מפגשים

 

מחקריו של ד"ר עמנואל לוי, מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע, נועדו למצוא את התשובות לשאלות אלה, באמצעות שיטה שעזר לפתח בתקופת מחקרו הבתר-דוקטוריאלי במעבדה של פרופ' סטיבן מיצ'ניק באוניברסיטת מונטריאול. באמצעות אותה שיטה צפו באחרונה ד"ר לוי ופרופ' מיצ'ניק בתנועתם של חלבונים בכ-4,000 תאי שמרים. ממצאיהם מראים, כי אותן "רשתות חברתיות", בנוסף למפגשים מקריים, ממלאות תפקיד גדול יותר בתא לעומת מה שחשבו בעבר. תוצאות מחקרם הופיעו באחרונה בכתב-העת Cell Reports.

 

השיטה החדשה כרוכה בפיצול של חלבון, אשר נחוץ להישרדות התא, לשני חצאים, וסיפוח כל אחד מהחצאים לחלבון אחר. אחד החלבונים האלה הוא המדווח, והשני הוא המטרה. אם חלבון המטרה מתקרב לחלבון המדווח, שני החצאים של החלבון החצוי יתאחדו, וזן השמרים ישרוד ויתפתח. ככל שרמת חלבוני המטרה בסביבת החלבון המדווח גדולה יותר, כך תהיה התפתחות השמרים טובה יותר. שיטה זו מוצלחת כל כך במדידת רמות החלבונים ואיתורם, עד שהמדענים הצליחו ליצור "מיפקד אוכלוסין" מדויק של מרבית החלבונים שנבדקו. משמעות הדבר היא, אומר ד"ר לוי, שלראשונה אפשר למדוד, בדיוק רב, את ריכוז החלבונים באיזור מסוים של תא חי. מדידה מקומית של ריכוז חלבונים היא אכן פעולה שקשה ואף בלתי-אפשרי להצליח בה בשיטות אחרות, כגון ספקטרומטריה של מאסות, הכרוכה בהריגת התא, או מיקרוסקופיה, שעלולה להיות משימה מפרכת, בהתחשב בקנה-המידה הרחב שבו מדובר.

 

"אם נחשוב על הקמפוס של מכון ויצמן למדע כעל תא, ועל האנשים שעובדים בו כחלבונים, המדווחים בהם אנו משתמשים מסוגלים לבדוק כמה זמן מבלים אנשים מסוימים בבניין כזה או אחר", הוא אומר. הממצאים מראים, כי לחלבונים מנהגים מגוונים ביותר, במידה שהפתיעה את המדענים: בניגוד לעובדים אנושיים ממוצעים, ששעות עבודתם, ברוב המקרים, דומות מאוד, חלק מהחלבונים היו חרוצים פי אלף יותר מאחרים. "בהשאלה, המצב דומה לכך שחלק מהעובדים יבלו דקה אחת במקום עבודתם, בעוד שעובדים אחרים יעבדו ברציפות במשך שבוע שלם", אומר ד"ר לוי. החלבונים הנפוצים ביותר הם גם אלה שסביר ביותר היה למצוא מחוץ למקום עבודתם. אם נחזור למטאפורה של המכון, אם אדם הוא עובד קפטריה קבוע, אך נמצא במקום רק דקה בשבוע, הוא לא ישאיר כל רושם. בניגוד אליו, אדם שעובד במעבדת כימיה, אך מבלה בקפטריה כמה שעות בשבוע, עשוי לרקום קשרים אישיים עם צוות הקפטריה. לעניין זה יש השלכות עמוקות על שכיחות יחסי הגומלין בין החלבונים. ניתוח הנתונים חשף, כי הסיכויים של שני חלבונים להיפגש הם, ראשית לכל, פועל יוצא של מספרם בתא.

 

ממצא זה, בנוסף לממצאים נוספים, מעלה שאלות בסיסיות ביותר ביחס לאופן תיפקודו של התא בפועל. נראה כי האקראיות, שהיא עיקרון בסיסי של האבולוציה, היא חלק בלתי-נפרד ממנגנוני התא. הטבע אינו מפסיק לתקן את עצמו בכל הזדמנות שיש לו, אומר ד"ר לוי, והוא עשוי להעניק משימה חדשה לכלי קיים, באותה מידה שבה ייתכן שיפַתח כלי חדש. לכן, במקום לקבל את ההנחה שעולם התא הוא ממלכה מאורגנת, שבה לכל חלבון יש מקום במבנה הכולל, מחקר זה מציע למדענים להסתכל על עולם התא כעל "רשת חברתית" מבולבלת, בה עשויים המפגשים המקריים של החלבון ברחבי התא לקבוע את התנהגותו.