نوبل عامَ 1994.. بروتين التناسقِ والتواصلِ والحياة
Full Transcript
يحتاجُ التناسقُ إلى تواصُل.
فالفِرَقُ التي يتواصلُ بعضُها مع بعضٍ بشكلٍ جيد؛ تعملُ وتحققُ نجاحاتٍ بشكلٍ جيد. وكلما زادَ عددُ الأفرادِ المكوِّنينَ للفريق؛ يحتاجُ التناسقُ إلى وسيلةِ تواصُلٍ فعالة.
تُشبهُ خلايانا الفريق؛ نحنُ نتكونُ منْ آلافِ الملياراتِ منْ تلكَ الوحداتِ الحيويةِ التي يجبُ أنْ تعملَ بتناسُقٍ للسماحِ لنا بأداءِ أنشطتِنا اليوميةِ ومواجهةِ تحدياتِنا الحياتية.
ولأنَّ التناسُقَ يحتاجُ إلى تواصُلٍ فعال؛ فقدْ كانَ للاكتشافِ الذي حقَّقَهُ كلٌّ منْ "ألفريد جيلمان" و"مارتن رودبل" أهميةٌ قصوى في ذلكَ السياق. إذِ اكتشفَ كلاهما عنصرًا بالغَ الأهميةِ في عمليةِ التواصلِ بينَ الخلايا. عنصرًا أُطلقَ عليهِ اسمُ "بروتين G". عنصرًا قادَهما للحصولِ على جائزةِ نوبل للطبِّ عامَ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وأربعةٍ وتسعين.
كانَ معروفًا لبعضِ الوقتِ أنَّ الخلايا تتواصلُ معًا عنْ طريقِ الهرموناتِ وموادِّ الإشارةِ الأخرى، والتي يتمُّ إطلاقُها منَ الغددِ والأعصابِ والأنسجةِ الأخرى.
لكنَّ الكيفيةَ التي تتعاملُ بها الخليةُ معَ هذهِ المعلوماتِ الواردةِ منْ خارجِها؛ وطريقةَ نقلِ الإشاراتِ بينَ الخلايا ظلتْ غيرَ مفهومةٍ إلى حدٍّ كبير.. وقدْ فتحَ اكتشافُ "بروتين G" الطريقَ أمامَ توسُّعِ المعرفةِ الخاصةِ بعمليةِ نقلِ الإشاراتِ بين الخلايا.
وجدَ "جيلمان" و"رودبل" أنَّ بروتينَ G يعملُ كمحولِ إشارة؛ وناقلًا ومعدلًا لها، إذْ لهُ القدرةُ على تنشيطِ أنظمةِ تضخيمٍ خلويةٍ مختلفة. يتلقَّى ذلكَ البروتينُ إشارةً منْ خارجِ الخلية؛ ويُدمجُها بداخلِها. وبالتالي؛ يتحكمُ في عملياتِ الحياةِ الأساسيةِ في الخلايا.
يُمكنُ أنْ تؤديَ الاضطراباتُ في وظيفةِ ذلكَ البروتين؛ أوِ التغيراتُ المحددةُ وراثيًّا في تكوينِها؛ إلى مجموعةٍ كبيرةٍ منَ الأمراض؛ تشملُ اضطراباتِ وأورامِ الغددِ الصماءِ الوراثية. علاوةً على ذلك، قدْ يعتمدُ بعضُ أعراضِ الأمراضِ الشائعةِ مثلَ السكريِّ أوْ إدمانِ الكحول على التحويلِ المتغيرِ للإشاراتِ عبرَ بروتين G.
وُلدَ ألفريد جيلمان في أولِ يوليو عامَ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وواحدٍ وأربعينَ في كونيتيكت بالولاياتِ المتحدةِ الأمريكية. كانَ والدُه، ألفريد زاك جيلمان، صيدلانيًّا، اشتهرَ بريادتِه في ابتكارِ تقنياتِ العلاجِ الكيميائيِّ باستخدامِ خردلِ النيتروجين. كانَ والدُه مُحبًّا للموسيقى ويستطيعُ العزفَ على أيّ آلةٍ موسيقيةٍ تقريبًا. وكانتْ والدتُه، مابيل شميدت جيلمان، عازفةَ بيانو ممتازةً وأيضًا معلمةَ بيانو. كانَ لديهِ أختٌ كبرى، جوانا جيلمان. عاشتِ العائلةُ في وايت بلينز، وهيَ مقاطعةٌ ثريةٌ في الضواحي شمالَ مدينةِ نيويورك. بدأَ جيلمان تعليمَه في مدرسةٍ ابتدائيةٍ محليةٍ في وايت بلينز. في وقتٍ لاحقٍ في عامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وخمسةٍ وخمسين، تمَّ إرسالُه إلى مدرسةِ تافت الشهيرةِ وهناكَ أكملَ الصفوفَ منَ العاشرِ إلى الثاني عشَر.
يقولُ "جيلمان" إنَّهُ أحبَّ الموسيقى تأثرًا بوالدتِه وجدِّه الذي كانَ عازفَ ترومبون محترفًا: على الرغمِ منْ هذا الإرثِ، انتهتْ مسيرتي الموسيقيةُ بعدَ بضعِ سنواتٍ منَ الأداءِ المتواضعِ معَ فرقةِ جامعةِ ييل للحفلاتِ الموسيقيةِ خلالَ أيامي في الكلية، كما يقول.
في عامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وواحدٍ وثلاثين؛ وقبلَ ولادةِ "ألفريد جيلمان" بعَشرِ سنواتٍ كاملة؛ حصلَ والدُه على درجةِ الدكتوراةِ في الكيمياءِ الفسيولوجيةِ منْ جامعةِ ييل عامَ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وواحدٍ وثلاثينَ وانضمَّ بعدَ ذلكَ إلى هيئةِ التدريسِ بقسمِ الصيدلةِ في كليةِ الطبِّ بجامعةِ ييل. قامَ والدُه بتأليفِ مرجعٍ رئيسيٍّ لعلمِ الأدويةِ، كانَ الكتابُ ثمرةَ تعاوُنٍ بينَ والدِه والطبيبِ الشابِّ "لويس جودمان". نُشرَ ذلكَ المرجعُ لأولِ مرةٍ عامَ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وواحدٍ وأربعينَ تحتَ اسمِ "دليلِ جودمان وجيلمان في الأساسِ الدوائيِّ للعلاجات". في العامِ نفسِه استقبلَ "جيلمان" مولودَه؛ فقررَ أنْ يُطلقَ عليهِ اسمَ ذلكَ الدليلِ "ألفريد جودمان جيلمان".. يقولُ عالمُنا عنْ تلكَ المصادفة: ربما حُددَ مصيري منذُ ذلكَ اليوم؛ ربَّما أكونُ الشخصَ الوحيدَ على الإطلاقِ الذي سُمِّيَ باسمِ كتابٍ نصِّي.
في شبابِه المبكر؛ خرجَ "جيلمان" في كثيرٍ منَ الرحلاتِ المثيرةِ معَ والدِه وأختِه جوانا لزيارةِ المتاحف، ولا سيما قبةِ هايدن السماوية. في أوائلِ الخمسينياتِ منَ القرنِ الماضي، حجزَ رحلةً إلى القمرِ وكانَ متأكدًا تمامًا منْ أنَّه يريدُ أنْ يُصبحَ عالِمَ فلَك. ثمَّ أدركَ أنَّ علماءَ الفلكِ لا يسافرونَ للنجومِ فبدتْ لهُ دراسةُ البيولوجيا أكثرَ جاذبية.
كانَ حبُّه للبيولوجيا مدفوعًا بشكلٍ واضحٍ برحلاتِه إلى مختبرِ والدِه. حيثُ تمكَّنَ منْ مشاهدةِ التجاربِ وشاركَ في العروضِ الدوائيةِ المفصلةِ التي أعدَّها والدُه لطلابِ الطب. لذا؛ وعندَ تخرُّجِه منَ المدرسة، التحقَ جيلمان بجامعةِ ييل للحصولِ على درجةِ البكالوريوس. ومنها حصلَ على درجةِ البكالوريوس في العلومِ سنَةَ ألفٍ وتِسعِمئةٍ واثنينِ وستين، ثمَّ التحقَ بدراساتِ الدكتوراةِ في مدرسةِ الطبِّ بجامعةِ كيس وسترن ريسرف في كليفلاند بولايةِ أوهايو.
سعى "جيلمان" للدراسةِ على يدِ "إيرل سوثرلند" الحائزِ جائزةَ نوبل، إلا أنَّهُ تركَ الجامعة؛ فأشرفَ تلميذُه "ثيودور رال" عليه.
بعدَ فترةٍ وجيزةٍ منْ حصولِه على درجةِ الماجستير والدكتوراةِ التحقَ "جيلمان" بالمعهدِ الوطنيِّ للعلومِ الطبيةِ العامةِ منْ خلالِ برنامجِ التدريبِ المساعدِ لأبحاثِ علمِ الأدويةِ لعملِه بعدَ الدكتوراة. وهناكَ عمِلَ على استكشافِ المحاورِ العصبيةِ في خلايا الأورامِ الأروميةِ السرطانية. وجدَ جيلمان العملَ غيرَ مثيرٍ للاهتمامِ على الإطلاق. لذلكَ، بدأَ العملَ على تقنيةٍ جديدةٍ لدراسةِ البروتينات؛ لينشرَ ورقةً علميةً مهمةً في عامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وواحدٍ وسبعينَ عنِ اختبارٍ كيميائيٍّ بسيطٍ يُمكنُ أنْ يكشفَ الطريقةَ التي يعملُ بها ناقلٌ خلويٌّ مهمٌّ يُسمى أحادي فوسفات الأدينوزين الدوري.
جعلَه العملُ مشهورًا جدًّا ، وفي عامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وواحدٍ وسبعين، تمَّ تعيينُه أستاذًا مساعدًا في علمِ الأدويةِ في كليةِ الطب، بجامعةِ فيرجينيا. وهناكَ، بدأَ في التحقيقِ في كيفيةِ انتقالِ الإشاراتِ الكيميائيةِ منَ الخارجِ إلى داخلِ الخلية، وهيَ طريقةٌ تُعرفُ باسمِ التنبيغ.
بحلولِ ذلكَ الوقت، أثبتَ "مارتن رودبل" -الفائزُ المشاركُ في الجائزةِ نفسِها - أنَّ أحاديَّ فوسفاتِ الأدينوزين الدوريَّ يتمُّ تنشيطُه عندما يتمُّ تحريرُ جزيءٍ في الخليةِ يُسمى غوانوزين ثلاثيَّ الفوسفات أو (GTP) منْ غشاءِ الخلية. ومعَ ذلكَ، لمْ يعرف "رودبل" بعدُ كيفَ تمَّ إنتاجُ جزيئاتِ GTP.
وُلدَ "مارتن رودبل" في أولِ ديسمبر عامَ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وخمسةٍ وعشرينَ في بالتيمور بولايةِ ماريلاند، التحقَ بالمدارسِ العامةِ وتخرجَ في مدرسةٍ ثانويةٍ ذاتِ أهميةٍ خاصة. كانتْ تلكَ المدرسةُ -التي يُطلقُ عليها كليةُ بالتيمور- تختارُ طلابَها بعنايةٍ وتقدمُ لهمْ مناهجَ خاصةً تؤهلُهم بعدَ التخرجِ منها لدخولِ السنةِ الثانيةِ منَ الجامعة.
يقولُ "روديل": تمَّ إيلاءُ اهتمامٍ خاصٍّ للغاتِ (اللاتينيةِ واليونانيةِ والألمانيةِ والفرنسية)؛ تمَّ التقليلُ منْ شأنِ العلوم.
ونتيجةً لذلك، اتجهتِ اهتماماتي نحوَ اللغات، وخاصةً الفرنسية، والتي أثرتْ بشكلٍ كبيرٍ في اتجاهِي عندما التحقتُ بجامعةِ جونز هوبكنز في عامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وثلاثةٍ وأربعين.
لكن؛ وبسببِ صداقتِه معَ طلابٍ موهوبين؛ أحبَّ أيضًا الكيمياءَ والرياضيات.
في سنةِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وأربعةٍ وأربعينَ توقفَ مؤقتًا عنِ الدراسةِ لالتحاقِه بالبحريةِ الأمريكية، حيثُ خدمَ بها كمشغلِ لاسلكي في أثناءِ الحربِ العالميةِ الثانية. في عامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وستةٍ وأربعين، وبعدَ تسريحِه منَ الخدمةِ العسكرية، عادَ إلى جامعةِ جون هوبكنز. على الرغمِ منْ أنَّ والدَه أرادَه أنْ يدرسَ الطب، إلا أنَّه كانَ مهتمًّا أكثرَ بالفرنسية. بينما كانَ يمرُّ بهذهِ المعضلة، استحوذَ على حماسةِ الأستاذ "بنتلي جلاس" الذي نصحَه بدخولِ مجالِ الكيمياء الحيوية.
لذلكَ، قررَ التخصصَ في علمِ الأحياء. ولكنْ لأنَّه لمْ يدرسِ الكيمياءَ المتقدمة، كانَ عليهِ أنْ يقضيَ سنةً أخرى في هذهِ الدورة. أخيرًا حصلَ على درجةِ البكالوريوس في علمِ الأحياءِ عامَ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وتسعةٍ وأربعين.
بعدَ ذلكَ، التحقَ بجامعةِ واشنطن وهناكَ بدأَ عملَ الدكتوراة في التخليقِ الحيويِّ لمادةِ الليسيثين في كبدِ الفئرانِ وحصلَ على الدكتوراة في عامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وأربعةٍ وخمسين.
في عامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وأربعةٍ وخمسين، بعدَ حصولِه على الدكتوراة بفترةٍ وجيزة، التحقَ رودبل بجامعةِ إلينوي كزميلِ ما بعدَ الدكتوراة. هنا عمِلَ على التخليقِ الحيويِّ للمضادِّ الحيويِّ الكلورامفينيكول؛ وحينَ انتهتْ فترةُ الزمالةِ أدركَ "رودبل" أنَّ العملَ البحثيَّ نقطةُ قوتِه، ولذلكَ قبِلَ منصبَ باحثِ الكيمياءِ الحيويةِ في المعهدِ القوميِّ للقلبِ في بيثيسدا، وهوَ جزءٌ منَ المعاهدِ الصحيةِ الأمريكية.
وهناكَ بدأَ العملَ على البروتيناتِ الدهنيةِ وباستخدامِ تقنيةٍ جديدةٍ اكتشفَ ما لا يقلُّ عنْ خمسةِ بروتيناتٍ مختلفة. بعدَ ذلكَ بوقتٍ طويل، ثبتَ أنَّ هذهِ البروتيناتِ لها دورٌ رئيسيٌّ في الأمراضِ التي تنطوي على البروتيناتِ الدهنية.
في عامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وستين، قررَ إعادةَ بدءِ بحثٍ في بيولوجيا الخلية. لحسنِ الحظِّ، حصلَ على زمالةٍ مكنتْهُ منَ الالتحاقِ بجامعةِ بروكسل. هناكَ تعلَّمَ العديدَ منَ التقنياتِ الجديدة. في وقتٍ لاحقٍ انتقلَ إلى لايدن، هولندا، حيثُ انضمَّ إلى مختبرِ الدكتور "بيتر جيلارد" وهوَ رائدٌ في تقنياتِ زراعةِ الخلايا. هنا حصلَ على تدريبٍ على استخدامِ خلايا القلبِ المزروعةِ لتحديدِ كميةِ امتصاصِها بعضَ الموادِّ الكيميائية.
عندَ عودتِه إلى الولاياتِ المتحدة، التحقَ رودبل بمختبرِ التغذيةِ والغددِ الصماءِ التابعِ لمعهدِ التهابِ المفاصلِ والأمراضِ الاستقلابيةِ التابعِ للمعاهدِ الوطنيةِ للصحة. استمرَّ في العملِ على الخلايا الدهنيةِ وبعدَ ذلكَ قررَ السفرَ مرةً أخرى إلى جنيف للعملِ على غوانوزين ثلاثيِّ الفوسفات.
كانَ "رودبل" يعتقدُ أنَّهُ تمامًا مثلَ أجهزةِ الكمبيوتر، فإنَّ الكائنَ البيولوجيَّ لديهِ مستقبِلٌ خلويٌّ يتلقَّى المعلوماتِ منْ خارجِ الخلية؛ أطلقَ عليهِ محولَ الخلية، الذي يُعالجُ هذهِ المعلوماتِ عبرَ غشاءِ الخلية؛ والمضخمِ الذي يكثفُ هذهِ الإشاراتِ لبدءِ ردودِ الفعلِ داخلَ الخليةِ أوْ لنقلِ المعلوماتِ إلى الخلايا الأخرى.
وبينما كانتْ وظائفُ مستقبِلِ الخليةِ ومضخمِ الصوتِ معروفة، لم يُعرفِ الكثيرُ عنْ محولِ الطاقةِ الخلوي. في عامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ وسبعين، اكتشفَ رودبل أنَّ المكوِّنَ الرئيسيَّ لمحولِ الطاقةِ هو غوانوزين ثلاثيُّ الفوسفات (GTP).
بعدَ ذلكَ، أوضحَ أنَّ GTP يحفزُ بروتينًا معينًا (سُمِّيَ فيما بعدُ بروتينَ G) الموجودَ في غشاءِ الخلية. وقالَ أيضًا إنَّ بروتينَ G يحولُ الإشارةَ وينقلُها ويعدلُها؛ وهوَ أمرٌ تمَّ بالتوازي معَ اكتشافِ "جيلمان" الذي أكدَ أيضًا أنَّ ذلكَ البروتينَ يُشاركُ في كلِّ العملياتِ الحيويةِ منَ الجنسِ في الخميرةِ إلى الإدراكِ عندَ البشر" وأنَّ غيابَه يمكنُ أنْ يعطلَ عمليةَ نقلَ الإشاراتِ الطبيعيةِ ويسببَ العديدَ منَ الأمراضِ مثلَ الاضطراباتِ الغديةِ الوراثيةِ والسرطانِ والكوليرا والسكريِّ والسعالِ الديكي.
رد مع اقتباس
