الحجاب الانتهابي (الريتكولوم البلازمي، ER) هو جزء من الهيكل الغشائي الموجود داخل الخلية ويؤدي وظيفة أساسية في الخلية. يمتد حول النواة الخلوية ويشكل هيكلًا شبكيًا معقدًا. يتم تقسيم الحجاب الانتهابي إلى نوعين رئيسيين: الحجاب الانتهابي الخشن والحجاب الانتهابي الناعم.
يُطلق على الحجاب الانتهابي الخشن (Rough Endoplasmic Reticulum، RER) هذا الاسم بسبب المظهر الخشن الذي يتميز به، حيث يحتوي على هياكل تقوم بتركيب البروتينات المعروفة باسم الرايبوسومات على سطحه. وظيفة الحجاب الانتهابي الخشن الرئيسية هي طي البروتينات الجديدة المصنعة وتعديلها وإرسالها إلى المواقع المناسبة داخل الخلية.
من ناحية أخرى، الحجاب الانتهابي الناعم (Smooth Endoplasmic Reticulum، SER) لا يحتوي على رايبوسومات وله مظهر ناعم. وظيفة الحجاب الانتهابي الناعم الرئيسية هي تصنيع الدهون والستيرويدات وأيض السكريات وتعديل السموم.
يؤدي الحجاب الانتهابي وظيفة مركزية في تصنيع البروتينات وأيض الدهون ويساهم في صيانة الخلية ووظائفها عبر هذه العمليات. يعمل الحجاب الانتهابي أيضًا كجزء من استجابة الخلية للضغوط ويحمل آلية للكشف عن البروتينات غير المطوية بشكل صحيح وإصلاحها. تلعب استجابة الحجاب الانتهابي لهذه الضغ وط دورًا حيويًا في الحفاظ على توازن بقاء الخلية وموتها.
الرايبوسومات هي هياكل صغيرة موجودة في داخل خلايا الكائنات الحية وتؤدي دورًا حاسمًا في إنتاج البروتينات، أو بمعنى آخر في عملية الترجمة. تلعب الرايبوسومات دورًا هامًا في التعبير عن المعلومات الجينية الأساسية من خلال عملية النسخ من الحمض النووي الريبوزي (RNA) وقراءتها في الرايبوسومات لترجمتها إلى بروتينات.
تتكون الرايبوسومات من وحدتين فرعيتين، وحدة فرعية كبيرة ووحدة فرعية صغيرة، وتتألف من RNA الرايبوسومي (rRNA) والبروتينات الرايبوسومية. عند انضمام الوحدتين الفرعيتين معًا، تتكون الرايبوسومة الكاملة وتبدأ في العمل.
يتم تنفيذ عملية ترجمة البروتينات بواسطة الرايبوسومات على النحو التالي:
- يتم ربط الرسول النووي (mRNA) بوحدة الرايبوسوم الصغيرة.
- بعد التعرف على تسلسل معين على الـmRNA (بداية الترميز)، ينضم الوحدة الفرعية الكبيرة وتتشكل الرايبوسومة الكاملة.
- يقوم الرايبوسومة بقراءة الـmRNA وترجمة كل ك ودون (ثلاث نوكليوتيدات على الـmRNA) إلى حمض أميني مقابل. تقوم جزيئات RNA النقلية النشطة (tRNA) بالقيام بالترجمة.
- عند انتهاء الترجمة، يتم تحرير البروتين الحديث التخليق من الرايبوسومة ويؤدي دوره البيولوجي فيما بعد.
توجد الرايبوسومات في أماكن مختلفة داخل الخلية، بعضها يطفو بحرية في السيتوبلازما، والبعض الآخر يترابط بسطح الحجاب الانتهابي الخشن أو الميتوكوندريا، وتختلف مواقعها اعتمادًا على نوع البروتينات التي تقوم الرايبوسومات بترجمتها ومصيرها بعد ذلك.
الجهاز الغولجي
الجهاز الغولجي (Golgi apparatus) هو جزء من الهيكل الغشائي داخل الخلية وهو الموقع الرئيسي لتعديل وتصنيف وتغليف البروتينات والدهون الحديثة التخليق. تم تسمية هذا الهيكل باسم العالم الإيطالي كاميلو غولجي.
يتكون الجهاز الغولجي من سلسلة من الهياكل المسطحة والمستدقة (البلاعم الغولجي) والتي تتراكب لتشكل الجهاز الغولجي بأكمله. يحتوي الجهاز الغولجي على وجهين رئيسيين، وجه cis (الوجه القريب) ووجه trans (الوجه الناضج). يعد الوجه cis نقطة الدخول التي يتم من خلالها إرسال البروتينات والدهون الجديدة التخليق من الحج اب الانتهابي إلى الجهاز الغولجي. أما الوجه trans فهو نقطة الخروج التي يتم من خلالها إرسال المواد إلى أجزاء الخلية الأخرى أو إلى السطح الخلوي أو خارج الخلية.
الأعمال الرئيسية التي يقوم بها الجهاز الغولجي هي:
- التعديل: يتم تنفيذ تعديلات كيميائية متنوعة (مثل إضافة وتعديل السكريات) على البروتينات والدهون أثناء مرورها في الجهاز الغولجي. تلك التعديلات تؤدي إلى تنظيم وظائف البروتينات والدهون.
- التصنيف: يتم لكل بروتين أو دهون تم تعديلها تحديد الوجه الذي يجب إرسالها إليه. تلك المواد يتم إرسالها إلى أجزاء داخل الخلية (مثل الليزوسومات أو الميتوكوندريا)، أو إلى سطح الخلية، أو إلى خارج الخلية.
- التغليف: يتم تغليف البروتينات والدهون التي يجب إرسالها بغشاء صغير يسمى البلاعم، ويصبح البلاعم وسيلة نقل للبروتينات والدهون.
عبر هذه الوظائف، يسهم الجهاز الغولجي في التحكم في حركة البروتينات داخل الخلية ويؤدي دورًا هامًا في صيانة وظائف الخلية.
تكوين الأجسام الصغيرة (EVs) في الحجاب الانتهابي والجهاز الغولجي
تعتبر الأجسام الصغيرة المفرزة أو الفيزوزومات (Exosomes ) هي هياكل فقاعية صغيرة تحمل معلومات داخل الخلية وتؤدي العديد من الوظائف الحيوية. تساهم هذه الأجسام في التواصل بين الخلايا وتنظيم النمو والتطور والاستجابة المناعية وتقدم معلومات مهمة حول تقدم الأمراض. فيما يلي شرح مفصل حول الهياكل الخلوية الرئيسية التي تشارك في تكوين الأجسام الصغيرة، أي الحجاب الانتهابي والجهاز الغولجي.
أولاً، يتم توليد الإكسوزومات عن طريق مسار معقد داخل الخلية يشمل الحجاب الانتهابي والجهاز الغولجي. يؤدي الحجاب الانتهابي دورًا في طي وتعديل البروتينات المصنوعة حديثًا داخل الخلية وإرسالها إلى المواقع المناسبة. على وجه الخصوص ، يتم إرسال البروتينات من الحجاب الانتهابي إلى الجهاز الغولجي حيث يتم تعديلها بشكل إضافي. يعمل الجهاز الغولجي كموقع للتعديل النهائي للبروتينات وإعدادها للإرسال إلى داخل الخلية أو خارجها.
يبدأ تكوين الإكسوزومات من الحجاب الانتهابي. يتم نقل البروتينات المفرزة والليبوبروتينات من الحجاب الانتهابي إلى الجهاز الغولجي. خلال هذه العملية ، يتم التقاط هذه البروتينات والليبوبروتينات بواسطة أجسام صغيرة داخل الخلية تسمى أجسام الانتهاب الداخلية (Endosomes). يعمل أجسام الانتهاب على نقل المواد إلى أجزاء أخرى من داخل الخلية.
عندما تنضج أجسام الانتهاب ، تتحول إلى هياكل تسمى حجاب الانتهاء المتعدد (MVB). يتم تكوين الفواكه الداخلية العديدة داخل MVB ، والتي تعتبر البادئة للإكسوزومات. تحتوي هذه البادئة على مواد مختلفة مثل البروتينات والليبوبروتينات والحمض النووي الريبوزي (RNA) وغيرها ، والتي يتم نقلها من الخلية إلى الخارج.
ثم يتم نقل MVB إ لى الجهاز الغولجي. يتم تعديل البادئة الخاصة بالإكسوزومات داخل الجهاز الغولجي وتنضج أخيرًا كإكسوزومات نهائية. يتم تنفيذ تعديلات مهمة في شكل ووظيفة الإكسوزومات داخل الجهاز الغولجي. يتضمن ذلك إضافة السكريات وتفسير البروتينات.
عندما ينضج الإكسوزومات في الجهاز الغولجي ، ينتقلون نحو غشاء الخلية ويندمجون به. ونتيجة لذلك ، يتم إطلاق الإكسوزومات إلى الخارج. يسمى هذه العملية إكسوسيتوز وتعتبر وسيلة رئيسية للخلية للتواصل مع البيئة الخارجية.
يعد تكوين وإفراز الإكسوزومات آلية مهمة لتفاعل الخلية مع بيئتها وقد يفتح آفاقًا جديدة في تشخيص وعلاج الأمراض. على سبيل المثال ، يعتبر توصيل الإشارات التي تحملها الإكسوزومات من الخلايا السرطانية والتي تساعد في نموها وانتشارها معروفة. لذا ، من الممكن أن يؤدي فهم تكوين ووظيفة الإكسوزومات إلى فهم أفضل لهذه الحالات المرضية وإيجاد طرق فعالة لعلاجها.
متى يتم احتواء الـ microRNA داخل الإكسوزوم؟
يتم احتواء microRNA (miRNA) داخل الإكسوزوم في مراحل مبكرة من عملية تكوين الإكسوزوم داخل الخلية. على وجه التحديد ، يتم احتواء miRNA في الأجسام الداخلية للان تهاب (Endosomes) في السيتوبلازما أثناء تشكيل الأجسام الداخلية التي تتحول فيما بعد إلى الإكسوزوم.
لا يزال آلية احتواء miRNA في السيتوبلازما داخل الأجسام الداخلية غير مفهومة تمامًا. ومع ذلك ، يشير العديد من الدراسات إلى بعض الاحتمالات.
- بروتين الربط بالحمض النووي الريبوزي (RBPs): قد يقوم بعض بروتينات الربط بالحمض النووي الريبوزي بالارتباط بـ miRNA واحتوائه في الأجسام الداخلية، وبذلك يساعد في احتواء miRNA في الأجسام الداخلية.
- بروتين AGO2 البشري: يعتقد أن بروتين AGO2 البشري يقوم بدور في احتواء miRNA داخل الأجسام الداخلية. يتفاعل AGO2 مع miRNA ويساعد على احتوائه في الأجسام الداخلية.
- مجمع ESCRT (Endosomal Sorting Complex Required for Transport): يشارك هذا المجمع في تكوين الأجسام الداخلية ونضج الإكسوزومات. لا يزال غير واضح كيف يشارك في احتواء miRNA في الأجسام الداخلية ، ولكن تشير بعض الدراسات إلى العلاقة.
تشير هذه الآليات جميعها إلى احتمالية احتواء الـ miRNA في الأجسام الداخلية في الخلية ، ولكن هناك الكثير من التفاصيل والأدوار التي لم تُكشف بعد. البحث ما زال جاريًا حول العلاقة بين الإكسوزومات والـ miRNA ، ومن المتوقع كشف المزيد من التفاصيل والآليات في المست قبل.
تم نشر ورقة بحث مثيرة في عام 2022 ، وأتطلع لتلخيصها قريبًا.
الـ miRNA الذي تم احتواؤه داخل الإكسوزوم يتم وضعه داخل الفواكه الداخلية (Intraluminal Vesicles) داخل MVB عندما ينضج. تكون هذه الفواكه الداخلية هي التي تتحول في النهاية إلى الإكسوزومات النهائية وتُطلق إلى الخارج. وبالتالي ، يتم إطلاق الـ miRNA أيضًا أثناء إطلاق الإكسوزومات إلى الخارج.
يجب الإشارة إلى أن احتواء الـ miRNA داخل الإكسوزوم ليس عشوائيًا ، بل يتم احتواء بعض الـ miRNA بشكل انتقائي داخل الإكسوزومات. لا يزال آلية هذا الاختيار غير مفهوم تمامًا ، ولكن يُعتقد أن هناك عوامل معينة (مثل بعض البروتينات المرتبطة بالحمض النووي الريبوزي) تشارك في هذا الاختيار.
بالتالي ، يتم احتواء الـ miRNA داخل الإكسوزوم في مرحلة تشكيل الأجسام الداخلية ويتم نقله داخل الإكسوزومات وإطلاقه إلى الخارج خلال عملية نضج الإكسوزوم وإطلاقه.
فهم آلية تكوين وإفراز الإكسوزومات ضروري لتح قيق تطبيقات العلاج الخاصة بالإكسوزومات. ومع ذلك ، بسبب الكثير من الجوانب غير المعروفة حتى الآن ، يتطلب المزيد من البحث. سأستمر في متابعة هذا المجال وتحديث المعلومات المتاحة.
