الأحماض الأمينية وإطالة العمر

وجد فريق من العلماء أن بعض الأحماض الأمينية – الجزيئات الصغيرة التي تشكل البروتينات في أجسامنا – أكثر أهمية من غيرها عندما يتعلق الأمر بطول العمر، على الرغم من أن سبب هذا الاختلاف ليس واضحا بعد.

الأحماض الأمينية وصحة الإنسان

يساهم كل حمض أميني في الصحة ويلعب دورًا محددًا في ضمان عمل الجسم بشكل طبيعي، وتنظيم العمليات الحيوية مثل نمو العضلات، والنوم، وإنتاج الهرمونات، والهضم. من بين الأحماض الأمينية العشرين، بعضها ضروري – يجب الحصول عليها من خلال النظام الغذائي – بينما ينتج الجسم الأحماض الأمينية غير الأساسية بشكل طبيعي.

 وأوضح تشابا كيريبيسي، أحد الباحثين الذين أجروا الدراسة: “إن تسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات يرمز إلى لغة سرية نحتاج إلى فك شفرتها لفهم الآليات المهمة في الخلية، بما في ذلك الشيخوخة”.

ومن خلال تحليل تسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات، وجدوا أن نسبة حمض الأسبارتيك، وهو حمض أميني غير أساسي، أعلى في البروتينات المرتبطة بعملية الشيخوخة من غيرها.  

وأوضح كيريبيسي: “ومع ذلك، في الوقت الحالي، لا نعرف السبب بالضبط”. “نظرًا لأن الشيخوخة غالبًا ما توصف بأنها تراكم للضرر، فقد حاولنا ربط الاختلاف الملحوظ ببعض أشكال الضرر الخاص بحمض الأسبارتيك، مثل تكوين الأيزوسبارتات. يمكن أن يؤثر هذا التعديل على بنية البروتين ووظيفته وقد تم ربطه بمرض الزهايمر.

يكشف استخراج البيانات عن أنماط جديدة

استخدم كيريبيسي – عالم الرياضيات والباحث في المعلوماتية الحيوية في معهد علوم الكمبيوتر والتحكم التابع لشبكة الأبحاث المجرية في بودابست – وزملاؤه تقنية “استخراج البيانات الحيوية” للكشف عن هذه الاتجاهات.

وهو يعتقد أن هذا النهج البسيط، الذي لا يتطلب سوى جهاز كمبيوتر عادي وإنترنت، يمكن أن يكون فعالاً في تحقيق اكتشافات علمية مهمة إذا “كانت لديك فكرة بحثية جيدة”. 

في البداية، قام كيريبيسي وفريقه بتنزيل تسلسلات الأحماض الأمينية لجميع الكائنات البشرية والكائنات الحية النموذجية من قاعدة بيانات معلوماتية حيوية مفتوحة الوصول تسمى UniProt . ومن قاعدة بيانات أخرى، GenAge ، قاموا بتنزيل قائمة الجينات المرتبطة بالشيخوخة وطول العمر ومكافحة طول العمر لدى البشر وكذلك في الخميرة والديدان والذباب والفئران.

وبناءً على البيانات، قاموا بحساب نسبة كل حمض أميني في المجموعات المختلفة من البروتينات وأجروا تحليلاً إحصائيًا للتأكد من أن نتائجهم كانت مهمة.

لم يكن حمض الأسبارتيك أكثر انتشارًا في البروتينات المرتبطة بالشيخوخة فحسب، بل ظهر أيضًا بشكل متكرر أكثر في البروتينات المؤيدة لطول العمر – المنتجات الجينية التي تقلل من العمر عندما يكون إنتاجها أقل و/أو تطيل العمر عند الإفراط في إنتاجها – مقارنة بالبروتينات المضادة لطول العمر، والتي لها العكس. تأثير على العمر. 

ووجد الباحثون أيضًا أن نسبة الحمض الأميني الأساسي تريبتوفان – وهو مقدمة الناقل العصبي السيروتونين وهرمون الميلاتونين – كانت أقل في البروتينات المؤيدة لطول العمر مقارنة بالبروتينات المضادة لطول العمر، وأن الليوسين، وهو حمض أميني أساسي آخر، كان أقل انتشارًا في البروتينات. البروتينات المرتبطة بالشيخوخة.

كما هو الحال مع حمض الأسبارتيك، هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث لتحديد سبب ذلك، ولكن لدى كيريبيسي نظرية يمكن أن تفسر سبب نقص تمثيل التربتوفان في البروتينات المرتبطة بالشيخوخة.

وقال: “من المثير للاهتمام أن التربتوفان أكثر عرضة للطفرات ذات النقطة الواحدة من الأحماض الأمينية الأخرى”. “يتم تشفير معظم الأحماض الأمينية بواسطة كودونات متعددة بينما يتم تشفير التربتوفان بواسطة كودون واحد.”

تعني قابلية الطفرة هذه أن التربتوفان يمكن أن يتحول إلى حمض أميني مختلف تمامًا، وهو ما يفسر وجوده المتناقص.

طول الأحماض الأمينية وطول عمرها

ومن النتائج المهمة الأخرى التي توصل إليها فريق البحث طول الحمض الأميني. اكتشفوا أن البروتينات المرتبطة بالشيخوخة تميل إلى أن تكون أطول (تحتوي على المزيد من الأحماض الأمينية) من البروتينات غير المرتبطة بالشيخوخة، وهو ما يتماشى مع نتائج دراسات أخرى، مثل تلك التي كشفت عن خلل تدريجي بين البروتينات الطويلة والقصيرة. التعبير الجيني مع تقدمنا ​​في العمر.

ومع ذلك، فإن متوسط ​​طول البروتينات المؤيدة لطول العمر لم يكن مختلفًا بشكل كبير عن البروتينات المضادة لطول العمر. وقال كيريبيسي إن الآلية الكامنة وراء هذه الاختلافات تتطلب مزيدًا من التحقيق.

وقال: “نحن نخطط لاستخدام خوارزميات التعلم الآلي للعثور على أنماط أكثر إثارة للاهتمام في البروتينات المرتبطة بالشيخوخة من نسب الأحماض الأمينية البسيطة”.  

إن رؤى الشيخوخة التي أصبحت ممكنة بفضل الذكاء الاصطناعي يمكن أن تساعد البشر على تحقيق فترة صحية أطول وربما تجنب الأمراض غير المعدية المرتبطة بالشيخوخة، مثل مرض الزهايمر والسرطان والسكري من النوع الثاني وأمراض القلب والأوعية الدموية.