دانشمندان اطلس پروتئینی میتوکندری را با دقت بالا ترسیم کردند

دانشمندان با دقتی بی‌سابقه، اطلس پروتئینی میتوکندری را برای ۶ گونه زیستی در سراسر درخت حیات یوکاریوت‌ها ترسیم کردند. ۹ مقاله‌ای که اخیراً در نشریه‌های Cell، Cell Press Blue، Molecular Cell و Current Biology منتشر شده‌اند، از وجود ده‌ها پروتئین پرده برمی‌دارند که در بدن انسان یافت نمی‌شوند اما در انگل‌ها—از جمله برخی عوامل ایجاد مالاریا و بیماری خواب—به‌وفور وجود دارند. این یافته‌ها می‌تواند به دانشمندان در دستیابی به روش‌های درمانی نوین برای این بیماری‌ها کمک کند. علاوه بر این، پژوهش یادشده به مناقشه دیرینه درباره خاستگاه میتوکندری نیز دامن زده است. فهرست جدید پروتئین‌ها تصویری پویا از میتوکندری را به نمایش می‌گذارد و فراتر از دانسته‌های پیشین درباره انسان و مخمر می‌رود. منبع تصویر: Keele University در بریتانیا میتوکندری، «موتورخانه انرژی» سلول‌های یوکاریوتی، دارای DNA اختصاصی و کوچک خود است که با DNA موجود در هسته سلول تفاوت دارد. با این حال، هم DNA میتوکندری و هم DNA هسته‌ای، پروتئین‌های سازنده این اندامک را کدگذاری می‌کنند. Vamsi Mootha، زیست‌شناس میتوکندری در Howard Hughes Medical Institute در ایالات متحده، اشاره می‌کند که بیشتر داده‌های کنونی درباره میتوکندری از بررسی‌های انجام‌شده روی انسان و مخمر به دست آمده است. Mootha هدایت پروژه تدوین فهرست «پروتئوم میتوکندری» را بر عهده داشته است. این تیم پژوهشی اکنون با تحلیل پروتئین‌های میتوکندریایی در شاخه‌های گوناگون یوکاریوت‌ها، پروتئین‌های بیشتری را شناسایی کرده است که احتمالاً به مسیرهای مولکولیِ تاکنون بررسی‌نشده اشاره دارند. Mootha و همکارانش پروتئوم چندین انگل را بررسی کردند؛ از جمله ژیاردیا که سالانه حدود ۲۸۰ میلیون نفر را در سراسر جهان مبتلا کرده و به بیماری‌های گوارشی و اسهال منجر می‌شود. Pavel Dolezal، زیست‌شناس سلولی در Charles University در شهر پراگِ جمهوری چک، می‌گوید ژیاردیا اندامک‌های بسیار کوچکی شبیه به میتوکندری دارد و از آنجا که در روده سایر جانداران و در محیطی فاقد اکسیژن زندگی می‌کند، مطالعه آن دشوار است. تیم پژوهشی در مجموع ۵۹ نوع پروتئین میتوکندریایی را در ژیاردیا شناسایی کرد که ۳۲ مورد از آن‌ها پیش‌تر برای دانشمندان شناخته‌شده بودند و ۲۷ مورد دیگر به‌تازگی کشف شده‌اند. Dolezal اشاره می‌کند که عملکرد ۳۴ نوع از این پروتئین‌ها هنوز مشخص نیست؛ امری که نشان می‌دهد مسیرهای متابولیکی کاملاً جدیدی وجود دارد که تاکنون نادیده گرفته شده‌اند و شناختی از آن‌ها در دست نیست. پژوهشگران با تلفیق پروتئوم میتوکندریایی ۵ انگل تک‌سلولی و ۱ گیاه با پروتئوم شناخته‌شده میتوکندری انسان و مخمر، مجموعه‌ای شامل ۸ هزار و ۶۱۹ پروتئین میتوکندریایی تدوین کردند. این پروتئین‌ها ذیل ۳ هزار و ۱۹۹ خانواده دسته‌بندی می‌شوند که حدود ۴۳ درصد از این خانواده‌ها هنوز در پایگاه داده جامع پروتئینی Pfam ثبت نشده‌اند. علاوه بر این، ۳۳ خانواده پروتئینی شناسایی شد که در پاتوژن‌های یوکاریوتی حضور دارند اما در انسان غایب هستند. به گفته Mootha، این پروتئین‌ها می‌توانند اهداف دارویی ایده‌آلی برای درمان دقیق و هدفمند باشند، چرا که داروها می‌توانند بدون آسیب رساندن به پروتئین‌های انسانی، منحصراً پروتئین انگل را هدف قرار دهند. پژوهشگران هم‌نظرند که میتوکندری حدود ۲ میلیارد سال پیش پدید آمد؛ زمانی که یک باکتری توسط سلولی از باستانیان (آرکیاها) بلعیده شد و رابطه‌ای همزیستانه و متقابلاً سودمند، موسوم به درون‌همزیستی، میان آن‌ها شکل گرفت. این باکتری بعدها به میتوکندری تکامل یافت و توانست برای سلول میزبان انرژی تأمین کند. با این حال، هنوز پاسخی قطعی برای این پرسش وجود ندارد که آیا میتوکندری در مراحل آغازین فرآیند تکامل یوکاریوت‌ها ظاهر شده یا در مراحل پایانی آن. برای پاسخ به این معما، Mootha و همکارانش تبار پروتئوم میتوکندریایی یوکاریوت‌ها را بر روی یک درخت فیلوژنتیک (نمودار شاخه‌ای روابط تکاملی میان گونه‌ها) نگاشتند. این تیم با بهره‌گیری از مدل‌های هوش مصنوعی، ژنوم‌های شناخته‌شده ۲۰۳ گونه یوکاریوت را ارزیابی و پیش‌بینی کرد که کدام‌یک از پروتئین‌های کدگذاری‌شده آن‌ها، میتوکندریایی هستند. آنان از این طریق موفق به شناسایی ۱ هزار و ۴۲۰ خانواده پروتئینی شدند که در هیچ‌یک از پایگاه‌های داده پیشین ثبت نشده بود. Mootha می‌گوید: «با تکیه بر این مجموعه داده گسترده‌تر، توانستیم تحلیل فیلوژنتیک انجام دهیم و بازسازی کنیم که پروتئوم میتوکندریایی آخرین نیای مشترک یوکاریوت‌ها احتمالاً چه ساختاری داشته است.» او می‌افزاید این مطالعه نشان می‌دهد که میتوکندری ساختاری بسیار پیچیده و توانمندی‌های متابولیکی متنوعی، از جمله سوخت‌وساز هوازی و بی‌هوازی، داشته است. Nick Lane، بیوشیمی‌دان تکاملی در University College London در بریتانیا، اظهار داشت: «این بررسی، اعتبارسنجی ارزنده‌ای برای پژوهش‌های پیشین در زمینه تبار مشترک به شمار می‌رود.» به گفته Mootha، تحلیل فیلوژنتیک انجام‌شده از این فرضیه پشتیبانی می‌کند که میتوکندری در مراحل پایانی تکامل یوکاریوت‌ها پدید آمده است؛ چرا که روی درخت فیلوژنتیک، تبارهای مربوط به سایر بخش‌های سلول ابتدا شاخه‌های بلندی را طی کرده‌اند و پروتئوم میتوکندری پس از آن ظاهر شده است. با این حال، Lane یادآور می‌شود که شاخه‌های بلند در درخت فیلوژنتیک، علاوه بر طولانی بودن چرخه تکامل، می‌تواند نشانه شتاب و سرعت بالای روند فرگشت نیز باشد. Dolezal نیز بر این باور است که شاید انسان هرگز نتواند با قطعیت دریابد که میتوکندری دقیقاً در چه مقطعی از تاریخ زمین پدیدار شده است. اطلاعات مقاله‌های مرتبط: https://doi.org/10.1016/j.cub.2026.07.074 https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.08.029 https://doi.org/10.1016/j.cpblue.2026.100125 https://doi.org/10.1016/j.molcel.2026.08.031