به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پروتئین‌های اسکرامبلاز تقریباً در غشای بیرونی تمام سلول‌های یوکاریوتی قرار دارند و می‌توانند آرایش طبیعی مولکول‌های لیپیدی مرتبط با چربی را که غشاها را تشکیل می‌دهند، به هم بزنند. این اختلال در ساختار طبیعی غشاء بخش ضروری بسیاری از رویدادهای مهم بیولوژیکی از جمله انعقاد خون، ترمیم غشاء و آپوپتوز، مرگ برنامه ریزی شده سلول‌های آسیب دیده است. اختلال عملکرد اسکرامبلازهای TMEM16 با اختلالات خونی و استخوانی، تحرک پایین اسپرم، سرطان‌ها و اختلالات حرکتی و سایر شرایط مرتبط است.

عملکرد اسکرامبلاز به ضخامت غشا بستگی دارد. طبق یک مدل جدید که توسط محققان پزشکی Weill Cornell لرلئه شده است، دسته‌ای از پروتئین ها که به نام اسکرامبلاز TMEM16 شناخته می‌شوند، امکان چینش مجدد لیپیدها در غشای سلول را عمدتاً با نازک کردن غشاء می‌دهند. این مدل که بر اساس تصاویر با بالاترین وضوح تا به امروز از یک اسکرامبلاز TMEM16 است، تئوری رایج در مورد اینکه چگونه این پروتئین‌ها نقش اساسی خود را در زیست شناسی ایفا می‌کنند را به چالش می‌کشد و می‌تواند به اولین داروی هدفمند اسکرامبلاز منجر شود.
محققان، که یافته‌هایشان در Nature Communications گزارش شد، از میکروسکوپ الکترونی برودتی (cryo-EM) برای تصویربرداری از ساختار یک TMEM16 scramblase با وضوح تقریباً مقیاس اتمی در محیطی غشایی استفاده کردند. داده‌های تصویری به‌شدت نشان می‌دهد که آنچه که مدل اجماع در مورد نحوه کار این اسکرامبلزها بوده است، نیاز به بازنگری دارد.
غشای بیرونی سلول از دو لایه مولکول‌های لیپیدی تشکیل شده است که لایه‌های بیرونی و داخلی آن از مجموعه‌های متفاوتی از انواع مولکول‌های لیپیدی تشکیل شده‌اند. یک اسکرامبلاز TMEM16 این لایه‌ها را می‌پوشاند و دارای یک لوله یا ساختار «chute» است که وقتی با اتصال یون‌های کلسیم فعال می‌شود، باز می‌شود.
فعال شدن این پروتئین باعث می‌شود که لیپیدهای غشای سلولی آرایش طبیعی خود را از دست داده و به طور تصادفی بین دو لایه توزیع شوند. فرضیه غالب این بود که شیار به گونه‌ای عمل می‌کند که لیپیدها آزادانه بین لایه‌های غشاء حرکت می‌کنند و ابتدا در سر شیار قرار می‌گیرند، بنابراین باعث می‌شود که دو برگه غشایی نظم معمول خود را از دست بدهند. 
محققین در این مطالعه از cryo-EM برای ساختن یک تصویر ساختاری سه بعدی از TMEM16 scramblase که در گونه‌ای از قارچ به نام Aspergillus fumigatus  یافت می‌شود، استفاده کردند. این نسخه از اسکرامبلاز بسیار شبیه به پروتئین‌های انسانی است، اگرچه برای مقاصد کرایو-EM پایدارتر است. وضوح تصویر ساختاری 2.4 آنگستروم یا حدود یک چهارم میلیاردیم متر بود که بالاترین وضوح تا به امروز برای یک ساختار TMEM16 اسکرابلیز بود.
داده‌های تصویربرداری ساختاری، همراه با تحلیل‌های عملکردی جهش‌یافته‌های مختلف TMEM16 scramblase، نشان می‌دهد که مدل‌های پیشین نادرست است. به جای داشتن فعل و انفعالات خاص با لیپیدها، لوله اسکرامبلاز به طور موضعی غشاء را تغییر شکل می‌دهد تا به طور قابل توجهی نازک تر شود و لیپیدهای مجاور را به هم بریزد. محققین همچنین نشان دادند که باز کردن لوله، مولکول‌های آب را نیز وارد می‌کند که حرکت سرهای لیپیدی نزدیک بین لایه‌های غشایی را تسهیل می‌کند. 
پایان مطلب/
منابع:
https://www.nature.com/articles/s41467-022-30300-z