הינך נמצא כאן

משאבות טורבו

18.11.2014

מדוע טורחים תאי גופנו לבצע פעולה הנוגדת, לכאורה, את כל חוקי ההיגיון – להרוס בשיטתיות חלבונים תקינים לגמרי שזה עתה נוצרו? מחקר חדש, שהתבצע במכון ויצמן למדע בשיתוף עם מדענים מגרמניה, מגלה כי, ככל הנראה, פעולה זו חיונית לתפקודו התקין של התא. יתר על כן, שיבושים בפעולה זו עלולים להיות קשורים למחלת אלצהיימר.
 
כפי שפורסם בכתב-העת המדעי Molecular Cell, ד"ר מאיה שולדינר ותלמיד המחקר ד"ר שי פוקס, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, בשיתוף עם ד"ר מריוס למברג וד"ר דונם אבצי מאוניברסיטת היידלברג שבגרמניה, רצו להבין את פרסנילין (presenilin), חלבון שעובר מוטציה אצל חולים באחד מסוגי מחלת אלצהיימר, המתאפיין בכך שהוא תורשתי ומתפרץ בגיל צעיר יחסית.
 
כדי להבין את מנגנון פעילותו של פרסנילין, בחנו המדענים תחילה את "האב הקדמון" של חלבון זה, חלבון שמרים הקרוי Ypf1. כאשר הם הוציאו את Ypf1מתאי השמרים, נוצר בתא עודף חלבון אחר שתפקידו לשאוב אבץ – סוג של מתכת חיונית – לתוך התא. למעשה, בתא ישנן שתי "משאבות" אבץ, אך רק אחת מהן הושפעה מהוצאת הפרסנילין: משאבת ה"טורבו", אשר קושרת את האבץ בחוזקה ושואבת אותו לתא ביעילות גבוהה. המשאבה השנייה, הקושרת את האבץ בקשר חלש יותר, לא הושפעה כלל. המדענים הגיעו למסקנה שכנראה תפקיד ה-Ypf1, שהוא אנזים אשר מפרק חלבונים אחרים, הינו לפרק את משאבות הטורבו של האבץ בתא.
 
צילום פלורסנטי של תאי שמרים, המראה שחלבון השמרים Ypf1 (בירוק) מצוי מסביב לגרעין התא, בדומה לפרסנילין, החלבון האנושי המקביל לו, שגורם למחלת אלצהיימר
 
מערכות בעלות שתי משאבות נחקרו במכון לפני מספר שנים על-ידי פרופ' נעמה ברקאי. המשאבות החלשות אמנם יעילות פחות, אך הן רגישות ביותר לתנודות רמת החומר בתא. כאשר רמת החומר יורדת, הן מפעילות את משאבות ה"טורבו". משאבות אלה רגישות פחות לתנודות רמת החומר בתא, אבל מסוגלות לאחסן את החומר המזין, כהכנה למחסור המתקרב. לפי תגלית זו, תאים בריאים מתבססים, רוב הזמן, על המשאבות היעילות פחות ומאפשרות למשאבות הטורבו לעלות לפני השטח של התא, ולהיכנס לפעולה אך ורק בעת הצורך.
 
ד"ר שולדינר ושותפיה למחקר ביקשו לבדוק כיצד משפיע עודף משאבות ה"טורבו" שעל פני השטח של התא על יכולתו להתכונן למחסור. הם מצאו כי לתאים ללא חלבון ה-Ypf1, המפרק משאבות אלה, לקח זמן רב לזהות את המחסור באבץ. לכן תאים אלה לא תפקדו כראוי בזמן המחסור במתכת זו, והשתקמו ממנו אחרי זמן רב יותר מאשר תאים רגילים, בהם פועל ה-Ypf1כראוי. מעבר לכך, גם משאבות הטורבו האחראיות לחומרים מזינים נוספים לא פעלו כראוי.
 
"כנראה שיצירת משאבות הטורבו ופירוקן מהוות מעין מנגנון בטיחות, שהתפתח בתאים כדי לוודא כי רמת החומרים המזינים, כגון אבץ, נשמרת בתא ביציבות מרבית", אומר ד"ר פוקס. "אמנם אנחנו עוד לא יודעים האם וכיצד בדיוק מנגנון זה קשור למחלת אלצהיימר, אך יש ראיות לכך שאבץ, ושינוע מתכות בתאים באופן כללי, עשויים לשחק תפקיד מרכזי בגרימת מחלה זו ובהתפתחותה".
 
"יתכן שהתגלית שלנו תפתח כיווני חשיבה חדשים לגבי גורמי מחלת אלצהיימר, שלעת עתה לא מובנים היטב", אומרת ד"ר שולדינר.
 
 
מידע נוסף ותמונות אפשר לקבל במשרד הדובר, מכון ויצמן למדע:
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם