הינך נמצא כאן

מחוברים

28.05.2012

לא קל לסדר בזוגות ערימה של אלפי גרביים. הבעיה מסתבכת ממש כאשר מתברר שמדובר בגרביים מיקרוסקופיות. משימה זו מתחילה להתקרב לאתגר שאתו התמודדו ד"ר מאיה שולדינר וחברי קבוצתה במחלקה לגנטיקה מולקולרית של מכון ויצמן למדע, כשהחליטו לחפש זוגות חלבונים: חלבון שזקוק להובלה שתוציא אותו מאחד מאברוני התא, וחלבון-מלווה שעוזר לו להגיע להסעה שלו. ד"ר שולדינר וחברי קבוצתה נאלצו להתאים את הציוד הרובוטי במעבדה כדי לפתח מערכת בשם PAIRS, אשר מכינה אלפי דוגמאות ומחפשת ביניהן זוגות מתאימים.
ד"ר מאיה שולדינר ויונתן הרציג. חוקי התנועה
מדענים רבים מנסים למצוא זוגות כאלה כבר שני עשורים, בהצלחה חלקית בלבד. מדובר בנושא בעל חשיבות עליונה: החלבונים המלווים נקשרים להורמונים, לגורמי גידול, ולמולקולות איתות אחרות, שנוצרים בתא וצריכים לצאת ממנו לתאים או לאיברים אחרים, והם מעורבים במחלות רבות, ממחלות אוטו-אימוניות ועד סרטן. הבנה טובה יותר של החלבונים המלווים עשויה להצביע על מטרות לתרופות שיטפלו במחלות אלה.
 
התחנה הראשונה במסעם של כל החלבונים שצריכים לצאת מהתא, וכן של חלבונים אשר מוצגים, בסופו של דבר, על הפנים החיצוניות של קרום התא, היא הרשתית התוך-פלסמתית – אברון דמוי מבוך שנוצר מקרומים פנימיים מקופלים. החלבונים שנכנסים לרשתית התוך- פלסמתית מתקפלים בתוכה לצורתם הסופית, ועוברים בדיקת איכות לפני יציאתם מהמבוך. היציאה לכיוון התחנה הבאה – הגולג'י – לצורך מיון וניתוב סופי, היא מהלך מסובך יותר מהכניסה. על החלבון, שהוא כעת מקופל ובמצב פעיל, לנסוע בתוך בועה קטנה של קרום אשר נפרד מהרשתית התוך-פלסמתית ויוצר שלפוחית – מעין מונית פרטית שמביאה את הנוסע לגולג'י ללא מגע עם פנים התא. בשלב זה נכנסים לתמונה גם המלווים. הם ממיינים ואורזים את החלבונים, ומוודאים שרק החלבונים המוכנים יצאו מהרשתית התוך-פלסמתית, וכי הם ייכנסו לשלפוחיות המתאימות.
 
עד עתה נעשה הניסיון להתאים בין החלבונים לבין המלווים שלהם באופן דומה להתאמת גרביים במיון ידני – כלומר, בזה אחר זה. באופן זה זוהו עד היום עשרה מלווים בלבד, ולאלה נמצאו רק מספר בני זוג. לדברי ד"ר שולדינר, המידע הזה אינו מספיק אפילו כדי להתחיל להבין את חוקי התנועה של חלבונים.
 
ד"ר שולדינר וחברי הצוות שלה, שכלל את תלמיד המחקר יונתן הרציג וד"ר יעל אלבז, וכן עמיתים מאוניברסיטת קיימברידג', סברו שיש צורך בגישה מערכתית ומסודרת יותר. בשיטת ה-PAIRS שפיתחו השתמשו ברובוט שהכין תרביות של תאי שמרים. כל אחד מהדוגמאות הכילה זן שמרים מהונדס גנטית, שאחד מתוך 400 חלבונים שונים המצויים בו נצבע בצבע ירוק זוהר. בנוסף, אחד מתוך עשרת המלווים המוכרים הונדס כך שיהיה לא פעיל. בסך הכל יוצרו 4,000 דוגמאות שונות, שמטרתן למצוא את בני הזוג של המלווים המוכרים. רובוט נוסף סרק באופן אוטומטי צילומים של התאים, וחיפש חלבונים צבועים בירוק זוהר שהתאספו בתוך התא במקום לצאת ממנו – מה שהיווה סימן להתאמה בין החלבון הירוק לבין מלווה שאינו פעיל.
 
הצוות מצא חלבונים נוסעים חדשים עבור כל מלווה מוכר. היה בכך די, לדברי ד"ר שולדינר, כדי להתחיל לפענח כמה מהכללים הבסיסיים של מערכת התנועה ברשתית התוך-פלסמתית. כך, לדוגמה, המדענים גילו כי מרבית המלווים עובדים עם קבוצות קטנות של חלבונים, וכי כל חלבון משתמש רק בסוג אחד של מלווה. במקרים אחדים, קבוצת החלבונים שהשתמשה במלווה אחד הייתה בעלת תיפקוד דומה. במקרים אחרים, "סיסמה" כימית משותפת קשרה מספר חלבונים למלווה מסוים אחד. ממצאי המחקר התפרסמו בכתב-העת PLos Biology.
 
המעניין מכולם היה חלבון מלווה שהפגין, לכאורה, התנהגות יוצאת מן הכלל: המדענים הבחינו כי Erv14 מתחבר לכמות גדולה של חלבונים, שבמבט ראשון לא נמצא כל קשר ביניהם. לאחר שורה ארוכה של ניסויים שבהם פסלו מספר הסברים אפשריים, גילו המדענים סוף סוף את המכנה המשותף: מתברר, כי כל החלבונים המשתמשים ב-Erv14 זקוקים לרצף ארוך במיוחד של חומצות אמינו כדי לבלוט מהקרום החיצוני של התא.
 
גרסאות שונות של המלווה Erv14 נמצאות בכל היצורים החיים, החל בשמרים ובזבובי הפירות וכלה בבני אדם, ולכן, סביר להניח כי הממצאים תקפים גם עבור המלווה האנושי והחלבונים המשתמשים בו. אחד מאותם חלבונים הוא הקולטן של גורם הגידול EGF, חלבון הכרחי להתפתחות עוברית תקינה, שגם ממלא תפקיד במחלת הסרטן. הבנה טובה יותר של תנועת קולטן ה-EGF חשובה לצורך פיתוח מודלים המתארים את ההתפתחות ואת ההתקדמות של גידולים סרטניים.
 
בנוסף לזוגות שהמדענים הצליחו לזהות, נמצאו גם חלבונים רבים שלא התחברו לאף מלווה מוכר. האם חלבונים אלה מסתדרים לבד, ללא ליווי, או אולי הם משתמשים במלווים אחרים, שטרם זוהו? ד"ר שולדינר וחברי הצוות שלה מתכוונים להמשיך לחקור את הנושא. המטרה העתידית שלהם היא ליצור מאגר מידע שימפה את מערכות ההסעה של כל החלבונים בתא.

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם