محققان مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک دانشگاه سازوکار بیماری‌زایی و جهش مهمی در پروتئین کریستالین آلفا-B انسانی را شناسایی کردند که به آب‌مروارید و نابینایی منجر می‌شود.

یافته‌های رساله دکتری فرید نصیری، دانشجوی دکتری بیوشیمی دانشگاه تهران، با عنوان «نقش جهش (p.R107L) بر ساختار، پایداری، فعالیت چاپرونی و فیبریلاسیون پروتئین آلفا-B کریستالین انسانی» به راهنمایی دکتر رضا یوسفی، استاد گروه بیوشیمی دانشگاه تهران، سازوکار بیماری‌زایی و جهش مهمی در پروتئین کریستالین آلفا-B انسانی را شناسایی کردند که به آب‌مروارید و نابینایی منجر می‌شود.

پژوهشگران آزمایشگاه شیمی پروتئین در مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک، با استفاده از روش‌های جهش‌زایی هدفمند، پروتئین جهش‌یافته را در میزبان باکتریایی و به روش نوترکیب تولید کردند.
در این پژوهش ویژگی‌های ساختاری و فعالیت زیستی پروتئین با استفاده از روش‌های مختلف طیف‌سنجی و میکروسکوپی بررسی شد.
نتایج این پژوهش نشان داد که این جهش بیماری‌زا، ساختار دوم تا چهارم کریستالین آلفا-B انسانی را تغییر می‌دهد و به طور قابل‌توجهی فعالیت و پایداری ساختاری آن را کم می‌کند.
این تغییرات بنیادی در ساختار و فعالیت زیستی کریستالین آلفا-B، می‌تواند به تجمع پروتئین‌های دیگر در عدسی چشم و تشکیل ذراتی بزرگ‌تر با قابلیت پراکنش نور منجر شود که در نهایت به بروز و پیشرفت بیماری آب‌مروارید کمک می‌کند.
یافته‌های این پژوهش می‌تواند در طراحی داروهای مؤثر، از جمله مولکول‌های کوچک با پپتیدهایی منجر شود که ضمن هدف قراردادن پروتئین جهش‌یافته، از تجمع آن به همراه دیگر پروتئین‌های عدسی چشم جلوگیری کنند که پیامد نهایی آن، تأخیر در ابتلاء یا پیشگیری از ابتلاء به آب‌مروارید است.

نتایج این پژوهش در یک نشریۀ بین‌المللی منتشر شده که از طریق لینک زیر در دسترس است:


https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0300908424000543?via%Dihub

بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، آب مروارید یکی از علل اصلی نابینایی در سراسر جهان است. تقریباً ۲.۲ میلیارد نفر در سراسر جهان از اختلالات بینایی رنج می‌برند که ۹۴ میلیون نفر از این جمعیت به آب‌مروارید مبتلا هستند. در سال ۲۰۱۵، یک جهش نقطه‌ای در ژن کریستالین آلفا-B انسانی شناسایی شد که به بروز بیماری آب مروارید می‌انجامد. با این حال، سازوکار بیوشیمیایی این جهش و تأثیر آن در بروز بیماری مشخص نشده است.

لینک خبر روی وبگاه دانشگاه تهران

احسان شیرخانلو در میز خبری معاونت پژوهش و فناوری دانشگاه تهران: یکی از تازه‌ترین دستاوردهای علمی دانشگاه تهران، پژوهشی است که به بررسی یک جهش ژنتیکی نادر در پروتئین آلفا-B-کریستالین پرداخته است؛ پروتئینی کلیدی در شفافیت لنز چشم. فرید نصیری، دانش آموخته دکتری بیوشیمی دانشگاه تهران و مجری این پژوهش، درباره اهمیت کار خود می‌گوید:
«پیش از این، مکانیسم بیماری‌زایی این جهش به‌درستی روشن نشده بود. ما برای نخستین بار نشان دادیم که این جهش چگونه باعث بی‌ثباتی ساختاری و عملکردی پروتئین شده و در نهایت به کدورت لنز و بروز آب مروارید مادرزادی می‌انجامد.»

چرا این پژوهش اهمیت جهانی دارد؟

نصیری در توضیح یافته‌های خود بیان می‌کند:
«این دستاورد از آن جهت حائز اهمیت است که برای نخستین بار مکانیسم بیوشیمیایی دقیق بیماری‌زایی این جهش در آزمایشگاه تشریح شده است. محققان با تولید پروتئین جهش‌یافته توانستند نشان دهند که این تغییر ژنتیکی موجب تشکیل تجمعات غیرطبیعی (الیگومرهای بزرگ و نامنظم) و کاهش شدید فعالیت چاپرونی پروتئین می‌شود. چنین رویکردی می‌تواند الگویی برای بررسی سایر جهش‌های ژنتیکی در پروتئین‌های چشم و توسعه روش‌های درمانی نوین باشد».

توضیح برای عموم و متخصصان

این پژوهشگر در توضیح عمومی و تخصصی نتایج تحقیق چنین گفت:
«لنز چشم مانند یک پنجره شفاف است و پروتئین‌های آلفاکریستالین همچون نگهبانان آن عمل می‌کنند. جهش ژنتیکی مورد مطالعه باعث می‌شود این نگهبان وظیفه خود را از دست بدهد، تجمع یابد و در نهایت جلوی دید را سد کند.»

اما به زبان تخصصی‌تر، این تحقیق مکانیسم دقیق بیماری‌زایی را در سطح مولکولی روشن ساخته و نشان داده است که این جهش با تغییر توپولوژی دایمر پروتئین، توانایی آن در حفاظت از پروتئوم لنز چشم را تضعیف می‌کند.»

انگیزه و مسیر پژوهش

نصیری درباره دلیل انتخاب این موضوع توضیح می‌دهد:
«آب مروارید یکی از عوامل اصلی نابینایی است. جهشی که ما بررسی کردیم بسیار نادر بود و ناشناخته بودن مکانیسم دقیق آن، انگیزه اصلی انتخاب این پروژه برای رساله دکتری بود. البته علاقه من به بیوتکنولوژی پروتئین‌های نوترکیب نیز در این انتخاب بی‌تأثیر نبود.»

نقش دانشگاه تهران و همکاری‌های بین‌المللی

وی با اشاره به محیط علمی دانشگاه تهران اظهار کرد:

«این پژوهش در مرکز تحقیقات بیوشیمی-بیوفیزیک دانشگاه تهران انجام شد؛ مرکزی که طی پنج دهه گذشته به‌عنوان یکی از قطب‌های علمی بین‌المللی شناخته می‌شود. تحصیل در دانشگاه تهران و امکان همکاری با شبکه‌ای از محققان داخلی و خارجی، بستر مناسبی برای تحقق این دستاورد فراهم کرد.:»

افق‌های آینده؛ از مدل حیوانی تا ویرایش ژنوم

نصیری درباره چشم‌انداز آینده کار می‌گوید:
«گام بعدی، بررسی این جهش در مدل‌های حیوانی و مطالعه اثر عوامل محیطی مانند دیابت و تابش خورشید بر پروتئین‌های لنز است. افزون بر این، فناوری‌های نوینی مانند کریسپر، فرصت‌های بی‌سابقه‌ای ایجاد کرده‌اند. امیدوارم روزی بتوانیم با این ابزارها، درمان ریشه‌ای برای آب مرواریدهای مادرزادی ارائه دهیم.»

پیام پایانی به دانشجویان

این پژوهشگر در پایان خطاب به دانشجویان تأکید کرد:

«در مسیر پرچالش علم، هرگز از انسانیت خود غافل نشوید. رقابت‌ها و دشواری‌های محیط آکادمیک نباید شما را از همدلی، امید و خلاقیت دور کند. علم در نهایت برای خدمت به انسان‌هاست.»

او سپس با یادآوری جمله‌ای از آلبرت انیشتین افزود:
«آموزش یک تخصص کافی نیست؛ باید ارزش‌های اخلاقی و انسانی را نیز در خود پرورش دهیم.»