יום שלישי, 26 בנובמבר 2013

מכסחי החלבונים


החלבונים הם ה"גמדים הקטנים" בתאים חיים שמוציאים לפועל את כל התפקידים התאיים. חלבונים מתורגמים מהצופן הגנטי,  הוא הדנ"א, וחולשים על כל תחומי החיים – החל בפעילויות היצור השלם (למשל תנועה, נשימה וחילוף חומרים), ועד ויסות של פעילות אנזימים והורמונים בתוך תאים.
אבני הבניין של חלבונים הן 20 חומצות אמיניות שיוצרות שרשראות ארוכות. חלבונים שונים נבדלים זה מזה באורך השרשרת, רצף החומצות האמיניות שלה וצורת הקיפול שלה למבנה תלת מימדי. חלבונים שונים זה מזה אף בתכונה נוספת – זמן החיים שלהם. יש חלבונים שחיים ומתפקדים לזמנים ארוכים מאוד, ואילו אחרים פועלים לטווחי זמן קצרים ביותר. חלבון שסיים את תפקידו חייב לעבור חיסול מיידי וממוקד על מנת שלא יישאר בתא ויפריע לתפקודו. חלבון שכזה מסומן בחלבון מוות המוכר כ"אוביקויטין", ועל גילויו זכו שני חוקרים ישראלים בשנת 2004 בפרס נובל לכימיה. חלבון שמסומן באוביקויטין מיועד לפירוק באחת משתי מערכות ייעודיות המצויות בתא. הראשונה היא הפרוטאזום - צבר ענק של חלבונים היוצר מבנה של מגרסה זעירה, וקוצץ את החלבונים לפיסות קצרצרות. המערכת השנייה נקראת ליזוזום - אברון דמוי בועית בתוך התא שפועל כמו "מיקרו- קיבה" שמפרקת את החלבונים.


הפרוטאזום: קווים לדמותו. איור: טלי ברמן

פירוק יעיל של חלבונים הוא קריטי לתיפקודו התקין של התא ושל היצור השלם. מחלות רבות נובעות מכך שחלבונים פגומים, או כאלה שסיימו את תפקידם, לא מסולקים כראוי ומצטברים בתא. מחלות מוכרות הן הנטינגטון, פרקינסון ואלצהיימר. הפגיעה בפירוק החלבונים נובעת מתפקוד לקוי של הפרוטאזום. האם במצב כזה ניתן להגביר את פעילות הליזוזום, מערכת פירוק החלבונים החליפית, ולהחזיר את התא לתפקוד תקין?

במעבדה של ד"ר אלה פיק מהחוג לביולוגיה וסביבה חושבים שכן. במעבדה חוקרים שמרי אפיה, יצורים בעלי תא יחיד, שהמבנה הבסיסי שלו דומה לתא אנושי. בתאי השמרים, כמו גם בתאים שלנו, פועל צבר חלבוני חשוב נוסף המכונה CSN. צבר זה מבקר את סימון החלבונים המיועדים לפירוק בפרוטאזום. במחקר משותף עם חוקרים מאיטליה עלה הרעיון, שעיכוב צבר ה CSN עשוי לייעל את פירוק החלבונים בליזוזום במקרים שבהם פעילות הפרוטאזום לקויה.


צוות המחקר הישראלי-איטלקי
ניסויים במעבדה הראו, כצפוי, שפגמים בפרוטאזום גורמים להצטברות של חלבונים לא מקופלים בתאי השמרים.  אולם , אם הפגם בפרוטאזום משולב עם פגם בCSN , התוצאה היא שהליזוזום גדל, וככל הנראה פועל ביתר מרץ כמערכת פירוק משלימה ש"מפצה" על המחסור בפעילות הפרוטאזום. בימים אלה מנסות הקבוצות לברר האם תוצאות הניסויים בשמרים תקפות גם בתאי אדם. אם כן, ניתן יהיה בעתיד לטפל במחלות שנובעות מפגיעה בפעילות הפרוטאזום על ידי תרופות המונעות את פעילות הCSN . כך אפשר יהיה להתגבר על הפגיעה על ידי הפעלת מערכת הפירוק השנייה – ולפרק חלבונים בליזוזום.





השותפים האיטלקים נמצאים בדרכם לביקור אינטנסיבי בארץ על מנת לסכם את המחקר עד כה ולתכנן את שלבי המחקר הבאים. המחקר ממומן על ידי משרד המדע הישראלי וממשלת איטליה.





אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה