ירוק רעל

 

 

פרופ' אהרוני מספר כי באחד הלילות ישב בביתו ובדק שוב ושוב את רשימת הגנים המועמדים – על סמך תבנית ביטויים – למלא תפקיד במסלול הייצור, כאשר לפתע הגיע לתובנה מעניינת: נראה כי הצמחים מגנים על הצאצאים שלהם מפני האפשרות לרשת "חצי מסלול" לייצור גליקו-אלקלואידים, אשר עלול להזיק להם. אפשרות זו עלתה כאשר השווה את מיקומי הגנים בגנום, וגילה כי מרביתם מאוגדים ברצף אחד על כרומוזום 7 של העגבנייה ותפוח-האדמה. שני גנים נוספים נמצאו בכרומוזום אחר, אולם נראה כי גם מקטע זה נדד ממיקומו המקורי בכרומוזום 7. הסיבה לקיבוצם של הגנים היא שהפעלה חלקית של מנגנון ייצור הגליקו-אלקלואיד מובילה לייצור חומר ביניים רעיל לתאי הצמח (כך, לדוגמה, קיימות פטריות הפוגעות בצמח באמצעות פירוק הגליקו-אלקלואידים לרכיבם המזיק). כדי לצמצם את הסיכוי לתורשה חלקית מזיקה, מרכז הצמח את כל המסלול ביחידה גנטית קטנה ככל האפשר.

 

את המחקר הוביל החוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר מקסים איטקין, והשתתפו בו ד"ר אווה הייניג, ד"ר אורן צפדיה, פבלו קרדנס, ד"ר שמואל בוקובזה, ד"ר סרגיי מליצקי וד"ר אילנה רוגצ'ב ממעבדתו של פרופ' אהרוני, וכן ד"ר תמר אונגר מהמרכז לפרוטאומיקה מבנית במכון, מדענים מאוניברסיטת פונה, הודו, ומהמכון לחקר הצמח בוונינגן, הולנד.

 

 

בשנים האחרונות מרכזים מדענים מאמצים רבים בפיענוח הפרופיל של המטבוליטים המשניים בצמח. על-מנת לנטר ולזהות אלפי חומרים, משתמשים החוקרים בגישת ה"מטבולומיקס", המאפשרת ראייה רחבה של מגוון חומרים במיצוי של דוגמה כלשהי. שימוש ב"מטבולומיקס" וחקר המטבוליזם בצמח, פותח פתח, לדוגמה, לייצור צמחים בהם מצוי ריכוז מוגבר של מטבוליטים המועילים לאדם, או צמחים המסוגלים להתגונן ממזיקים באופן יעיל יותר. הפרופילים המטבוליים מאפשרים לזהות את הגנים המעורבים בייצור החומרים האלה, ואת המסלולים הביוכימיים בהם הם נוצרים, וכך להגדיל או להקטין את פעילותם לפי הצורך. אך למרות ההתפתחות המהירה בטכנולוגיות המטבולומיקס, הרזולוציה נותרה נמוכה למדי: המדען מקבל את סך כל החומרים המצויים באיבר או ברקמה מסוימת, אך אינו יודע באילו תאים בדיוק הם מצויים. עובדה זו מגבילה מאוד את יכולתם של מדענים ליישם את המידע המתקבל מפרופילים מטבוליים.

 

פרופ' אסף אהרוני וחברי קבוצתו, ד"ר אריה מוסאייף, ד"ר אילנה רוגצ'ב, ד"ר סרגיי מליצקי ומרב יטיב, הצליחו להתגבר על מגבלות הרזולוציה, ופענחו את הפרופילים המטבוליים של סוגי תאים שונים בשורשי צמחים על-ידי מערכת המטבולומיקס המופעלת במעבדתם.

 

המדענים גידלו 5 קבוצות צמחים, שבכל אחת מהן סומן סוג אחר של תאי שורש בצבע פלואורסצנטי. לאחר מכן הופרדו תאי השורש זה מזה ומוינו בהתאם לנוכחותו של הסמן. מטבוליטים שהופקו מחמש קבוצות תאים נשלחו לאנליזה מפורטת באמצעות מערכת המטבולומיקס במעבדתו של פרופ' אהרוני.

 

המחקר, שהתפרסם בכתב-העת המדעי PNAS, מגלה, בין היתר, כי סוגי התאים בהם מצויים החומרים אינם חופפים בהכרח את התאים בהם מתבטאים הגנים המעורבים בייצורם.

הפרופיל המפורט חושף מאות חומרים המצויים בסוגים שונים של תאי שורש, המתחלקים לשלוש קבוצות עיקריות – אחת מהן, די-פפטידים, לא זוהתה בשורש עד כה. ניתוח התוצאות מגלה גם כי ההנחה האינטואיטיבית המקובלת על חוקרים, לפיה חומרים נוטים להישאר בתאים בהם הם מיוצרים, אינה בהכרח נכונה, וכי ככל הנראה קיים מנגנון לשינוע החומרים מאתרי הייצור לאתרי היעד.

 

פרופ' אהרוני מתכנן להעמיק את הרזולציה ולהתמקד בקבוצה מסוימת של מטבוליטים בשורש: הורמונים צמחיים. מיפוי מפורט של עשרות החומרים השייכים לקבוצה בתאי השורש השונים יאפשר, בין היתר, להבין טוב יותר את תהליכי ההתפתחות והגדילה של השורש, ולחקור כיצד מווסת השורש את סביבתו באמצעות הורמונים המופרשים מהשורש אל הקרקע.