בין טוב לרע

 

מוטציות גנטיות הן טובות או רעות? התשובה על השאלה הזאת,כמו התשובות לשאלות רבות אחרות בחיים, היא: תלוי. תלוי בהקשר. מוטציות "רעות" יכולות להפעיל גנים גורמי סרטן, או "לכבות" גנים בולמי סרטן, דבר שעלול להביא להתפתחות גידולים סרטניים. מוטציות שליליות אחרות עלולות לפתוח בתהליכים הגורמים להתפתחות מחלות אחרות. לעומת זאת, מוטציות "טובות" הן הסולם שעליו מטפסים החיים במעלה האבולוציה. בעצם, ללא המוטציות ה"טובות", כלל לא תיתכן אבולוציה. הצטברותן של מוטציות לא-קטלניות בחומר התורשתי די-אן-אי האצור בגרעיניהם של התאים החיים, יוצרת שונות גנטית רחבה שעליה מופעל תהליך הברירה הטבעית. תהליך זה עשוי להוביל לשיפור כושר ההישרדות של יצורים חיים.

 

הכל מתחיל בחיי היום-יום, כאשר הדי-אן-אי שבתאים החיים נחשף להשפעות סביבתיות רבות (קרינת שמש, חומרים כימיים, תוצרי לוואי של תהליכי חילוף החומרים המתחוללים בתאים עצמם, ועוד) השפעות אלה גורמות לדי-אן-אי נזקים המתבטאים בשינויים, שיבושים והחלפות של ה"אותיות" הגנטיות המהוות את המידע הצפון בגן. שיבוש המידע הצפון בגן מוביל לייצור חלבונים פגומים, דבר שעלול לפגוע בפעילותו התקינה של התא, ובמקרים מסוימים אף להביא למותו.

 

כדי למנוע ולהקטין עד כמה שאפשר את נזקן של המוטציות ה"רעות" מצד אחד, ולשמור על האפשרות ליהנות מפירות האבולוציה ומההזדמנויות שהיא פותחת מצד שני, התפתחו בעולם החי מנגנונים משוכללים המאפשרים לתאים החיים לתקן די-אן-אי פגום. אלא שהמנגנונים הללו אינם מושלמים, ומדי פעם הם עושים את מלאכתם ב"רשלנות" יחסית, דבר שפותח הזדמנויות למוטציות שונות, שלפחות כמה מהן הן מוטציות "טובות".

 

פרופ' צבי ליבנה ותלמידי המחקר נינה ראובן וגיא תומר מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון, גילו באחרונה כי בחיידקים שמתחלקים (בתהליך ההתרבות), כאשר המנגנון המשכפל את החומר הגנטי נתקל בנזק או בשיבוש על הדי-אן-אי הוא עשוי להתעלם מה"אות" הפגומה, לא להכניס מולה שום מידע ולהמשיך בפעולתו "כאילו לא אירע דבר". אלא שכמו בתחומים אחרים בחיים, שום דבר טוב לא יכול לצמוח מהתעלמות מבעיות ומשגיאות. במקרה הזה, ההתעלמות מהפגם משבשת לחלוטין את מבנה החלבון שאותו מקודד הגן המשוכפל, וגורמת להיווצרות חלבונים שונים לחלוטין מאלה שהתא זקוק להם. במקרים אחרים גורמת השגיאה לעצירת ייצורו של החלבון. כאשר מדובר בחלבון חיוני, עלולה עצירה כזאת לגרום למות התא.

 

מדעני המכון גילו שהחיידק יכול להימנע מהמוטציות הקטלניות האלה ולהמירן במוטציות דרמטיות פחות שלעתים עשויות אפילו לסייע לתא. תהליך זה מתאפשר הודות למנגנון חירום המתחיל לפעול בתא כשמתגלים נזקים לא מתוקנים בחומר הגנטי שלו. מנגנון זה מבוסס על "חלבוני מעבר נזקים" המאפשרים לאנזים ההכפלה, הפולימרז, להכפיל את האזור הפגום של הגן תוך הימנעות מההתעלמות המסוכנת מהפגם. למעשה, במקום השגיאה הגדולה, הם מאפשרים לפולימרז לעשות שגיאה קטנה: להכניס מול אזור ה"נזק" שבדי-אן-אי, מידע גנטי אקראי. כך נגרם שיבוש של חומצה אמינית אחת בלבד על הרצף של החלבון המקודד, ואילו הסדר של החומצות האמיניות שבהמשך הרצף אינו משתבש. בדרך זו נוצרים בתא חלבונים השונים זה מזה רק במעט, דבר שמצד אחד מאפשר להם לפעול באורח תקין, ומצד שני "מציע" מרווח שונות מסוים לבחירתה של הברירה הטבעית. מוטציות שנוצרות בדרך זו (הודות לנוכחותם של "חלבוני מעבר נזקים" שייצורם בתא מוגבר בתגובה למצבי עקה), עשויות לשפר את יכולת העמידה של החיידקים במצבי עקה. מנגנונים כאלה מעורבים גם בהתפתחות יכולת העמידות של חיידקים נגד תכשירים אנטיביוטיים, כך שהבנת המנגנונים עשויה לסייע בפיתוח שיטות לבלימת התהליך הלא רצוי הזה.