עיתונאיות ועיתונאים, הירשמו כאן להודעות לעיתונות שלנו
הירשמו לניוזלטר החודשי שלנו:
שתף
כשמשתמשים במטאפורות המתארות את מרכז העניין, הלב הוא זה שזוכה לכל התהילה. אך ישנו איבר נוסף שמבצע תפקיד מרכזי בגופנו – הכבד. עקב הצורך של הכבד לנהל את חילוף החומרים בגוף בנסיבות משתנות, הוא נאלץ להתמודד עם משימות מאתגרות; למשל, עליו לשמור על רמות קבועות של סוכר בדם נוכח תנודות באספקת הסוכר הנובעות מהמזון שאנו אוכלים. מדעני מכון ויצמן למדע גילו כעת, כי הגנים בכבד פועלים בהתפרצויות, ולא ברצף, דפוס המסייע לכבד לבצע ביעילות את משימותיו הרבות. הבנה לעומק של מנגנון זה עשויה לשפוך אור חדש על פעילות הכבד, ואולי גם על פעילותם של איברים נוספים, בבריאות ובחולי.
התפרצויות גנטיות דומות היו מוּכרות בעבר בגנים של חיידקים. השלב הראשון בפעילות הגן הוא יצירת מולקולת מסרים הקרויה mRNA. בחיידקים, מולקולות אלה נוצרות לעיתים קרובות בהתפרצויות באורך שונה, דבר המוביל לרמות mRNA שונות, באופן אקראי, בכל חיידק וחיידק. זוהי אסטרטגיה הידועה בשם "הימור": הגיוון ביצירת ה-mRNA מבטיח כי ישרדו לפחות חלק מהחיידקים – אלה שלהם רמות ה-mRNA המתאימות לנסיבות.
במחקר החדש, שהתפרסם בכתב-העת המדעי Molecular Cell, יצאה קבוצת מדענים, בראשות ד"ר שלו איצקוביץ מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא, לחקור את השאלה: האם אותו המנגנון, כלומר היווצרות ה-mRNA בהתפרצויות, קיים ביונקים? המדענים השתמשו בשיטה חדשנית להדמיית מולקולות mRNA בודדות ברקמת יונקים, אשר פותחה במעבדתו של ד"ר איצקוביץ, ומשלבת מיקרוסקופיה מתקדמת עם גישות חישוביות.
בעזרת שיטה זו הראו המדענים, כי בדיוק כפי שקורה בחיידקים, פועלים הגנים בהתפרצויות באורך זמן שונה גם ברקמת הכבד של העכבר. התברר, שגם אורך החיים של מולקולות ה-mRNA של גנים שונים אינו זהה: חלקם שורדים זמן רב יותר מאחרים. השילוב בין שני משתנים אלה מוביל לגמישות רבה בשליטה על פעילות הגנים בכבד. כך למשל, יכול להיות ש-mRNA של גן מסוים נוצר בהתפרצויות ארוכות, אך אם ה-mRNA עצמו הוא בעל אורך חיים קצר, הפסקת ההתפרצויות תוביל לעצירה מיידית של פעילות הגן.
גמישות זו עשויה להיות חיונית כאשר מבצע הכבד את תפקידיו המגוונים; למשל, כאשר הוא מווסת את רמת הסוכר בדם. כחלק מהתחזוקה השוטפת של הגוף, שואב הכבד לתוכו סוכר עודף כשרמת הסוכר בדם גבוהה מדי, ומשחרר אותו בהדרגה, או מייצר סוכר חדש, כאשר רמת הסוכר בדם יורדת. לאחר ארוחה, כאשר תוך דקות ספורות עולה רמת הסוכר בדם, יש להפסיק מיד את פעולת הייצור של סוכר חדש. מולקולת ה-mRNA קצרת החיים, הנעלמת במהירות כאשר מפסיק הגן את פעילותו, מותאמת להפליא למטרה זו.
אכן, מדעני המכון מצאו שלשני גנים, החיוניים להפקת סוכר, יש מולקולות mRNA בעלות תוחלת חיים קצרה במיוחד. כדי לפצות על אורך חייהן הקצר, נוצרות המולקולות בהתפרצויות ארוכות מהרגיל – כנראה כדי למנוע את ההבדלים בין התאים, שגורמות ההתפרצויות. לעומת זאת, מולקולות mRNA אחרות, בעלות תוחלת חיים ארוכה יותר, נוצרות בהתפרצויות קצרות יותר.
המדענים סבורים, כי הסיבה האבולוציונית להתפרצויות נעוצה בתפקידם של הגנים כמגיני הדי-אן-אי. הגנים חשופים יותר לרעלים בסביבה כאשר הם פעילים, כך שהם פגיעים פחות אם הם פועלים לסירוגין, ולא באופן רציף. הדבר חשוב במיוחד באיבר כמו הכבד, שמנקה את הגוף מחומרים רעילים.
המדענים סבורים גם, כי ההתפרצויות עשויות להסביר תכונה מפתיעה של תאים רבים בכבד: נוכחות עותקים רבים של הגנום, הכוללים ארבעה או שמונה סלילי די-אן-אי במקום השניים הרגילים. כהסבר אפשרי, המדענים מציעים שההתפרצויות גורמות להבדלים אקראיים ברמות ה-mRNA בין התאים, אך בעזרת העותקים הנוספים של הדי-אן-אי, המייצרים מולקולות mRNA נוספות, הבדלים אקראיים אלה נבלעים. כתוצאה מכך מייצרים תאי כבד שונים את ה-mRNA המסוים בצורה אחידה. אכן, ב"בית חרושת" כמו הכבד, בו פועלים כל התאים למען מטרה פיסיולוגית משותפת, הבדלים גדולים מדי בין התאים היו עלולים להפריע לתיפקודו.
במחקר השתתפו ד"ר קרן בהר הלפרן, סיון תנעמי, שני לנדן, מיכל צאפאל, לירן שלאק, ענת הוצלר, ואנה ניז'ברג מקבוצתו של ד"ר איצקוביץ.
הבנתן של ההתפרצויות בפעילות הגנים בכבד עשויה לחשוף מנגנונים התורמים לפגמים בתיפקוד הכבד, כמו שיבוש בחילוף החומרים של הסוכר, שעלול להוביל לסוכרת. בנוסף גילו המדענים, כי גנים באיברים אחרים פועלים, לעיתים, בהתפרצויות – תגלית שפותחת כיוון חדש לחקר בקרת פעילות הגנים ברקמות שונות.
אישי
ד"ר שלו איצקוביץ הגיע למדעי החיים דווקא מתחום המדעים המדויקים. הוא נולד בחיפה, קיבל תואר ראשון בהצטיינות מהאוניברסיטה העברית בירושלים, ושירת בצה"ל במסגרת תוכנית "תלפיות" היוקרתית. לאחר לימודיו לתואר שני בהנדסת חשמל בטכניון קיבל בשנת 2006 דוקטורט בהצטיינות ממכון ויצמן למדע, בהנחייתו של פרופ' אורי אלון. את מחקרו הבתר-דוקטוריאלי ביצע במכון לטכנולוגיה של מסצ'וסטס (MIT). הוא הצטרף לסגל מכון ויצמן למדע בדצמבר 2012. ד"ר איצקוביץ מתגורר ברחובות עם אשתו ענת ושני ילדיו, איתמר ודניאל.
שתף
