ריקוד המולקולה

01.03.2004
פרופ' אירית שגיא. טכניקה של שידורי ספורט
 
כל מי שהכין אי-פעם עוגת דבש וטרח להתבונן בדבש המתגולל ומתערבב בבלילת העוגה, יודע שלא יהיה זה פשוט לתאר את התהליך הזה בסדרת תצלומים דוממים. הקושי נובע בעיקר מהצורך לזהות ולתעד את שברירי השנייה המשמעותיים בתהליך, כך שרצף התמונות שיתקבל אכן יתאר את עיקרו של התהליך. מדענים שמבקשים לתעד תהליכי גומלין ביןמולקולות שונות (לדוגמה, פעולתם של אנזימים שונים על מולקולות המצויות בסביבתם), מוצאים את עצמם במצב דומה, אם כי מאתגר ד"ר עודד קלייפלד, מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע, פיתחו דרך מקורית וראשונה מסוגה להתמודד עם האתגר הזה. במאמר שהתפרסם בכתב העת המדעי Structural Biology Nature מתוארת שיטה לתיעוד דינמי של תהליכים ושינויים מבניים המתחוללים במולקולה של אנזים בזמן פעילותו. הודות לשיטה החדשה יכולים המדענים לצפות, לראשונה, בסרטוני וידאו ברזולוציה גבוהה המאפשרת לראות תנועה של אטומים בודדים המשנים את מקומם במולקולת האנזים. בעבודה זו השתתפו ד"ר גרשום מרטין ממכון ויצמן למדע, וד"ר אנטולי פרנקל מאוניברסיטת ישיבה, ארה"ב.
 
כדי להפיק את סרטון הווידאו שלהם "בשידור חי" משתמשים פרופ' שגיא וחברי קבוצת המחקר שלה בטכניקה דומה לצילום stop action, הידועה בתחום שידורי הספורט בטלוויזיה (אך מתבצעת בסדרי גודל מולקולריים). בשיטה זו מקפיאים את התהליך בשלבים מסוימים, ומשתמשים בשיטות מתקדמות מתחום האנליזה הכימית כדי לקבוע את המערך המולקולרי המדויק המתקיים בכל שלב. פרופ' גיא אומרת, שהחלק הקשה ביותר בתהליך פיתוח השיטה היה חישוב תזמון מסגרות הצילום ("פריימים") כך שהמסגרות הנבחרות אכן יראו כל שלב של התהליך ברגע השיא שלו.
 
המדענים סידרו את התצלומים הדוממים בסדר התרחשותם, ואז יצרו משרשרת התמונות סרט וידאו שהמחיש לעיניהם אתריקוד החיים ברמה המולקולרית. כך, למעשה, הצליחו המדענים להטיל את משטר הפיקוח של האח הגדול בעולמן המיקרוסקופי של המולקולות. "השיטה הזאת", אומרת פרופ' שגיא, "פותחת חלון אפשרויות חדש תחום פיתוח התרופות. עכשיו אנו יכולים לזהות במדויק את החלקים הפעילים במולקולת האנזים, ואת השינויים המבניים שמתחוללים במולקולה במשך התהליך שבו היא פועלת את פעולתה. הודות לתובנות שאפשר להשיג בדרך זו, אפשר יהיה לעצב תרופות סינתטיות חדשות שיכוונו למטרות מדויקות, כגון השפעה על מיקומו ופעילותו של אטום בודד במולקולה".
 
פרופ' שגיא וחברי קבוצת המחקר שלה מנסים בימים אלה להגשים את החזון הזה, במחקר שבו הם מפתחים חומר תרופתי שנועד לבלום את את התפשטותם של גידולים סרטניים בגוף. הסרטן שמנסה להתפשט בגוף היה מתקשה מאוד לעשות זאת אילמלא סייעו לו "בוגדים" שונים, מתוך הגוף. אחד מה"בוגדים" הפוטנציאליים האלה הוא אנזים ממשפחת אנזימים הקרויה מטלופרוטאינז. האנזים הזה מפרק את הג'לטין שבמרווחים הבין-תאיים, וכך הוא פורץ ומפלס דרך לגרורות ששולח התא הסרטני. פרופ' שגיא משתמשת בטכניקת המעקב החדשה שלה כדי עקוב אחר פעילותו של האנזים הבוגד, ועל פי ממצאי המעקב לעצב מולקולה מיוחדת שתבלום את פעילותו ההרסנית.
 
 
תיאור סכמטי מבני של השינויים באתר הקטליטי המתכתי באנזים, בזמן פעולה. השינויים המבניים והאלקטרוניים בסביבת המתכת קטנים, אך משמעותיים לתיפקוד תקין ומהיר של האנזים
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם