تار تنیدن عنکبوت، الهام‌بخش پژوهشگران برای درمان آلزایمر شد

وب سایت کانورسیشن در مقاله‌ای به تحقیقی جدید پرداخته که در آن پژوهشگران با الهام از تار تنیدن عنکبوت، به درمان بیماری‌های زوال عصبی در انسان، از جمله آلزایمر امید پیدا کرده‌اند.

واقعا باید به حال عنکبوت غبطه خورد! فکر کنید بتوانید با تنیدن تار از این‌سو به آن‌سو تاب بخورید و هر وقت نیاز به استراحت داشتید، روی تار‌هایی با آن جنس مرغوب که مثل یک ننوی محکم و بادوام است دراز بکشید!

اما خصوصیات شگفتی‌آور تار عنکبوت فقط به این تصورات زیبا خلاصه نمی‌شود بلکه باعث شده دانشمندان دهه‌ها روی اسرار آن متمرکز باشند.

اگر محققان بتوانند اسرار این چنین تار تنیدن ماهرانه عنکبوت را پیدا کنند، می‌توانند تار‌هایی مصنوعی تولید کنند که به کار طیفی از تحقیقات پرشکی بیاید. مثلا، تار مصنوعی می‌تواند اعصابی که مغزمان را به عملکرد دست و پایمان مرتبط می‌کند، بازسازی کرده یا مولکول‌های دارو را مستقیما به سلول‌ها برسانند.

تار عنکبوت از پروتئینی به نام «اسپیدروئین» درست می‌شود که عنکبوت آن را در غده‌ای در شکمش ذخیره می‌کند. برای تنیدن رشته‌های مختلف، انواع مختلف اسپیدروئین وجود دارد که عنکبوت همه آن‌ها را مثل مایعی با جنسی مثل قطره روغن، در شکمش انباشته می‌کند.

اما یکی از سوالاتی که همچنان ذهن دانشمندان را درگیر کرده این است که عنکبوت چطور این مایع روغن‌مانند را به تار تبدیل می‌کند؟

تار تنیدن عنکبوت

ترفندی که عنکبوت به کار می‌بندد تا با آن فرز و چابک تار بتند، می‌تواند به محققان در ساخت یک تار مصنوعی کمک کند یا حتی سرآغاز پیدا کردن راهی نو برای فرآیند تار تنیدن باشد.

یک سرنخ اصلی از اینکه عنکبوت چطور قطرات را به تار و پود تبدیل می‌کند، در یک تحقیق درباره بیماری آلزایمر و پارکینسون در انسان پیدا شد.

در این پژوهش مشخص شد پروتئین‌هایی مانند «آلفا-سینوکلئین» و «تاو» که در به وجود آمدن بیماری آلزایمر دخالت دارند، در داخل سلول‌های بدن انسان، شبیه قطرات کوچک روغن‌مانند هستند.

تاو، پروتئینی است که وظیفه پایداری و تثبیت ساختار سلول‌های عصبی (نورون‌ها) را در مغز دارد.

این ساختار داخلی، شکلی مانند لوله، موسوم به ریزلوله دارد که مواد مغذی و دیگر مواد حیاتی با عبور از آن، به قسمت‌های مختلف نورون می‌رسند.

اما در بیماری آلزایمر، نوعی غیرطبیعی از پروتئین تاو در سلول انباشته می‌شود که خود را به نمونه‌های عادی آویزان می‌کند و باعث می‌شود رشته‌ها تبدیل به کلاف شوند.

آلفا-سینوکلئین هم در سلول‌های عصبی تولیدکننده دوپامین به تعداد زیادی وجود دارد و جالب اینکه اشکال غیرطبیعی آن نیز با بیماری پارکینسون مرتبط است.

اگر این رشته‌های پروتئینی در بدن انسان، مانند رشته‌های ماکارونی در یک بشقاب درهم بپیچند، به قطرات پروتئینی روغن‌مانندی تبدیل می‌شوند.

در ابتدا، این پروتئین‌های درهم‌تنیده مانند اسپیدروئین، منعطف هستند و کش می‌آیند، اما اگر پروتئین‌ها در هم گره خورده باقی بمانند، به هم می‌چسبند و در نتیجه شکلشان تغییر کرده و مانند یک کلاف، با تار و پودی سخت و غیرقابل انعطاف می‌شوند.

این نوع از درهم‌تنیدگی برای سلول انسان سمی است و مشابه آن در بیماری‌های زوال عصبی مانند آلزایمر اتفاق می‌افتد.

با این حال اسپیدروئین هم می‌تواند قطراتی تشکیل دهد؛ آگاهی از چنین موردی بود که پژوهشگران را بر آن داشت تا ببینند آیا همان سازوکاری که سبب ایجاد بیماری‌های زوال عصبی در انسان می‌شود، می‌تواند کاری کند که عنکبوت، اسپیدروئین مایع را به تار و پود سخت تبدیل کند یا نه؟

عنکبوت‌ها پنبه را رشته می‌کنند

با تمام این مشاهدات، محققان همچنان به پژوهش بیشتری برای فهم اینکه این قطرات پروتئین چطور به کار تار تنیدن عنکبوت می‌آید نیاز داشتند.

تحقیقات پیشین نشان داده بود که ساختار اسپیدروئین متشکل از بخش‌های مختلفی است که کارکرد‌های متفاوتی دارند.

پژوهشگران دریافتند که دُم پروتئین اسپیدروئین، موسوم به پایانه سی، می‌تواند در تلاقی با اسید، به تار و پود تبدیل شود. پس پروتئین اسپیدروئینی تولید کردند که فقط پایانه سی داشت تا ببینند آیا می‌توان با آن تار و پود به وجود آورد؟

محققان برای تبدیل پروتئین‌ها به قطره از فسفات استفاده کردند، اما پروتئین‌ها فورا به رشته‌های سخت تبدیل شدند. گرچه وقتی بدون تبدیل آن به قطره، اسید را به رشته‌های پروتئینی اضافه کردند، شکل گرفتن تار بسیار بیشتر طول کشید. اتفاقی که درست هم به نظر می‌رسید.

چون مولکول‌های اسپیدروئین باید بتوانند هنگام شکل گرفتن تار یکدیگر را پیدا کنند، درهم تنیدن اسپیدروئین مانند رشته‌های اسپاگتی، باعث می‌شود کلاف خیلی سریع به رشته تبدیل شود.

چنین یافته‌ای نشان می‌دهد راز تار تنیدن تند و سریع عنکبوت و بستن تار بادوام و محکم او چیست. همچنین ثابت می‌کند که طبیعت هم دقیقا همان سازوکار را به کار می‌گیرد تا پروتئین‌های موجود در مغز را سمی ساخته یا یکی از شگفتی‌آورترین ساختار‌های آن‌ها را بنا کند.

پژوهشگران امیدوارند شباهت غریب بین تار تنیدن عنکبوت و به وجود آمدن رشته‌های سمی در سلول بدن انسان، روزی راه‌گشای کشف راه درمان بیماری‌های زوال عصبی از جمله آلزایمر شود. در این صورت آن‌ها می‌توانند از تحقیقات خود برای جلوگیری از در هم گره خوردن پروتئین‌ها در بدن انسان و تبدیل شدنشان به رشته‌هایی سمی برای سلول‌ها استفاده کنند.

اگر عنکبوت‌ها خوب بلدند چطور پروتئین چسبناک خود را مهار کنند، ما انسان‌ها هم قاعدتا باید بتوانیم!