يشير “الانقلاب الدهني” إلى حركة جزيئات الدهون من طبقة واحدة من غشاء الخلية إلى طبقة أخرى. يُطلق على هذه العملية أيضًا اسم “القلب والحركة” أو “انتقال بين الغشاء”، وتكون هذه العملية عادة بطيئة ومكلفة من الناحية الطاقوية، حيث تتطلب من رأسيات الدهن أن تمر بنواة الهيدروفوبية للغشاء. ومع ذلك، فهي مهمة للحفاظ على وظيفة الغشاء الخلوي بشكل صحيح. بعض البروتينات مثل الفليبراز، والفلوبيراز، والسكرامبليز يعززون الانقلاب الدهني ويحافظون على التوزيع غير المتماثل للدهون بين طبقتي الغشاء المزدوجة.
ما هي الرأسيات المتعددة وتعني بالضبط؟
تُشير “الرأسيات المتعددة” إلى جزء من جزيئات الدهون (الدهون)، حيث تتكون جزيئات الدهون بشكل عام من جزء رأسي (سهل الذوبان في الماء) وجزء ذيلي (صعب الذوبان في الماء).
الرأسيات المتعددة هي الجزء الذي يتفاعل الدهون مع البيئة المائية، وبالتالي تشكل الدهون طبقة مزدوجة بشكل طبيعي. في هذه الهيكلة، تتفاعل الرأسيات المتعددة مع الماء ويتجه الأجزاء الذيلية غير القطبية نحو الداخل وتتجنب التفاعل مع الماء. هذه هي الهيكلة الأساسية للأغشية الحيوية.
ماذا يعني التوزيع غير المتماثل للدهون؟
يُشير “التوزيع غير المتماثل للدهون” إلى الحالة التي تكون فيها جزيئات الدهون (الدهون) غير موزعة بشكل متساوٍ في كلا الجانبين (الطبقتين) لغشاء الخلية في خلية حية.
تتكون الأغشية الخلوية من طبقة مزدوجة من الفوسفوليبيدات، وتحتوي الطبقتين الداخلية والخارجية للغشاء على تركيبة مختلفة من الدهون. يتيح هذا التنوع للغشاء الخلوي أداء وظائف معينة. على سبيل المثال، تحتوي الطبقة الداخلية للغشاء على نسبة عالية من الدهون ذات الشحنة السالبة، مما يسمح بجذب البروتينات ذات الشحنة الإيجابية داخل الخلية.
يتم الحفاظ على هذا التوازن بواسطة بعض البروتينات (الفليبراز والفلوبيراز والسكرامبليز)، والتي تعزز عملية الانقلاب الدهني وتساعد على تحرك الدهون بين الطبقتين.
ما هي العلاقة بين الانقلاب الدهني والفيسيكلات الخارجية (EVs)؟
تعتبر الفيسيكلات الخارجية (extracellular vesicles، EVs) أكياس غشائية صغيرة تفرزها الخلايا وتلعب دورًا مهمًا في التواصل بين الخلايا. الانقلاب الدهني للدهون مرتبط بتكوين وإفراز هذه الEVs.
خاصةً خلال عملية الوفاة البرمجية (الخلايا الذاتية الدمار)، يحدث الانقلاب الدهني لبعض الدهون مثل الفوسفاتيديل سيرين من الداخل إلى الخارج من غشاء الخلية. وبذلك، يشير ذلك إلى الخلايا التي تخضع لعملية الوفاة. يظهر بعض هذه الدهون أيضًا على سطح EVs التي تشكل خلال عملية الوفاة البرمجية.
بالإضافة إلى ذلك، يلعب التحول في التوزيع الغير متماثل للدهون دورًا هامًا في تكوين وإفراز EVs. يتم الاحتفاظ بهذا التوزيع بواسطة طيف من البروتينات (الفليبراز والفلوبيراز والسكرامبليز)، والتي تعزز عملية الانقلاب الدهني وتساعد على تحرك الدهون بين الطبقتين. وبالتالي، يرتبط الانقلاب الدهني للدهون وتكوين EVs ارتباطًا وثيقًا.
لماذا يعتبر التوازن غير المتماثل مهمًا؟
يُعتبر التوازن غير المتماثل للدهون في غشاء الخلية مهمًا لدعم الوظائف الحيوية الحيوية التالية:
- خصائص الغشاء الفيزيائية: يحدد التوزيع غير المتماثل للدهون خصائص الغشاء الفيزيائية (الانسيابية والتوتر والانحناء وما إلى ذلك). تلك الخصائص هامة للسماح بوظيفة الغشاء الخلوي بشكل صحيح.
- إشارات الخلية: يلعب التوازن غير المتماثل للدهون دورًا هامًا في إشارات النقل بين الداخل والخارج من الخلية. على سبيل المثال، يقوم الف وسفاتيديل سيرين الدهون بالتحرك من داخل الغشاء إلى الخارج خلال عملية الوفاة البرمجية وتكوين سطح EVs للإشارة إلى أن الخلية ماتت.
- شكل الخلية وحركتها: يلعب التوازن غير المتماثل للدهون دورًا في الحفاظ على شكل الخلية وتحركها.
- النقل والاستيعاب: يتم امتصاص مواد مغذية وجزيئات إشارة معينة داخل الخلية عبر الدهون المحددة. يعمل التوازن غير المتماثل للدهون على ضبط هذه العملية.
من أجل هذه الأسباب، فإن تعددية الدهون في غشاء الخلية مهمة للغاية للحفاظ على وظائفها البيولوجية.
هل يحدث انقلاب الفوسفاتيديل سيرين (PS) دائمًا عند إطلاق EVs؟
تعتبر عملية انقلاب الفوسفاتيديل سيرين (PS)، أي تحركها من الجهة الداخلية إلى الجهة الخارجية (تعكس الفتح)، شائعة في بعض الحالات، خاصةً في سياق عملية البرمجة الخلوية (الابتلاع المبرمج)، ولكن هذا لا ينطبق على جميع إطلاق جرابات الفوسفوليبيد الخارجية (EVs).
تعتمد عملية تكوين وإطلاق EVs بشكل كبير على نوع الخلية وحالتها والبيئة المحيطة بها. تُعتبر بعض EVs (بخاصة تلك المرتبطة بعملية الابتلاع المبرمج) مميزة بظهور PS على الجانب الخارجي لغشاء الخلية. ومع ذلك، فإن العديد من EVs الأخرى، وبشكل خاص أنواع EVs المعروفة باسم الإكسوسومات (exosomes)، لا تحتاج إلى هذا الظهور الخارجي للـ PS.
لذلك، يرتبط انقلاب الفوسفاتيديل سيرين (PS) بشكل كبير بإطلاق EVs، ولكنه لا يحدث بالضرورة في جميع إطلاق EVs.
هل هناك علاقة بين إطلاق الإكسوسومات (exosomes) والانقلاب الدهني؟
تعتبر الإكسوسومات (exosomes) نوعًا معينًا من EVs التي تنطلق من هيكل يسمى الجسيم ات متعددة الأكياس (MVB) داخل الخلية. ينشأ MVB من هيكل داخلي في الخلية يُعرف باسم الاندوسوم (endosome)، ويحتوي على فقاعات صغيرة تتحول فيما بعد إلى الإكسوسومات. عندما يتحد الـ MVB مع غشاء الخلية، يتم إطلاق هذه الفقاعات الصغيرة كإكسوسومات إلى الخارج.
يشير انقلاب الدهون إلى حركة معينة للدهون من طبقة واحدة من غشاء الخلية إلى طبقة أخرى. ونتيجة لذلك، ينشأ عدم تماثل الدهون، مما يؤثر على الخصائص الفيزيائية لغشاء الخلية ونقل الإشارات داخل الخلية.
لا يزال غير واضح بشكل كامل ما إذا كان انقلاب الدهون يشارك بشكل مباشر في إطلاق الإكسوسومات أم لا. ومع ذلك، فإن عدم تماثل الدهون قد يؤثر بشكل غير مباشر على اندماج غشاء الـ MVB مع غشاء الخلية وإطلاق الإكسوسومات عن طريق التحكم في منحنى غشاء الخلية للـ MVB، وقد يوجد إشارات تنشأ نتيجة لانقلاب الدهون وتؤثر على إطلاق الإكسوسومات.
ما هي الإشارات المرتبطة بالانقلاب وإطلاق الإكسوسومات؟
لا يزال لم يتم توضيح الإشارات المحددة المرتبطة بانقلاب الدهون وإطلاق الإكسوسومات بشكل كامل، ولكن هناك بعض الاحتمالات المطروحة.
- انقلاب الفوسفاتيديل سيري ن (PS): يوجد الـ PS عادة في الطبقة الداخلية لغشاء الخلية، ولكنه ينتقل إلى الطبقة الخارجية في بعض الحالات المحددة مثل عملية الابتلاع المبرمج أو التنشيط. يمكن أن يعمل هذا كإشارة “اصطحبني” (eat-me)، مما يمكن أن يؤدي إلى إطلاق الإكسوسومات.
- إشارات بروتينية وساطة: يمكن أن ينظم بعض البروتينات المعينة (مثل القابضة والعابثة) انقلاب الدهون، مما يؤثر على تكوين وإطلاق الإكسوسومات.
- تفعيل مسارات الإشارة: يؤدي العديد من المحفزات البيولوجية مثل الإجهاد الخلوي والالتهاب والتنشيط إلى تنشيط مسارات الإشارة الداخلية في الخلية. يمكن أن تنظم هذه الإشارات إعادة توزيع الدهون (بما في ذلك الانقلاب) وتعزيز تكوين وإطلاق الإكسوسومات. على سبيل المثال، تنظم بعض الجزيئات المحددة مثل عائلة GTPase من عائلة Rho والكومبيناز وعائلة Rab إطلاق الإكسوسومات.
- إشارات الكالسيوم: يعد أيون الكالسيوم محفزًا مهمًا في تنظيم العديد من العمليات الخلوية، وتغير مستوى الكالسيوم قد يؤثر على انقلاب الدهون وإطلاق الإكسوسومات.
- نظرًا لتأثيرها على الخصائص الفيزيائية لغشاء الخلية وحالة الخلية والبيئة الداخلية والخارجية للخلية، يُعتقد أن هذه الإشارات تشارك بشكل غير مباشر في إط لاق الإكسوسومات. ومع ذلك، لا يزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم التفاصيل المحددة لهذه العمليات.
