پیتر چین، استاد بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی در دانشگاه ماساچوست امهرست و محقق ارشد این تحقیق، می‌گوید: چیزی که ما به راستی به آن علاقه‌مندیم، این است که سلول‌ها چگونه به استرس واکنش نشان می‌دهند. ما گروهی از آنزیم‌ها به‌ نام پروتئازها را بررسی می‌کنیم که پروتئین‌های مضر را در یک سلول هدف قرار داده و از بین می‌برند. این پروتئازها می‌توانند به‌ طور انتخابی پروتئین‌های منفرد و پروتئین‌های خاص را تشخیص دهند اما چگونه این کار را انجام می‌دهند؟ چگونه می‌توانند بین پروتئین‌های سالم و مضر یکی را انتخاب کنند؟

چین و همکارانش برای پاسخ به این سوال روی ۲ پروتئاز خاص به‌ نام‌های Lon و ClpX تمرکز کردند که هر کدام به‌ خوبی تنظیم شده‌اند تا پروتئین مضر متفاوتی را تشخیص دهند. مدت‌ها تصور می‌شد Lon و ClpX مشابه کلیدها عمل می‌کنند؛ هر کدام فقط می‌توانند یک قفل را باز کنند و قفل دیگری را باز نمی‌کنند و اگر سلولی فاقد هر یک باشد، عوارض جانبی شدیدی ایجاد می‌شود.

چین اظهار کرد: اگر تا به‌ حال یک هم‌اتاقی بسیار نامرتب داشته‌اید، می‌دانید که تخلیه مرتب سطل زباله چقدر مهم است. از دست دادن پروتئاز Lon مانند داشتن یک هم‌اتاقی است که هرگز نمی‌شوید و تعویض یا تمیز نمی‌کند.

به‌ دنبال مجموعه‌ای از آزمایش‌ها که در آن Lon از توده‌های سلول‌های باکتریایی حذف شد، گروه چین چیز عجیبی دیدند؛ برخی از توده‌ها هنوز زنده بودند.

این مشاهدات منجر به اولین کشف آنان شد؛ ClpX می‌تواند برای انجام یک عملکرد Lon مانند جهش پیدا کند؛ اگرچه برخی از توانایی‌های ClpX خود را از دست می‌دهد. انگار برای تمیز نگه داشتن اتاق خوابتان شروع به شستن جوراب‌های هم‌اتاقی خود کرده‌اید اما مجبور شده‌اید لباسشویی تمیز خود را فدای این کار کنید.

در ردیابی اینکه به درستی چگونه جهش ClpX به پروتئاز اجازه گسترش عملکرد خود را می‌دهد، گروه تحقیقاتی دومین کشف خود را انجام داد؛ ClpX بدوی و غیر جهش‌یافته همچنین می‌تواند برخی از وظایف Lon را تحت شرایط مناسب انجام دهد.

به‌ نظر می‌رسد که ClpX به آدنوزین‌تری‌فسفات(ATP)، یک ترکیب آلی و منبع انرژی برای تمام سلول‌های زنده، بسیار حساس است. در سطوح معمولی آدنوزین‌تری‌فسفات(ATP)، ClpX روی وظایف خود تمرکز می‌کند اما در یک آستانه خاص و پایین‌تر از این ماده ناگهان پس از Lon شروع به پاکسازی می‌کند.

چین خاطرنشان کرد: این یک پیشرفت واقعی در درک اولیه نحوه عملکرد سلول‌هاست. این امر قوانین را تغییر می‌دهد و آن هم نه‌تنها انرژی سلولی و سرعت عملکرد یک سلول را بلکه کنترل نحوه عملکرد آن را.

یافته‌های این تحقیق در مجله Cell Reports منتشر شده است.