סגור לרגל שיפוצים

מדעני מכון ויצמן גילו איך תאים מפרקי עצם בונים חומה התוחמת את איזור הפעילות

העצמות בגופם של בעלי-חיים שונים, לרבות האדם, עוברות שיפוצים מתמידים שבמסגרתם חומר ישן מפורק ומפונה, כדי שעצם חדשה תוכל להיווצר במקומו. חוסר איזון בתהליך הזה עלול לגרום לאיבוד חומר העצם, תהליך שמתחולל, בין היתר, במחלת האוסטיאופורוזיס. לפיכך, הבנת תהליך השיפוץ המתמיד של העצם עשוי לסייע בחקר המחלות האלה. מדעני מכון ויצמן חשפו באחרונה, בפירוט רב, את הדרך שבה תאים נודדים, הסופגים עצם, אוטמים את איזור העבודה במרחב שבין התא לעצם, בזמן פעילותם. מצאים אלה פורסמו באחרונה בכתב-העת המדעי  PLoS ONE.

תאים אלה, הקרויים אוסטיאוקלסטים, מתאפיינים בתכונות ייחודיות שכמעט לא קיימות בתאים אחרים. האוסטיאוקלסטים נעים על גבי העצם, עד שהם מגיעים לאתר שבו יש צורך בשירותיהם. כשהם קולטים את האותות המורים להם לפרק את העצם באיזור זה, הם עוברים תהליך של קיטוב, נצמדים בחוזקה לפני השטח של העצם, ובונים את טבעת הבידוד השומרת על קיום סביבה מקומית חומצית ונוכחות מספקת של אנזימים מפרקי חלבונים.

כיצד נוצרת טבעת הבידוד הזאת? כדי למצוא תשובה לשאלה זו הקימו פרופ' בנימין גיגר מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא ופרופ' ליאה אדדי, מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע, צוות מחקר רב-תחומי שכלל את תלמידי המחקר חן לוקסנברג ודפנה גבלינגר, וכן את ד"ר אוגניה קליין. הצוות שיתף פעולה עם פרופ' דורית חנין וקרן אנדרסון, ממכון בורנהם, בסן דייגו. המדענים השתמשו, במשולב, בשתי שיטות מחקר משלימות, שאיפשרו להם לבדוק את המבנה של אוסטיאוקלסטים מקוטבים. דימות באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים איפשר להם לראות את פרטי מבנה הטבעת. מיקרוסקופ אור איפשר להם לזהות במדויק את המרכיבים המולקולריים של הטבעת. השילוב בין שתי השיטות יצר תמונה מדויקת שאי אפשר היה להשיג בשיטה אחת.

בדרך זו הצליחו המדענים לראות שהטבעת מורכבת ממבנים דמויי נקודה, הקרויים  פודוסומים, המעוגנים לקרום התא. כאשר האוסטיאוקלסט בתנועה, הנקודות אינן מאורגנות, אבל ברגע שהתא מתכונן לעכל עצם, נעלמים הפודוסומים הבודדים ומופיעה הטבעת. המדענים לא היו בטוחים מה הקשר בין הפודוסומים לייצור הטבעת. האם הם יוצרים את הטבעת? האם הם מתמזגים לשם כך? או שהטבעת נוצרת מיחידות אחרות? השימוש בשיטת התצפית המשולבת איפשרה למדענים לגלות שהטבעת אכן מורכבת מפודוסומים, ושהיא מוחזקת במקומה הודות לסיבי חלבון שמתחברים לפודוסומים. "הפודוסומים פועלים כמעין רקדני הורה", אומר פרופ' גיגר. "ברגע שהמוזיקה מתחילה, הם משלבים ידיים ויוצרים מעגל דחוס. מרחוק, קשה להבחין ברקדנים הנפרדים, אך השימוש בשילוב של השיטות המיקרוסקופיות השונות, מאפשר את ההבחנה הזאת".

לפרופ' אדדי יש דימוי אחר: "הפודוסומים הבודדים נראים, מלמעלה, כמו אוהלי קרקס, עם קווים דמויי חבלים היוצאים מתורן מרכזי". היא גם סבורה שיתכן שהפודוסומים ממלאים תפקיד בתקשורת בין הצד החיצוני והצד הפנימי של התא, דבר שמאפשר לתא לווסת את פעילותו לפי תכונות העצם שאליה הם נצמדים.