משאלת מוות

מדעני המכון משערים: החלבונים שעובדים ביום, עושים "עבודות צדדיות" בלילה

 

התאבדות תאים היא אירוע שגרתי למדי. כאשר תא מתיישן, מזדקן, מפסיק לתפקד, סובל מנזקים בלתי-הפיכים, או כאשר שינויים בחומר הגנטי שלו מאיימים להפוך אותו לסרטני, נכנס לפעולה מנגנון מיוחד שמטרתו לשים קץ לחיי התא לפני שיגרום נזק חמור עוד יותר לגוף כולו. כדי להתאבד, התא אינו משתמש בעזרים חיצוניים, אלא באמצעים המצויים בתוך התא עצמו, ובתוכנית המקודדת בדי-אן-אי של כל תא. תוכנית ההתאבדות הנפוצה - הקרויה, בשפה מדעית, אפופטוזיס - נעשית על-ידי פתיחת הקרומים אשר עוטפים אברוני תא חשובים הקרויים מיטוכונדריונים. בעקבות זאת, חלבוני המיטוכונדריונים משתחררים לתוך גוף התא. החלבונים האלה, שבדרך כלל אינם מזיקים, מצטרפים לחלבונים אחרים המצויים בתא, וביחד הם מפריעים לתהליכי החיים ההכרחיים, ובסופו של דבר משמידים את התא. 

 

פרופ' איתן גרוס, מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, חוקר מספר צעדים בתהליך המורכב הזה, ומתמקד בחלבונים אשר מעבירים למיטוכונדריונים את פקודת ההתאבדות, ומפעילים בהם את שרשרת האירועים הנחוצים. בשלב הראשון עסקו מחקריו בחלבון הקרוי BID, אשר מעורב במסלול ההתאבדות. בהמשך מחקריו גילה פרופ' גרוס, כי כדי להפעיל את החלבון BID עליו לעבור חיתוך על ידי מולקולה אחרת. תוצר החיתוך - BID מקוצר, או tBID - מפעיל שני חלבונים נוספים - BAX ו-BAK. כתוצאה משרשרת האירועים הזאת, הקרום החיצוני של המיטוכונדריון מתחיל לדלוף. דליפות אלה לא רק מפריעות לפעילות העיקרית של המיטוכונדריון - המרת חומרי מזון לאנרגיה שמניעה את התא, אלא גם משחררות חלבונים שונים לתוך גוף התא. חלק מהחלבונים האלה כבר זוהו כשחקנים הממלאים תפקיד בשלבים המתקדמים של האפופטוזיס, וייתכן שחלבונים נוספים - שטרם זוהו - מעורבים גם הם בהמשך התהליך. 

לפני מספר שנים זיהו פרופ' גרוס וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה שחקן נוסף, הקרוי Mitochondrial carrier) MTCH2homolog 2). מדובר בחלבון חדש, שטרם זוהה או אופיין, הממוקם על גבי הקרום החיצוני של המיטוכונדריה.

 

מה עושה החלבון הזה? כדי לענות על השאלה, יצרו פרופ' גרוס וחברי קבוצתו - ד"ר יהודית זלצמן, תלמידת המחקר ליאת שכנאי, ד"ר נטלי יבגי-אוחנה ותלמידת המחקר מריה מריאנוביץ, בעזרת ד"ר רבקה הפנר ואנשי היחידה לעכברים טרנסגניים שבמחלקה למשאבים וטרינריים - עכברים שהגן המקודד לחלבון MTCH2 "נמחק" מכל גופם. עכברים אלה מתו עוד לפני הלידה, דבר שהוביל למסקנה כי החלבון ממלא תפקיד חיוני בהתפתחות. כדי לעקוף את הבעיה, יצרו המדענים עכברים שבהם אפשר לנטרל את הגן באופן מבוקר, באיברים מסוימים בזמנים מסוימים, ו"מחקו" את הגן מהכבד.

תוצאות המחקר, שהתפרסמו באחרונה בכתב העת המדעי  Nature Cell Biology, מראות שהחלבון MTCH2 ממלא תפקיד של קולטן. ממיקומו על הקיר החיצוני של המיטוכונדריה הוא שיוצר קשר עם חלבון tBID, ומגייס אותו למיטוכונדריון. ממצאי המחקר מראים, כי כאשר הקולטן חסר,תהליך האפופטוזיס נחלש. במקרה זה, רוב ה-tBID אינו מגיע למיטוכונדריון, מסר ההתאבדות לחלבונים BAX  ו-BAK נחלש, והקרומים דולפים פחות.

 

פרופ' גרוס וחברי קבוצתו ממשיכים לחקור את MTCH2 במטרה לגלות תפקידים נוספים שחלבון זה עשוי למלא. "לחלבונים רבים, האפופטוזיס הוא 'עבודה לילית', ואילו 'העבודה היומית' עשויה להיות שונה לחלוטין, אומר פרופ' גרוס. "אנחנו משערים כי ב'עבודה היומית' שלו, MTCH2 אינו מתפקד כלל כקולטן - זאת מאחר שהוא דומה מאוד לחלבונים נשאים שמובילים חומרים שונים מעבר לקרומי המיטוכונדריה. בשלב זה אנחנו מנסים להבין מה הוא עושה מלבד תפקידו בקידום התאבדות התא. הממצאים הראשוניים שלנו רומזים על קשר מעניין אפשרי לבנייה ולפירוק של חומצות שומן".

 

העובדה שהאפופטוזיס ממלא תפקיד הכרחי בתהליכים רבים כל כך - החל מהתפתחות עוברית ועד מניעת התפתחות גידולים סרטניים - הופכת את החלבון MTCH2 למטרה חשובה לתרופות. פרופ' גרוס: "במקרים של סרטן, התאים אינם מתאבדים כדרוש, ואילו מחלות אחרות, כגון אלצהיימר, מתאפיינות באפופטוזיס מוגבר. באמצעות שליטה ביחסי הגומלין בין tBID ובין MTCH2, ייתכן כי שנוכל להתגבר על בעיות כאלה".חברת "ידע מחקר ופיתוח", המקדמת פיתוח יישומים על-בסיס המצאותיהם של מדעני מכון ויצמן למדע, רשמה פטנט על החלבון. בימים אלה מתקיים מחקר במעבדתו של פרופ' גרוס, ובקבוצות מחקר נוספות, במטרה למפות את תחומי הפעילות ויחסי הגומלין של שני החלבונים, כדי לפתח מולקולות חדשות אשר מסוגלות לחסום או להאיץ את התהליך במצבי מחלה.