נקודת אחיזה

01.03.2006
פרופ' דניאל וגנר ותלמידת המחקר דיקלה רז בן-ארוש. חומרים מרוכבים ביולוגיים
 
פרוטה ועוד פרוטה, כך חינכו את ילדי ישראל בימים רחוקים, הן דונם אדמה. באותה מידה אפשר לומר שתא ועוד תא, הנצמדים זה לזה, הם הדרך להיווצרות רקמות ואורגניזמים רב-תאיים. תהליכי ומנגנוני ההיצמדות של תאים חיים נחקרים במכון ויצמן למדע מהיבטים שונים במשך שנים רבות. ובכל זאת, היבט חדש ומפתיע משהו של התופעה הבסיסית הזאת מוצע בימים אלה על-ידי פרופ' דניאל וגנר מהמחלקה לחומרים ופני שטח במכון. פרופ'וגנר חוקר חומרים מרוכבים מתקדמים, חזקים וקלים במיוחד, המשמשים לבניית מטוסים קלים ייחודיים, חלקי לוויינים ועוד. חומר מרוכב בנוי משילוב של שני חומרים, כאשר חומר אחד משמש תבנית, ואילו השני ממלא את התבנית. כיצד בדיוק שני החומרים האלה נצמדים זה לזה? העיסוק בשאלה זו הוביל את פרופ' וגנר לתובנות חדשות בתחום האחיזה בין תאים חיים.
 
חומרים מרוכבים רבים מבוססים על סיבים של זכוכית או פחמן, השקועים בתבנית של חומר פולימרי, או שרף. כדי לבדוק את יכולת ההיצמדות בין חומרים אלה במאמצים שונים, המדענים מושכים את הסיב עד שהוא ניתק מהתבנית של החומר הפולימרי, או השרף. תיעוד מדוקדק של תהליך ההעמסה והקריעה הזה מעיד על מידת יכולתו של החומר המרוכב לעמוד במאמצי גזירה. למעשה, מתברר שמאמץ הגזירה פועל בעוצמה הרבה ביותר ליד קצוות הסיב. במילים אחרות, כאשר הסיב נמשך בכוח, התבנית הפולימרית, שבה הוא שקוע, נמתחת ומתעוותת בעיקר באיזור קצוות הסיב.
 
מחקרים שביצעו מדעני מכון ויצמן העלו, שתאים מסוימים מתים כאשר הם אינם מצליחים לעגון ולהיצמד לרקמה הבין-תאית. אחיזה והיצמדות, בשביל התאים האלה, היא תנאי להישרדות. ההיצמדות עצמה היא תהליך דינמי שמעורבים בו מרכיבים שונים של התאים, ובהם סיבי אקטין - סיבים אלסטיים המהווים חלק מהשלד התאי. ההיצמדות עצמה מתחוללת בנקודה שנקראת "אתר היצמדות ממוקד", שבו "אצבעות" עשויות חלבון המצויות בקצות סיבי האקטין אוחזות במשטח. כדי לחקור את התהליך הזה, השתמשו תלמידת המחקר דיקלה רז בן-ארוש ופרופ' וגנר במודל מתמטי המשמש לחישוב חוזק של חומר מרוכב.
 
מחקרים דומים שבוצעו בעבר הראו, שעוצמת מאמץ הגזירה תלויה בגודל אתר ההיצמדות הממוקד. באתרי היצמדות קטנים נמדדו מאמצי גזירה חזקים יותר, בעוד שבאתרים גדולים יותר נמדדו מאמצי גזירה חלשים יותר. פרופ' וגנר ודקלה רז בן-ארוש הצליחו ליצור מודל מכני, המראה כיצד התא מגדיל "בכוונה" את שטח אתר ההיצמדות, ובכך גורם להקטנת מאמצי הגזירה המופעלים עליו - דבר שמאפשר לו לעמוד בלחץ ולהישאר צמוד למשטח. באמצעות המודל המכני הצליחו המדענים לקבוע את עוצמת מאמצי הגזירה לאורך אתר ההיצמדות. כך התברר, שמאמץ הגזירה החזק ביותר פועל בנקודה שבה מסתיים סיב האקטין ומתחילה ההיצמדות הממוקדת. בדיוק בנקודה זו מוסיף התא - ה"מבקש" לחזק את אחיזתו במשטח - חלבונים חדשים, תוך כדי הגדלת שטח ההדבקה.
 
ממצא זה עשוי להסביר גם את תופעת הרווחים שבין אתרי ההיצמדות הממוקדים. לפי חישוביהם של פרופ' וגנר ודיקלה רז בן-ארוש, קירבה רבה מדי בין אתרי ההיצמדות הממוקדים תחליש את עוצמת ההיצמדות של התא למשטח. נראה שהתא, שהוא יישות דינמית המסוגלת להתאים את עצמה לסביבה, "מבין" את עובדת החיים הזאת, ויוצר מרחקים מתאימים בין אתרי ההיצמדות הממוקדים, דבר שמחזק את אחיזתו במשטח.
 
 
סיבי אקטין של השלד התאי. שבקצותיהם "אצבעות חלבוניות המסייעות להיצמדות. הצילום בוצע במעבדתו פרופ'  של בני גינר, על ידי תלמיד המחקר רונן זיידל -בר
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם