מפגשים

כשמשוטטים בכיכר ריקה כמעט מאנשים דרוש פרק זמן קצר ביותר כדי להגיע לאדם שעומד בצדה השני של הכיכר. לעומת זאת, כאשר הכיכר עמוסה בהמוני אנשים, כמה זמן נוסף יידרש כדי להגיע לאדם מסוים?

 

שאלה דומה לזאת מציגים ביוכימאים שחוקרים חלבונים. הם מסוגלים לצפות בקלות בשני חלבונים במבחנה, ולמדוד כמה זמן נדרש להם כדי להיפגש וליצור קשר בתוך התמיסה. מקרה זה דומה לכיכר הריקה מאדם, אבל בפועל, החלל הפנימי של התא הוא צפוף מאוד: כדי שייפגשו ויקיימו אינטראקציה, על החלבונים למצוא את דרכם בתוך המון צפוף של מולקולות שונות בציטופלסמה של התא. כדי לנסות לגשר על הפער בין המבחנה לבין התא החי, נוהגים מדענים להוסיף חלבונים שונים, או חומרים דמויי חלבון, למבחנות בהן מתבצע הניסוי.

עד כמה משפיע החלל הצפוף של התא על הקצב בו מתקיימים יחסי גומלין בין חלבונים? כדי לענות על שאלה זו, פיתחו פרופ' גדעון שרייבר, תלמידת המחקר יעל פיליפ, וד"ר ולדימיר קיש, מהמחלקה לכימיה ביולוגית, שיטה לצפייה ישירה בחלבונים המצויים בתאים חיים. באמצעות השיטה הם הצליחו לראשונה למדוד את קצב האינטראקציה בין חלבונים בתוך תא חי. ממצאיהם התפרסמו באחרונה בכתב-העת של האקדמיה הלאומית למדעים של ארה"ב (PNAS).

 

כדי למדוד את קצב האינטראקציה, הפעילו המדענים תאים בודדים, וגרמו להם לייצר חלבון מסוים. את החלבון השני הם החדירו בעדינות לתוך התא באמצעות מחט מיקרוסקופית, ומיד החלו במדידה. שני החלבונים סומנו באמצעות חומר פלואורסצנטי מיוחד, אשר זוהר בזמן מעבר אנרגיה – וכך מאותת על התחוללות אינטרקציה בין החלבונים.

 

להפתעתם גילו החוקרים, שקצב האינטראקציה בין החלבונים במחקר היה איטי רק במעט מזה של חלבונים המצויים בתמיסה, בתוך מבחנה. גם כשיצרו המדענים מוטציות בחלבונים – אשר גרמו להם לפעול מהר יותר או לאט יותר – עדיין לא נראו הבדלים משמעותיים.

 

פרופ' שרייבר וחברי קבוצתו משערים, שדווקא תסריט "ההמון הצפוף", באופן פרדוקסלי לכאורה, עשוי להסביר מדוע יחסי הגומלין בין חלבונים בציטופלסמה הדחוסה מתרחשים מהר יותר מהצפוי. "בהתחלה הצפיפות אמנם מעכבת את התקדמות החלבונים", אומר פרופ' שרייבר. "אבל כשהם מתקרבים זה לזה, ההמון הסואן דווקא דוחף אותם להיפגש. החלבונים אינם 'מכירים' זה את זה באופן אוטומטי – הם עשויים להתנגש פעמים רבות לפני שתתחולל אינטראקציה כלשהי. הקפיצות והדחיפות בין מולקולות שונות בקהל הדינמי הזה מגדילות את מספר הפגישות האקראיות בין שני החלבונים, דבר שמגדיל את הסיכוי לאינטראקציה ביניהם".

 

הממצאים החדשים רומזים, כי למרות ההבדל בין המבחנה לבין התא החי, תוצאות ניסויים המתבצעים במבחנות תואמות בקירוב את הנעשה בתאים. עם זאת, השיטה החדשה שפותחה במעבדתו של פרופ' שרייבר עשויה לקדם את חקר יחסי הגומלין המולקולריים בין חלבונים בסביבתם הטבעית: תאים חיים.

 

פרופ' שרייבר: "לראשונה הצלחנו למדוד את קצב האינטראקציה בין מולקולות בתוך תא חי בודד. הודות לטכנולוגיית דימות פלואורסצנטית אנחנו מסוגלים לראות את הפעולות בזמן אמת, ולעקוב לא רק אחרי הקצב שלהן, אלא גם אחר שינויי הריכוזים של מולקולות לאורך זמן. גילינו, כי אפשר אפילו להתמקד באזורים ספציפיים בתוך גוף התא. בהמשך אנחנו מתכננים ליישם את השיטה הזו במחקרים ביו-מולקולריים שונים, תוך שיתוף פעולה עם מדענים נוספים – שכבר הביעו בה עניין".