תג הזהב

שם הקוד של תג כימי חשוב במיוחד, המעורב בבקרה על הגנום האנושי, מזכיר את שמו של השירות החשאי הבריטי, אך להבדיל מהשירות הבריטי, מעלליו של אם-6-אי (m⁶A) עשויים להיחשף בקרוב. במחקר חדש שפורסם בכתב-העת המדעי Cell, קבוצת מדענים בראשות ד"ר שרגא שוורץ מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע פיתחה דרך לחשוף את תפוצתו של m⁶A בתא ופענחה את הרצף הגנטי המגדיר את מיקומו.

m⁶A נתגלה כבר לפני כמעט 50 שנה, אך עד לאחרונה הכלים המאפשרים לחקור אותו היו מצומצמים. תג זה שולט למעשה בפעילותן של מולקולות האר-אן-אי שליח – מולקולות ארעיות שמעבירות את המתכון לייצור חלבונים מהדי-אן-אי לבתי החרושת לחלבונים של התא. ה"m" בשמו מסמן את התרכובת הכימית הקרויה "קבוצת מתיל", הנצמדת לעמדה מספר 6 של אחת מאבני הבניין של האר-אן-אי – הנוקלאוטיד אַדֶנוֹזִין (A). הצמדה זו תביא בסופו של דבר לפירוק מולקולת האר-אן-אי ותמנע את ייצור החלבון הרלוונטי. פחות מ-1% מהנוקלאוטידים מסוג A ביונקים מסומנים בתג זה, אך מחקרים הראו כי לטעויות בסימון עלולות להיות השלכות מרחיקות לכת: הן עלולות, בין היתר, למנוע מתאי גזע עובריים להתמיין לרקמות השונות או להוביל ללוקמיה.

השיטות הקיימות לאיתור m⁶A, אשר הסתמכו על סימונו באמצעות נוגדנים, אפשרו לגלות את נוכחותו, אך לא למדוד את כמותו במיקום זה או אחר. במחקר החדש, פיתחו המדענים שיטה כמותית שאינה מסתמכת על נוגדנים והשתמשו לשם כך באנזים החותך את מולקולת האר-אן-אי בכל מקום שבו מופיע רצף הנוקלאוטידים ACA. בעבר גילו מדענים כי כאשר m⁶A נצמד ל-A הראשון ברצף זה, האנזים אינו יכול לחתוך את האר-אן-אי בנקודה זו. בהתבסס על מידע זה, חשפו המדענים אר-אן-אן מתאי שמרים ומתאי יונקים לאנזים, ובאמצעות אלגוריתמים מיוחדים ערכו ניתוח רצפים של קטעי האר-אן-אי – הקטעים שנחתכו על-ידי האנזים ואלה שלא נחתכו.

בעקבות הניתוח התקבלה מפה מפורטת של תפוצת m⁶A: לאילו נוקלאוטידים של אילו מולקולות אר-אן-אי הוא נצמד ובאיזה שיעור מהמקרים. יתר על כן, הניתוח אפשר למדענים ללמוד כיצד "בוחר" m⁶A היכן להיצמד למולקולת האר-אן-אי. אתרי ההצמדה עצמם, ובהם רצף ה-ACA, היו ידועים קודם, אך מכיוון שישנם הרבה יותר רצפי ACA שאליהם התג אינו נצמד מאשר רצפים שאליהם הוא נצמד, לא היה די בכך כדי להגדירם. במחקר החדש פענחו המדענים רצף גנטי ארוך יותר המגדיר את אתרי ההצמדה ביתר דיוק.

ממצאים אלה יאפשרו לחקור את תפקידו של m⁶A במצבי מחלה באמצעות קביעת תפוצתו בתהליכים פיסיולוגיים שונים והשוואת מיקומו בתאים בבריאות ובחולי. כאשר תפקודו של m⁶A יהיה מובן יותר, אפשר יהיה להתחיל לפתח דרכים לתקן אותו במקרים שבהם הוא משתבש.

את המחקר הובילו מיגל אנג'ל גרסיה-קמפוס וד"ר שרית אדלהייט ממעבדתו של ד"ר שוורץ. השתתפו במחקר ד"ר מרדכי ספרא, רן שחר, סרגיי ויוקוב, רוני ווינקלר, ד"ר רונית ניר, ליאור לסמן ופרופ' יעקב חנא מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית וד"ר אלכסנדר ברנדיס מהמחלקה לתשתיות מחקר מדעי החיים של המכון, בשיתוף אורסולה טות ופרופ' ולטר רוסמנית מהאוניברסיטה הרפואית של וינה