختلطة، فإن هذا يساهم في التنوع الكبير والتعقيد في إشارات الخلايا العصبية.
هذا التنوع مهم للعمليات التي نربطها بوظيفة الدماغ، مثل الأفكار والوعي والقدرة على التخيل.
ومع ذلك، فإن قدرة بروتينات القناة على الاندماج تضفي أيضًا عيبًا، حيث يصبح الدماغ عرضة للطفرات الفردية السائدة السلبية، والتي يمكن أن تشوش وظيفة العديد من القنوات الأيونية، وتسبب أمراضًا عصبية، كما في هذه القصة.
“دراسة آثار الطفرات على القنوات الأيونية يمكن أن تعطينا أدلة حيوية حول آليات المرض والاستراتيجيات العلاجية المحتملة”، كما تقول ميشيل نيلسون، طالبة دكتوراه في مجموعة أبحاث بانتازيس، والمؤلفة الرئيسية للدراسة.
يقول أنطونيوس بانتازيس: “نظرًا لأن هذه الطفرات يمكن أن يكون لها تأثيرات غير متوقعة على وظيفة القناة الأيونية، فإن دراستها يمكن أن تؤدي أيضًا إلى اكتشافات جديدة حول كيفية عمل أجسامنا على المستوى الجزيئي”.