אוכלים את עצמם מבפנים

01.09.2006
פרופ' עדי קמחי ושרון ריף. מסלולי התאבדות
 
כשאנחנו נקלעים למצב קשה או למשבר, אחדים מאיתנו מרגישים שהם "אוכלים את עצמם מבפנים". כשמדובר בבני-אדם, התחושה הזאת אינה אלא דימוי, אבל זה בדיוק מה שיכול לקרות לתאים סרטניים. כאשר מנגנוני בלימת הסרטן נכשלים בתפקידם, והתא עלול להפוך לתא סרטני המסכן את קיומו וחייו של הגוף כולו, נכנסת לפעולה "תוכנה" מיוחדת הטמונה בכל אחד מתאי גופנו. "תוכנה" זו מורה לתא המסוכן לאבד את עצמו לדעת, ולצוות בכך את החיים לגוף כולו. אם וכאשר ה"תוכנה" הזאת משתבשת, עלולים להתפתח גידולים סרטניים.לעומת זאת, אם וכאשר היא מופעלת מעבר לנחוץ, מתחוללות בגוף מחלות ניווניות שונות (למשל, במערכת העצבים).
 
תופעה זו, של התאבדות תאים, יכולה להתחולל בשני אופנים שונים. דרך ההתאבדות הידועה יותר קרויה "אפופטוזיס" (ביוונית: "השלה", כמו העלים הנושרים מהעץ בשלכת). האפופטוזיס מתחולל כאשר התא מייצר חלבונים רעילים שגורמים להתפרקות התא למרכיבים ש"נאכלים" על-ידי תאים סמוכים. הדרך השנייה קרויה "אוטופאג'יה", כלומר, התא אוכל את עצמו מבפנים.
 
תלמידת המחקר שרון ריף, ופרופ' עדי קמחי, ראש המחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, זיהו באחרונה חלבון חדש, המורה לתא הסרטני לבחור בדרך התאבדות זו. ממצאי מחקרן התפרסמו באחרונה בכתב העת המדעי Molecular Cell. למעשה, מתברר שחלבון חדש זה אינו אלא גרסה מקוצרת של חלבון אחר, שהיה ידוע בעבר כאחד מהגורמים המעורבים בגרימת אפופטוזיס. שני החלבונים האלה נוצרים על פי מידע גנטי המקודד באותו גן עצמו, אלא שבתהליך הייצור של החלבון המקוצר מתחיל הריבוזום ("בית החרושת לחלבונים של התא") לקרוא את המידע, שמגיע אליו בצורת אר-אן-אי שליח, בנקודה מסוימת על-פני המולקולה, ולא בתחילתה.
 
האוטופאג'יה מבוססת על מבנים תוך-תאיים, דמויי-שקיות, שבעת מחסור, או עקה, התא ממחזר באמצעותם אבני בניין. במקרים מסוימים פועל המנגנון הזה ביתר, כך שבנסותו למחזר אבני בניין התא "אוכל את עצמו למוות". גילוי התופעה הזאת העלה במלוא חריפותה את השאלה: האם האוטופאג'יה היא מנגנון הישרדות, או להיפך, מנגנון להשמדה עצמית? זו השאלה שעמדה במרכז מחקרן של פרופ' קמחי ושרון ריף.
 
כדי לבחון את שתי האפשרויות האלה, שיתקו המדעניות שני גנים שידוע כי הם חיוניים לבנייתן של "שקיות המיחזור". כך גילו, כי הפגיעה בייצור השקיות הגנה על התאים במידה משמעותית מפני תהליך ה"אכילה העצמית" והמוות, כך שרבים מהם, יחסית, שרדו. מכאן הסיקו המדעניות, כי היווצרות יתר של השקיות היא שלב מבשר רע (בשביל התא), מעין שלב הכרחי בדרך לאכילה עצמית למוות. מהו בדיוק המנגנון המפעיל את התהליך? כלומר, מה ההבדל בין שני תהליכי ההתאבדות? מדוע תא אחד מתאבד באפופטוזיס, ואילו תא אחר אוכל את עצמו למוות? התשובה לשאלה זו עדיין לא ידועה, אבל המדעניות מציעות, שההבדל נובע מהשוני המבני בין שני החלבונים הרעילים, המשפיע על דרך הפעולה שלהם ועל האיזור שבו הם פועלים בתא.
 
לשם מה התפתחו בתא שני מנגנוני התאבדות שונים? פרופ' קמחי מציעה, שמסלול האוטופאג'יה מהווה מעין תוכנית גיבוי, למקרה שהתא הסרטני יימנע - מסיבות שונות - להקריב את עצמו ולבצע אפופטוזיס. במילים אחרות, האוטופאג'יה היא עוד מסלול התאבדות, או עוד מנגנון שהגוף פיתח כדי לבלום התפתחות של גידולים סרטניים. עכשיו מתכננות המדעניות לבדוק, אם התפיסה הזאת נכונה, או שבכל זאת, תהליך האוטו-פאג'יה הוא מנגנון עצמאי שאינו תלוי בשאלה אם התא הסרטני מבצע או אינו מבצע אפופטוזיס.
 
במחקר השתתפו גם תלמידות המחקר עינת זלצקבר ושני ביאליק מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, וכן תלמיד המחקר אוהד שיפמן ופרופ' משה אורן מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא. 
 

מכונות אוכלות

 

פרופ' זבולון אלעזר. חיבור קטלני
 
כיצד נוצרות בתא "שקיות המיחזור" שפעולתן יכולה לגרום לכך שהתא "יאכל את עצמו למוות"? כמו הרבה תהליכים ביולוגיים אחרים, גם התהליך הזה מתחיל בהכרה ביולוגית בין שני חלבונים המזהים זה את זה ומגיבים זה עם זה. פרופ' זבולון אלעזר, מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע, הצליח באחרונה לגלות שני אתרי זיהוי חיוניים על חלבון אחד בזן מסוים של שמרים. פגיעה בחלבון הזה, או באתרי הזיהוי שלו, מאיטה ובולמת את תהליך האכילה העצמית. ממצאי המחקר הזה פורסמו באחרונה בכתב העת המדעי EMBO Reports.
 
כדי שהחלבון הזה יוכל לבצע את תפקידו, ולפתוח בתהליך שמוביל לאכילה עצמית של התא, חייב חלבון אחר לזהות אותו, ולהתחבר ל"שקע" מסוים המצוי בו. מכיוון שבחלבון המזוהה קיימים "שקעים" רבים, ביקשו המדענים לברר איזה "שקע", בדיוק, הוא החיוני להפעלת החלבון. כדי לעשות זאת השתמשו המדענים בשיטות של הנדסה גנטית, ויצרו גרסאות שונות של החלבון, שבכל אחת מהן חסר "שקע" אחר. כך עלה בידם לזהות את ה"שקע" שהיצמדות החלבון המפעיל אליו פותחת את התהליך. תאים שהכילו חלבונים אשר לא כללו את ה"שקע" המסוים הזה, לא ביצעו "אכילה עצמית", בעוד שתאים שהכילו חלבון אשר כלל את ה"שקע" הייחודי, פתחו בתהליך הזה.
 
ממצאים אלה עשויים לסייע בהבנה טובה יותר של תופעת ה"אכילה העצמית". הבנה כזאת עשוייה, בעתיד, לאפשר פיתוח דרכים ושיטות חדשות לבלימת ולמניעת מחלות שונות.
 
במחקר השתתפו תלמידות המחקר נירה עמר מהמחלקה לכימיה ביולוגית וגילה לוסטיג מהמחלקה לבקרה ביולוגית, וכן ד"ר יושינובו איצ'ימורה ופרופ' יושינורי אוסומי מהמכון הלאומי לביולוגיה בסיסית ביפן. 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם