یک مطالعه جدید نشان داده است که آنزیمی نقش مهمی در تجزیه پروتئینهای آسیبدیده یا غیرضروری در قلب ایفا میکند، فرآیندی حیاتی که برای حفظ سلامت قلب ضروری است.
به گزارش بخش قلب و عروق رسانه اخبار پزشکی مدنا، در این پژوهش محققان دریافتند که سطوح پایین آنزیمی به نام پپتیداز اختصاصی یوبیکوئیتین ۵ یا USP5 باعث تجمع پروتئینها در سلولهای عضله قلب شده و در مدلهای حیوانی، نوعی بیماری قلبی به نام کاردیومیوپاتی متسع را ایجاد میکند. این مطالعه که توسط مؤسسه ماکس پلانک برای تحقیقات قلب و ریه (MPI HLR) هدایت شده، با همکاری پژوهشگرانی از مرکز بیوفیزیک سلولی و مولکولی رندال در کالج کینگز لندن و مرکز تحقیقات برتر بنیاد قلب بریتانیا انجام شده و یافتههای آن در مجله Science Advances منتشر شده است.
حفظ تعادل بین تولید پروتئینهای جدید و تجزیه پروتئینهای معیوب یا قدیمی برای سلامت قلب بسیار مهم است. بدن دارای سیستمهای مدیریت زبالهی تخصصی به نام پروتئازومها است که وظیفه تجزیه پروتئینهای آسیبدیده یا غیرضروری را بر عهده دارند. اما اگر این فرآیند به درستی عمل نکند، تجمع پروتئینها میتواند عملکرد قلب را مختل کرده و به بیماریهای قلبی منجر شود.
بیماریهای قلبی ناشی از تجمع پروتئینهای غیرعملکردی، که به پروتئینوپاتی معروف هستند، از علل شایع نارسایی قلبی محسوب میشوند و تاکنون درمانهای هدفمندی برای آنها وجود نداشته است. شناسایی مسیرهای جدید برای مقابله با تجمع پروتئینهای بدساخت و غیرعملکردی میتواند به کاهش تأثیر این بیماریها کمک کند.
پروفسور ماتیاس گوتل استاد کاردیولوژی مولکولی در کالج کینگز و یکی از نویسندگان این مطالعه توضیح میدهد: « پروتئینهایی که باید تجزیه شوند، ابتدا با یک نشانگر مولکولی به نام یوبیکوئیتین علامتگذاری شده و سپس به سمت پروتئازوم منتقل میشوند. پیش از ورود پروتئین به پروتئازوم، این برچسب یوبیکوئیتین از آن جدا شده و برای استفاده مجدد بازیافت میشود. آنزیم USP5 نقش کلیدی در این فرآیند بازیافت بر عهده دارد و تعادل بین تولید و تجزیه پروتئینها را حفظ میکند.»
برای بررسی روشهای درمانی جدید، پژوهشگران MPI HLR نشان دادند که در مدلهای موش، کاهش سطح USP5 باعث بروز کاردیومیوپاتی متسع میشود، شرایطی که طی آن یکی یا هر دو حفره قلبی بزرگ شده و توانایی انقباض آنها کاهش مییابد. دکتر سیلکه کِرِر، محقق پسادکتری در MPI HLR و یکی از نویسندگان اصلی مقاله، توضیح میدهد: «با استفاده از دستکاری ژنتیکی، USP5 را به طور خاص در سلولهای عضله قلب حیوانات بالغ غیرفعال کردیم. در غیاب این آنزیم، حیوانات به کاردیومیوپاتی متسع مبتلا شدند.»
یوونه آیباخ، دانشجوی دکتری در MPI HLR و دیگر نویسنده اصلی این مقاله، میافزاید: «با استفاده از تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)، نشان دادیم که این حیوانات قلبهایی بهطور قابلتوجهی بزرگتر داشته و ظرفیت پمپاژ آنها بهشدت کاهش یافته است.»
پژوهشگران همچنین دریافتند که افزایش سطح USP5 در کشت سلولی و مدلهای موشی کاردیومیوپاتی باعث پاکسازی سلولهای قلب از پروتئینهای غیرعملکردی میشود. موشهایی که سطح USP5 در آنها افزایش یافته بود، در مواجهه با استرس فشاری ناشی از بیماریهایی مانند فشار خون بالا عملکرد بهتری از خود نشان دادند. این آزمایشها بر اساس تخصص آزمایشگاه گوتل در مطالعه پروتئینهای معیوب مرتبط با بیماریهای قلبی انجام شده است.
پروفسور توماس براون، از MPI HLR و نویسنده ارشد این مطالعه، میگوید: «این پژوهش برای نخستین بار نقش بازیافت زنجیره یوبیکوئیتین در کاردیومیوپاتی متسع را برجسته میکند و نشان میدهد که USP5 برای این فرآیند ضروری است. ما معتقدیم که جلوگیری از کاهش USP5 یا افزایش درمانی سطح این آنزیم در سلولهای عضله قلب، میتواند باعث کاهش تجمع پروتئینها شده و در نتیجه، حداقل روند پیشرفت بیماری را کند کند.» پژوهشگران تأکید میکنند که برای بررسی امکان استفاده از USP5 بهعنوان یک هدف دارویی، تحقیقات گستردهتری مورد نیاز است. در مراحل بعدی، تیمهای تحقیقاتی قصد دارند مکانیسمهای منجر به کاهش سطح USP5 در کاردیومیوپاتی متسع را بررسی کنند.
پروفسور گوتل در پایان اضافه میکند: «اگر روشهای مؤثر و عملی برای تغییر سطح USP5 در سلولهای قلبی، از مدلهای سلولی و حیوانی گرفته تا مراحل بالینی، شناسایی شوند، این یافته میتواند مسیر توسعه درمانهای جدید برای طیف گستردهای از بیماریهای قلبی را هموار کند.»
