איים בזרם

בקיצור
 
השאלה: מהו תפקידן של מולקולות האר-אן-אי הארוכות שאינן מקודדות?
 
הממצאים: מדעני המכון ממשיכים לחקור את תפקידן של מולקולות אלה. לשם כך הם מיפו את האבולוציה של מקטעי המולקולות הללו, וזיהו גרסאות של הגנים המקודדים אותן מולקולות במספר מינים שונים.

נוסף לכ-20,000 הגנים מקודדי החלבונים שבגנום האדם, הדי-אן-אי שלנו מכיל עוד לפחות 20,000 מקטעים המזכירים את הגנים האלה בדרכים רבות, על-אף שאינם קשורים להיווצרות חלבונים. בעוד המידע האצור בגנים מקודדי החלבונים מועתק לגדילים של מולקולות אר-אן-אי שליח, הגנים האחרים מייצרים מולקולות אר-אן-אי ארוכות שאינן מקודדות, הקרויות long non-coding RNA, או בקיצור-lncRNA. תפקידם של הרוב המכריע של הגנים הללו עדיין אינו ידוע, אך מסתמן כי מוטציות במקטעים אלה מעורבות בתהליכים תאיים המשפיעים על תכונות גופניות, מחלות, וסמני רגישות למחלות שונות. מדענים ממכון ויצמן למדע, בשיתוף עם מדענים ממכון ווייטהד ומבית-הספר לרפואה של אוניברסיטת הרווארד, ארצות-הברית, בחנו את הגנים האלה מזווית חדשה, ובדקו כיצד הם התפתחו. ממצאיהם פורסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Cell Reports. 
 
ידוע שלפחות חלק מהגנים הללו אחראים על ויסות ביטוי הגנים שכן פועלים כחלבונים. למשל, מולקולת ה-lncRNA המפורסמת ביותר משתיקה את כרומוזום ה-X הנוסף בנקבות של יונקים. אבל המקטעים הגנטיים שמקודדים את ה-lncRNA בדרך כלל צוברים מוטציות ומשתנים במהירות. בשילוב עם נטייתם של הגנים האלה להתבטא במספר מועט של תאים וברמות נמוכות, המשמעות היא שקשה לאתר ולחקור אותם. לשם השוואה, מדענים חוקרים באופן קבוע גנים מקודדי חלבונים שנשמרו באבולוציה ביצורים שונים – משְמָרים, דרך זבובי פירות, ועד לבני-אדם. אך אין כל דמיון ידוע בין גני ה-lncRNA של האדם לבין אלו במינים רחוקים.
 
ד"ר איגור אוליצקי וחברי קבוצתו, מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, יצאו למפות את האבולוציה של מקטעי ה-lncRNA המעטים  שנשמרו במהלך 400 מיליון שנות אבולוציה בבעלי-חיים בעלי חוליות. באמצעות קריאת חלקי אר-אן-אי במינים שונים ואלגוריתם ממוחשב הצליחו המדענים לזהות את גרסאותיהם של הגנים המקודדים את המולקולות האלה בגנומים של 17 מינים שונים – החל מקיפודי-ים וכלה בבני-אדם – ובחנו את הדמיון ואת ההבדלים ביניהם.
 
בכל אחד מהמינים זיהו המדענים לפחות 1,000 גנים חדשים. רוב הגנים של ה-lncRNA היו ייחודיים למינים שונים, אך בכל המינים – פרט לקיפודי הים – נמצאו גם עשרות מקטעים דומים לאלו בבני-אדם. 
במולקולות ה-lncRNA שאותן אפשר לייחס למקורות אבולוציוניים משותפים התרחשו שינויים משמעותיים, אשר השאירו "איים קטנים" של די-אן-אי, שנותרו פחות או יותר זהים במינים שונים. "ייתכן שאיים אלה", אומר ד"ר אוליצקי, "הם החלק המתפקד של ה-lncRNA, ובמקרים מסוימים, קריאת המקטעים האלה עשויה לאפשר הבנה של תפקיד המולקולות הללו בגוף".

מיפוי אבולוציוני של מולקולות אלה שופך אור חדש על ההבדלים בין המינים, כפי שמסביר ד"ר אוליצקי: "אנחנו חולקים כ-70% מהגנים מקודדי החלבונים שלנו עם דגים, אבל פחות מאחוז אחד ממולקולות ה-lncRNA שלנו. אנחנו  חושבים שרבות מהמולקולות האלה עשויות להיות ייחודיות לכל מין, ואולי לתרום להבדלים בין המינים השונים ולהסתגלותם לסביבות משתנות, ואילו מעט המולקולות השמורות עשויות ליטול חלק בתהליכים חשובים במיוחד שתרמו להישרדות האיים השמורים במשך מאות מיליוני שנים". כעת מתכננים ד"ר  אוליצקי וחברי קבוצתו לחקור את המולקולות החדשות שזיהו, במיוחד את המולקולות בעלות המקטעים השמורים, ואת תפקידיהן בגוף.
 
אישי 

ד"ר איגור אוליצקי נולד ברוסיה, ועלה לארץ בגיל 10 . הוא השלים תואר שלישי במדעי המחשב באוניברסיטת תל-אביב, אך במהלך מחקרו הבתר-דוקטוריאלי במכון ווייטהד בארצות-הברית עבר לעסוק בביולוגיה ניסויית. הוא שילב את כישוריו בתחום מדעי המחשב עם עבודת המחקר בביולוגיה, כאשר התחיל לחקור את ה-lncRNA במעבדתו של פרופ'  דייוויד ברטל. בשנת 2013 הצטרף למכון ויצמן למדע. ד"ר אוליצקי נשוי לליעד, שמשלימה תואר שני בחינוך, ולהם שני ילדים – בני ארבע ושבע.

מספרי מדע
 
השוואה בין מולקולות IncRNA הראתה, שהאדם חולק כ- 100 מקטעים עם דגים (פחות מ-1% מה- IncRNA שלנו), ןכ- 300 מקטעים עם עופות.