حاز على جائزة نوبل لعام 2013 ثلاثة من العلماء الذين اكتشفوا كيف تُنظّم الخلية نظام النقل الخاص بها. كل خلية تعّد مصنع ينتج و يصدّر العديد من الجزيئات. يجب المحافظة على حركة هذه الجزيئات من و إلى الخلية عن طريق نظام فعال، يضمن وصول هذه الجزيئات إلى وجهتها الصحيحة في الوقت المناسب. حويصلات مصغّرة تشبه الفقاعات، و محاطة بالأغشية، تنقل الجزيئات بين العضيات أو إلى الغشاء الخارجي للخلية. هذا الأمر ذو أهمية كبرى، إذ أنه يلعب دورا محوريًا في نقل الإشارات العصبية، و كذلك الهرمونات التي تأثر على وظائف الأعضاء.
في سبعينيات القرن الماضي، قرر راندي شيكمن دراسة الأسس الوراثية لنظام النقل الخلويّ، مستخدما الخميرة كنموذج. عن طريق فحوص وراثية طوّرها، حدد شيكمان خلايا الخميرة ذات آليات النقل المعيبة، و اكتشف ثلاث فئات من الجينات (23 جين) تتحكم بجوانب مختلفة من نظام النقل الخلوي، مما قدم رؤى جديدة عن آليات تنظيم نقل الحويصلات في الخلية.
في الثمانينيات و التسعينات، اكتشف جيمس روثمان مركّب بروتيني مسؤول عن اندماج أغشية الحويصلات الحاملة للمواد بغشاء الخلية المستهدفة – خطوة مبدئية لدخول المواد إلى الخلية. إعتمد روثمان في بحثه على طريقة أكثر جرأة، حيث قام ببناء نظام النقل الخلوي في المختبر و دراسة مكوناته.
في عملية الانصهار أو اندماج الأغشية، ترتبط بروتينات على أغشية الحويصلات ببروتينات مقابلة لها على أغشية الخلايا المستهدفة. حقيقة أن هناك العديد من هذه البروتينات، وأنها لا ترتبط إلا بمجموعات محددة – كالقفل و المقتاح، يضمن تسليم حمولتها إلى الموقع الصحيح. نفس المبدأ يعمل داخل الخلية عندما ترتبط حويصلة بغشاء الخلية الخارجي للافراج عن محتوياتها. اتضح بعد ذلك أن الجينات التي اكتشفها شيكمن في الخميرة، ترمز لبروتينات مماثلة لتلك التي حدّدها روثمان في الثدييات، مما كشف عن أصل تطوريّ قديم لنظام النقل. عمل العالمين يشكّل عناصر أساسية من آليات النقل الخلوي.
الناقلات العصبية تخرج من الخلايا عن طريق إندماج حويصلاتها بالغشاء الخارجي للخلايا العصبية، عن طريق الآليات التي اكتشفها روثمان و شكمن. لكن هذه الحويصلات تفرج عن محتوياتها، فقط عند وجود إشارة من الخلية العصبية إلى جيرانها. كان معروفا آنذاك أن أيونات الكالسيوم تشارك في هذه العملية، توماس سودوف بحث عن البروتينات الحساسة للكالسيوم في الخلايا العصبية، و حدّد الآلية الجزيئية التي تستجيب إلى تدفق أيونات الكالسيوم و البروتينات يوجه التي توجه أقرانها المسؤولة عن ربط الحويصلات إلى الغشاء الخارجي للخلية العصبية، مما يؤدي إلى إطلاق الناقلات العصبية.
أوضح اكتشاف سودوف عن كيفية تحقيق الدقة الزمنية، و كيف يمكن إطلاق محتويات الحويصلات بإشارات معيّنة. هذه الاكتشافات لها تأثير كبير على فهمنا لكيفية نقل المواد من و إلى داخل الخلية وخارجها، و بتوقيت محدّد في الكائنات المختلفة من الخميرة إلى الإنسان. الخلل في النقل الخلوي له دور في مجموعة متنوعة من الأمراض بما في ذلك عدد من الاضطرابات العصبية والمناعية، وكذلك مرض السكري. العلماء ثلاثة حازوا في وقت سابق عن نفس الإكتشاف، جائزة لاسكر للبحوث الطبية الأساسية.
ترجمة وإعداد: مصطفى فتحي.
