بروتين يُعتقد أنه حارس الكروموسومات يعمل أيضًا كرئيس عمال لإصلاح العضلات

بروتين معروف منذ زمن طويل بحماية أطراف الكروموسومات تم القبض عليه وهو يقوم بوظيفة ثانية: منع الخلايا الجذعية العضلية من التحول إلى دهون وأنسجة ندبية بعد الإصابة. كشف باحثون في كلية بيرلمان للطب بجامعة بنسلفانيا عن هذه الوظيفة الجانبية غير المتوقعة، والتي قد تشير إلى علاجات لضمور العضلات وحتى تلقي الضوء على بيولوجيا السرطان.

تكشف الدراسة، التي نُشرت في Science Advances، أن TRF2 - الذي يُعتبر تقليديًا درع التيلومير - يحافظ أيضًا على الهوية الجينية للخلايا الجذعية العضلية، مما يسمح لها بتجديد العضلات التالفة. قال المؤلف الكبير فوتيني موركيوتي، دكتوراه، أستاذ مشارك في جراحة العظام في طب بن: "لسنوات، كان يُنظر إلى TRF2 على أنه بروتين وظيفته الأساسية حماية أطراف الكروموسومات من التلف أو الفساد. ولكن بدلاً من مجرد حماية الحمض النووي، يبدو أن TRF2 أساسي لتجديد العضلات طوال الحياة."

في التجارب المخبرية، ارتفعت مستويات TRF2 وانخفضت في رقصة موقوتة بعناية بينما كانت الخلايا الجذعية العضلية تتنقل بين الراحة والإصلاح والتجديد. عندما أزال الباحثون TRF2 من الخلايا الجذعية العضلية في الفئران، لم تموت الخلايا - وهي مفاجأة خالفت التوقعات - لكنها فقدت بريقها الجزيئي. بدلاً من إعادة بناء العضلات الصحية بعد الإصابة، امتلأت المناطق المتضررة بالدهون والأنسجة الندبية. قال موركيوتي: "هذا يغير تمامًا طريقة تفكيرنا في دور TRF2 في هذه الخلايا. فقدان الهوية له آثار خطيرة على ما إذا كان التعافي من الإصابة ممكنًا حتى."

ازدادت المؤامرة تعقيدًا عندما اختبر الفريق إزالة TRF2 في نموذج فأر مصاب بضمور العضلات الدوشيني. تسارع المرض، وتفاقم تدهور العضلات، وماتت الفئران في سن أصغر. سر البروتين؟ إنه لا يقتصر على التواجد في أطراف الكروموسومات؛ بل يرتبط أيضًا بمناطق تنظيمية في جميع أنحاء الجينوم، العديد منها يحتوي على هياكل DNA ثانوية تسمى G-quadruplexes - وهي نفس الهياكل التي تُعتبر أهدافًا لعلاج السرطان.

قال موركيوتي: "وجدنا أن TRF2 يعمل من خلال هذه الهياكل الثانوية للحمض النووي للحفاظ على هوية الخلايا الجذعية العضلية وإبقائها قادرة على إصلاح العضلات التالفة. كان ذلك غير متوقع تمامًا."

قد يساعد هذا الاكتشاف في حل لغز بيولوجي: العضلات الهيكلية تتجدد بشكل ملحوظ، ومع ذلك فإن سرطانات العضلات نادرة. فهم كيفية استخدام الخلايا الجذعية العضلية لـ TRF2 بشكل مختلف عن الأنسجة الأخرى قد يسمح يومًا ما للباحثين بتعزيز إصلاح الأنسجة دون استدعاء السرطان. يستكشف موركيوتي وزملاؤه الآن ما إذا كان هذا الاستخدام غير المعتاد لـ TRF2 يمكن أن يؤدي إلى علاجات جديدة لضمور العضلات ورؤى حول بيولوجيا السرطان.

دعم البحث بمنح من المعاهد الوطنية للصحة / المعهد الوطني لالتهاب المفاصل وأمراض العضلات والعظام والجلد (R01 DK123356، R01s CA174904، GM101149، وFDN-143330)، مع مواد مقدمة من كلية الطب بجامعة بنسلفانيا.