המפתח

01.03.2009

פרופ' רוני זגר. בקרה
 
המכס ומשטרת הגבולות הם אמצעים המאפשרים למדינות לפקח על תנועות של בני-אדם, בעלי-חיים וסחורות. הפיקוח הזה חיוני למארג החיים ולכלכלה התקינה של המדינה. בדומה לכך, כדי להבטיח פעולה תקינה של אורגניזם, פועלות בתאים חיים מערכות של "ביקורת גבולות" - קרומים אשר מקיפים את התא כולו ואת האברונים השונים שלו ומגינים עליהם מפני חומרים מזיקים. כך, למשל, גרעין התא המכיל את המטען הגנטי של התא מוקף על-ידי קרום כפול המגן עליו ועל מטענו. קרום זה מווסת את זרימתן של מולקולות מסוימות מגוף התא אל תוך הגרעין ולהיפך. באופן זה, למשל, מבוקרת הפעלת גנים בגרעין, המובילה ליצירתם של החלבונים הנדרשים לתא בזמן המתאים ובכמויות  הנחוצות. לצורך זה מצויים בקרום הגרעין "מעברי גבול", שהשליטה בהם מאפשרת לתא למנוע הפעלה לא נכונה של הדי-אן-אי, אשר עלולה להוביל ליצירה של חלבונים פגומים, לא נחוצים ואף מזיקים.

המולקולות שהן בעלות "תעודת מעבר" מתאימה יכולות להיכנס לגרעין כדי לבצע בו פעולות "לגיטימיות" שונות. "תעודת המעבר" הזו היא, למעשה, מעין "צופן מיקום" - רצף של חומצות אמיניות הממוקם באיזור מסוים של המולקולה. "חלבוני תובלה" מיוחדים, הקרויים "אימפורטינים", מזהים את הצופן הזה, נקשרים אליו, ומעבירים את המולקולות האלה לתוך גרעין התא.

עד כאן הכל נראה מאורגן היטב. אלא שבאחרונה התברר, שמולקולות מסוימות  שאינן נושאות את "תעודת המעבר" המתאימה מצליחות בכל זאת לעבור את "שער הבידוק" ולהיכנס אל תוך הגרעין. במאמר שפורסם באחרונה בכתב-העת המדעי Molecular Cell מתארים מדעני מכון ויצמן למדע מנגנון אשר אחראי לחדירתן של חלק מהמולקולות האלה אל הגרעין. ממצאים אלה, פרי מחקרם של פרופ' רוני זגר, תלמידת המחקר דנה חודרלנד והחוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר אלכסנדר קונסון, מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, עשויים להוביל לפיתוח שיטות לטיפולים רפואיים חדשים.
 
המדענים התמקדו בחלבונים המעבירים אותות, הקרויים ERKs. חלבונים אלה פועלים בעיקר בתוך הגרעין, שם הם מעורבים בין היתר בבקרת ביטוי גנים (המובילים ליצירת חלבונים ספציפיים), בהתרבות תאים ובהתמיינותם. תוך שימוש בטכניקות מחקר שונות, לרבות שיטות ביואינפורמטיות, גילו המדענים שחלבונים אלה בכל זאת נושאים "קוד מיקום" ייחודי בעל רצף שונה מהרצף המוכר. למעשה, התברר שכניסתן של מולקולות אלה לגרעין מבוקרת בקפדנות רבה יותר בהשוואה לתהליכי הבקרה על תנועת  מולקולות אחרות. כך, חלבוני ה-ERK "אוחזים" ב"תעודת המעבר" שלהם כשהם עצמם מעוגנים לחלבונים אחרים בחלל התוך-תאי, אשר משחררים אותם רק כשמתקבל אות המגיע מחוץ לתא (כגון גורם גדילה או הורמון). כשחלבון כזה נקרא למסע שבמסגרתו עליו לחצות את גבולות הגרעין, "תעודת המעבר" שלו חייבת לקבל חותמת של קבוצת זרחן (הוספת קבוצת זרחן לחלבון, או הפחתתה, מובילה לשינוי במבנה או במטען החשמלי שלו, דבר שמשנה את פעילותו או את האינטראקציות שלו עם חלבונים אחרים, ולכן משמש מנגנון בקרה חשוב על מיקום החלבון ופעילותו בתא). רק לאחר שהחלבון קיבל את "חותמת המעבר" הוא יכול לקשור סוג מסוים של חלבון הובלה, אשר מסייע לו להתמקם בגרעין ולבצע את תפקידו.

המדענים הסירו - בטכניקות של הנדסה גנטית - את קוד הכניסה, ובכך מנעו את הוספת קבוצות הזרחן. כתוצאה מכך לא הובלו החלבונים האלה לתוך הגרעין, דבר שבלם את התרבותם של התאים. ERK הוא לא החלבון היחידי המשתמש במנגנון זה. באמצעים ביואינפורמטיים מצאו המדענים, שכ-40 חלבונים יכולים להיכנס לגרעין התא בעזרת הרצף החדש (זאת, בתגובה להגעתו של אות מתאים מחוץ לתא).

פרופ' זגר אומר, שלממצאים אלה עשויה להיות חשיבות רבה בפיתוח שיטות טיפול חדשות: הפעלה שגויה של חלבוני ERK, הממלאים תפקיד חשוב בתהליכי ההתרבות של תאים, היא גורם מוכר להתפתחות גידולים סרטניים. פיתוח תרופה שתחסום באופן סלקטיבי את רצף קוד הכניסה עשוי להפריע להובלת החלבון לתוך הגרעין, ולמנוע את התרבות התאים. התערבות בררנית כזו תוביל לטיפול יעיל יותר בסרטן עם פחות תופעות לוואי.  

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם