גבולות

01.11.2014

 
ד"ר מאיה שולדינר
ד"ר מאיה שולדינר
 
 
 
כל מדינה זקוקה לגבולות, וחשובים לא פחות מהם, ואולי יותר, הם מעברי הגבול, שבהם אפשר לפקח על התנועה ממדינה למדינה. דבר זה נכון גם עבור ה"מדינות" העצמאיות בהן מתבצעות הפעילויות השונות בתא – אברוני התא. כל אחד מאברונים אלה מתמחה בביצוע תהליכים חיוניים. ועם זאת, כדי שהתא כולו יוכל לפעול כיחידה אחת, נדרשת תקשורת טובה בין ה"מדינות" החברות בתא, ונחוצים נתיבי מעבר נוחים ביניהן.
 
כיצד בדיוק מתנהלת התקשורת בקֶרֶב "פדרציית המדינות" של התא? דרך אחת היא באמצעות שליחים – לדוגמה, חלבונים שונים – הנעים מאברון לאברון ומעבירים אינפורמציה. במקרים אחרים נדרש מגע פיסי בין האברונים. מגע כזה נוצר בנקודות מפגש הממוקמות לאורך גבול האברון, שדרכן מועברים חומרים שונים. נקודת מפגש כזו זוהתה לראשונה לפני כשלושה עשורים, ונקודות חדשות מוסיפות להתגלות. לדברי ד"ר מאיה שולדינר, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, כל גילוי חדש כזה מסייע למדענים להבין טוב יותר מי מאברוני התא "מדבר" עם מי, איזה מידע מועבר, וכיצד תורמים שיבושים במעבר מידע וחומרים מאברון לאברון להתפתחות מחלות והפרעות שונות.
 
במעבדתה של ד"ר שולדינר חוקרים, בין היתר, את מעברי הגבול האלה, וכיצד הם מאפשרים תקשורת בין אברוני התא. בזמן מחקרה הבתר-דוקטוריאלי באוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו, במעבדתו של פרופ' פיטר וולטר, הייתה ד"ר שולדינר שותפה לגילוי נקודת מגע בין שני אברונים מרכזיים בתא:
המיטוכונדריה, "בית החרושת לאנרגיה" של התא, והרשתית האנדופלסמתית – בה מייצרים שומנים ומכינים חלבונים לקראת הפרשתם אל מחוץ לתא. שני אברונים ענקיים אלה, התופסים קרוב לשליש מנפח התא, נצמדים זה לזה בחוזקה באמצעות "חלבוני ריץ'-רץ'". נקודת המגע מיועדת בעיקר להעברת מולקולות שומן, הנוצרות ברשתית האנדופלסמתית, לתוך המיטוכונדריה, שם הן משמשות ליצירת הקרום. המדענים הניחו אז, כי פגיעה בחלבוני הריץ'-רץ' תצמצם את כניסתם של שומנים למיטוכונדריה ואף תמנע זאת. אולם בפועל, להפתעתם, לפגיעה בהם לא הייתה כל השפעה. מסקנתם הייתה, ששומנים נכנסים למיטוכונדריה בדרך נוספת, לא ידועה.
 
ד"ר יעל אלבז-אלון, חוקרת בתר-דוקטוריאלית במעבדתה של ד"ר שולדינר, קיבלה על עצמה את האתגר לחפש את אותה נקודת מעבר לא מוּכרת. הנחת המוצא הייתה, שקיימות שתי דרכים לכניסת שומנים למיטוכונדריה, וכי במקרה שייגרם נזק למעבר הלא-מוּכר, תגביר נקודת המעבר המוּכרת את יעילות מעבר החומרים. אפשר לדַמות זאת לבעיה מתמטית בסיסית: אם בריכה מתמלאת באמצעות שני ברזים שמזרימים אליה כמות שווה של מים, וברז אחד נסגר, הרי שכדי שהבריכה תמשיך להתמלא באותו קצב, על הברז השני להכפיל את תפוקתו. כדי למצוא את ה"ברז" הנוסף, כלומר את החלבון האחראי על המעבר הלא-מוכר, פגעו המדענים בכל אחד מ-6,200 החלבונים המצויים בתא שמר, וחיפשו את הפגיעה הגורמת להכפלה בכמות נקודות המעבר המוכרות – אשר סומנו באמצעות סמן פלואורסצנטי.
 
הניסוי, שנעשה באמצעות מערכת רובוטית המאפשרת לבצע בדיקה רחבת-היקף מסוג זה באופן אוטומטי, גילה ארבעה חלבונים שפגיעה בהם הובילה להכפלת נקודות המגע המוּכרות. בדיקת המיקומים של החלבונים בתא גילתה, כי אחד מהם אכן נמצא בגבול המיטוכונדריה, במיקומים מיוחדים, בהם הוא נושק גם לגבול של אברון תאי אחר – הווקואלה. אברון זה (שבבני- אדם קרוי "ליזוזום") הוא "מפעל המיחזור" התאי, ולכן הוא מכיל כמויות גדולות של מולקולות שומן. אם כן, מקורותיהם של שני נתיבי המעבר של שומנים למיטוכונדריה מצויים במקום בו נוצרים השומנים, ובמקום בו הם עוברים מיחזור לשימוש נוסף.
 
המחקר, שהתפרסם בכתב-העת Developmental Cell, מגלה נקודת גבול חדשה בין "מדינות" שלא היה ידוע כי הן חולקות גבול משותף – המיטוכונדריה והווקואלה. ד"ר שולדינר מסבירה כיצד הצליחה נקודת המעבר, שקיבלה את השם vCLAMP, לחמוק עד כה מעיני מדענים: "בתאים רגילים יש כמות מועטה מאוד של נקודות מעבר כאלה, ולכן קל להחמיץ אותן. אך כאשר אחד מנתיבי המעבר נפגע, הנתיב השני 'מתנפח', כמות נקודות המעבר גדלה, וקל להבחין בהן באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. בנוסף, בנקודות המעבר עצמן אפשר לראות במקרה זה מעין 'צֶבֶר אברונים' לא שגרתי, שבמרכזו מיטוכונדריה המוקפת בווקואלות".
 
המחקר תורם מידע חדש ביחס למראה התאים ותיפקודם. בנוסף, עדויות לקיומן של נקודות vCLAMP נמצאו גם בבני-אדם; כלומר, מדובר בתופעה שמורה אבולוציונית, שיש לה חשיבות גם בתאים אנושיים. במעבדתה של ד"ר שולדינר אפשר יהיה לחקור אותה לעומק ולעמוד על חשיבותה.
 
במחקר השתתפו פרופ' טוני פוטרמן מהמחלקה לכימיה ביולוגית, ותלמידת המחקר מקבוצתו, עדן רוזנפלד-גור; ד"ר ורה שינדר מהמחלקה למיקרוסקופיית אלקטרונים; וד"ר תמר גייגר מהפקולטה לרפואה על-שם סאקלר באוניברסיטת תל-אביב.
 
ד"ר מאיה שולדינר אוהבת לבלות עם הילדים שלה – מתן, נעם ודניאל, שנולדו בזמן שהייתה בתקופת הדוקטורט, הפוסט-דוקטורט, וכן בעת שהקימה מעבדה חדשה במכון.
 
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם