مسیر‌های متابولیک شامل مجموعه‌ای از واکنش‌های بیوشیمیایی در سلول‌ها هستند که یک مولفه در حال آغاز شدن را به مولفه‌های دیگر تبدیل می‌کنند.
شواهد رو به رشدی وجود دارند که نشان می‌دهند مسیر‌های متابولیک همراه با عوامل استرس، بر سلامتی سلول‌ها و بافت‌ها تأثیر می‌گذارند. بسیاری از بیماری‌های انسان مانند بیماری‌های شبکیه یا نورودژنراتیو، با عدم تعادل در مسیر‌های متابولیک مرتبط هستند.
«الیزابت کنست» (Elisabeth Knust)، استاد «موسسه بیولوژی سلولی مولکولی و ژنتیک ماکس پلانک» (MPI-CBG)، سرپرستی گروهی از پژوهشگران این موسسه را بر عهده دارد که نقش اساسی یکی از مسیر‌های متابولیک را در حفظ سلامتی شبکیه تحت استرس توصیف کرده‌اند.
این گروه پژوهشی، ژن‌های «مگس سرکه» (Drosophila) و پرنده «کاردینال» (Cardinal) را به دلیل نقش آنها در تشکیل رنگدانه‌های چشم بررسی کردند.
این ژن‌ها، مولفه‌های مسیر «کینورنین» (Kynurenine) را رمزگذاری می‌کنند که فعالیت آن، آمینواسید «تریپتوفان» (Tryptophan) را طی مراحل گوناگون، به مولفه‌های دیگر تبدیل می‌سازد. پژوهشگران در این پروژه، عملکرد این مسیر متابولیک را در سلامتی شبکیه، مستقل از نقش آن در تشکیل رنگدانه برجسته کرده‌اند.
مسیر کینورنین، یک مسیر متابولیک حفظ شده تکاملی است که انواع فرآیند‌های بیولوژیکی را تنظیم می‌کند. اختلال در این مسیر می‌تواند منجر به تجمع بیومولکول‌ها و متابولیت‌های سمی یا محافظ شود که ممکن است سلامتی مغز و شبکیه را بدتر یا بهتر کنند.
پژوهشگران با آگاهی از حفظ این مسیر متابولیک و ژن‌هایی که آن را تنظیم می‌کنند، از مگس‌ها به عنوان یک مدل برای کشف نقش متابولیت‌ها در سلامتی شبکیه استفاده کردند. آنها چهار ژن را مورد بررسی قرار دادند.
«ساریتا هبار» (Sarita Hebbar)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این پرسش برای ما مطرح شد که آیا ژن‌های مورد نظر، سلامتی شبکیه را مستقل از نقش خود در تشکیل رنگدانه تنظیم می‌کنند یا خیر.
پژوهشگران برای یافتن پاسخ این پرسش، ترکیبی از ژنتیک، تغییرات رژیم غذایی و بررسی بیوشیمیایی متابولیت‌ها را برای مطالعه جهش‌های گوناگون مگس میوه و مگس سرکه به کار بردند.
«سوفیا ترایکوف» (Sofia Traikov)، یکی از پژوهشگران این پروژه، روشی را برای تجزیه و تحلیل بیوشیمیایی متابولیت‌های مسیر کینورنین ابداع کرد. این روش به پژوهشگران امکان داد تا سطوح متفاوت متابولیت را با وضعیت سلامتی شبکیه مرتبط کنند.
آنها دریافتند که یک متابولیت موسوم به «۳ OH-K» به شبکیه آسیب می‌رساند. به علاوه، آنها توانستند نشان دهند که درجه انحطاط شبکیه، تحت تأثیر تعادل بین ۳ OH-K سمی و متابولیت‌های محافظ مانند «اسید کینورنیک» (KYNA) قرار دارد.
هبار گفت: ما دو نمونه از این متابولیت‌ها را به مگس‌های عادی (غیر جهش‌یافته) منتقل کردیم و دریافتیم که ۳ OH-K، آسیب شبکیه ناشی از استرس را افزایش می‌دهد. این در حالی است که اسید کینورنیک، شبکیه را از آسیب‌های ناشی از استرس محافظت می‌کند.
پژوهشگران با هدف قرار دادن این چهار ژن و طی کردن چهار مرحله متمایز، نه تنها توانستند تجمع ۳ OH-K را نشان دهند، بلکه ثابت کردند که مکان آن در سلول و در دسترس بودن آن در واکنش‌های بعدی نیز برای سلامت شبکیه مهم است.
کنست گفت: این پژوهش نشان می‌دهد که مسیر کینورنین نه تنها در روند تشکیل رنگدانه مهم است، بلکه سطح متابولیت‌ها نیز نقش مهمی در حفظ سلامتی شبکیه دارد.
وی افزود: در آینده باید نسبت متابولیت‌های گوناگون و مکان‌های خاص تجمع و فعالیت آنها، در راهبرد‌های درمانی در نظر گرفته شود که برای بیماری‌های همراه با اختلال در عملکرد مسیر کینورنین در شرایط تخریب عصبی مختلف تجویز می‌شوند.
این پژوهش، در مجله «PLOS Genetics» به چاپ رسید.
منبع: نوروساینس نیوز