נתפס על חם

 

צוות בין-תחומי של חוקרים מהמכון הצליח לזהות - לראשונה בזמן פעילות - מסלול תוך-תאי של תקשורת ביוכימית, הממלא תפקיד מרכזי בתהליכי התפתחות עוברים והתמיינות תאים.

 

בתחילת דרכו מורכב העובר מתא אחד בלבד. כאשר התא הזה מתחלק, מתרבה ומתמיין, העובר גדל ומתפתח. זהו אחד מתהליכי החיים הבסיסיים ביותר, שבלעדיו לא תיתכן התפתחותו של בעל חיים בוגר. אבל כיצד נוצרים ומתפתחים בעובר איברים שונים? כיצד מתא אחד מתפתחות קבוצות שונות של תאים, שמאחת מהן מתפתחים תאי שריר, מהשנייה נוצרים תאי עצב ומהשלישית תאי דם?

 

התהליך שבו תא משנה את מבנהו ואת תפקודו נובע משינויים בתפקוד המערך הגנטי שלו. כידוע, בכל תא מצוי מערך גנטי שלם (גנום), אך לא כל הגנים הכלולים במערך הזה פעילים באותה מידה. גנים ש"מתבטאים" היטב בתא מסוג אחד, יכולים להיות רדומים וחסרי פעילות בתא מסוג אחר. מי קובע אילו גנים יתבטאו (ויגרמו בכך להיווצרות החלבון שאותו הם מקודדים), ואילו גנים לא יפעלו? מתברר שחלק מהתשובה לשאלה הזאת קשור לאיתותים שהתא מקבל מן "העולם החיצון". איתות כזה יכול להיות, למשל, מולקולה של הורמון שהופרש על ידי תאים אחרים, והנקשרת למולקולת קולטן ייחודית המצויה על קרום התא הקולט. ההתקשרות הזאת פותחת, למעשה, מעין תגובת שרשרת ביוכימית, המעבירה את ה"מסר התקשורתי" של מולקולת ההורמון ממולקולה למולקולה, עד שהאחרונה בשרשרת מוסרת את המסר לחומר הגנטי שבגרעין התא, דבר שיכול לגרום, למשל, להתבטאות של גן מסוים.

 

התבטאות הגן גורמת לייצור חלבון שעשוי לשנות את מבנהו ואת תפקודו של התא, ובהמשך גם להתפתחות איבר באורגניזם השלם.

צוות של חוקרים מהמכון הצליח באחרונה לזהות - לראשונה בעת פעילות - מסלול תקשורת המעביר מסרים מפני השטח של התא אל המטען הגנטי שלו, המצוי בגרעינו. בראש צוות המחקר עמד פרופ' בן-ציון שילה, ראש המחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון, והשתתפו בו ד"ר רוני זגר מהמחלקה לחקר ממברנות וביופיסיקה במכון, ותלמידת המחקר לימור גבאי.

 

נקודת המוצא למחקר היתה הידיעה, שהעברת המסר מחוליה לחוליה במסלול התקשורת מבוצעת באמצעות זירחון. כלומר, החוליות השונות במסלול הזה, שהן מולקולות של אנזימים שונים, מעבירות ביניהן את המסר באמצעות הוספה של אטום זרחן למולקולה הבאה בתור אחריהן (תהליך הקרוי זירחון). ד"ר רוני זגר הצליח לפתח נוגדנים ייחודיים, המזהים והנצמדים אך ורק לגירסה המזורחנת של האנזים שמצוי בקצה מסלול התקשורת. במלים אחרות, הנוגדנים האלה איפשרו לחוקרים לזהות מתי והיכן עובר מסר תקשורתי במסלול.

 

בשיטה זו אפשר עכשיו - לראשונה - לעקוב אחר מסרים שונים (למשל הורמונים) המגיעים אל התא מן "העולם החיצון", ולבחון כיצד בדיוק הם משפיעים על התנהגותו ועל התפתחותו של התא.

מחקר זה התבצע בזבובי תסיסנית המחקר ("דרוזופילה"). הגנים האחראיים לבנייתם של השלבים השונים במסלול התקשורת הביוכימית בזבובים אלה, דומים במידה רבה מאוד לגנים המקבילים להם בבעלי חיים מפותחים יותר, וכן למקביליהם בגוף האדם. מדובר במערכת גנטית שנשמרה במשך האבולוציה, דבר שמעיד על חיוניותה לתהליכי חיים בסיסיים ביותר. במלים אחרות, ככל שהדברים נוגעים למסלול התקשורת התוך-תאי הזה, ההבדלים שבין האדם לבעלי חיים שונים, לרבות בעלי חיים ירודים יחסית, אינם כה גדולים. מכיוון שכך, מחקר שמבוצע, למשל, בזבובים, יכול ללמד רבות על עקרונות פעולתה של המערכת בבעלי חיים אחרים ובבני אדם.

 

 

 

מסלול התקשורת הנחקר - שכאמור, הוא משותף לבעלי חיים רבים ושונים, לרבות האדם - מעורב בבקרת התמיינות של תאים וכן בבקרת התרבות של תאים. כאשר פעולתו משתבשת, עלול הדבר להביא להתפתחות גידולים סרטניים.