• יו"ר החברה: פרופ' רן בליצר
  • גזבר: ד"ר דוד דביר
  • מזכיר: פרופ' יעקב דרייהר
  • מתאמת: מלי קושא
חדשות

חוקרים בטכניון גילו מנגנון לגילוי והסתרה של מקטעים ב-DNA

מחקר שנערך בטכניון באמצעות "פינצטת לייזר" שופך אור על הכרומטוזום, מרכיב קריטי בתהליך התרגום של DNA לתהליכים פיזיולוגיים חשובים בבריאות ובחולי

מבנה הדי-אן-איי. אילוסטרציה
מבנה ה-DNA. אילוסטרציה

מחקר שנערך בטכניון שופך אור על הכרומטוזום, מהמרכיבים הקריטיים בתהליך התרגום של DNA לתהליכים פיזיולוגיים חשובים בבריאות ובחולי. המחקר שהתפרסם בכתב העת Molecular Cell נערך בפקולטה לביולוגיה על ידי ד"ר סרגיי רודניצקי בהנחיית הפרופסורים אריאל קפלן ופיליפה מלמד. המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (ISF).

אחד הכלים המרכזיים במחקר הוא "פינצטת לייזר" שפותחה בטכניון ומאפשרת לפרום את גדילי ה-DNA כדי לבחון את הקשרים בינם לבין מולקולות חשובות המסייעות בארגונם בגרעין התא.

מימין לשמאל, החוקרים פרופ' אריאל קפלן, ד"ר סרגיי רודניצקי ופרופ' פיליפה מלמד. צילום: דוברות הטכניון

כל אחד מהתאים בגופנו מכיל DNA המספק את ההוראות הנדרשות להתפתחות התא ולתפקודו ומכאן גם לבריאותנו כאורגניזם שלם. ה-DNA, מעין חוט שאורכו כשני מטרים, דחוס בגרעין התא – אברון מזערי בגודל מיקרוני. דחיסה זו מתאפשרת הודות לאריזת ה-DNA סביב חלבונים הקרויים היסטונים במבנה קומפקטי הקרוי כרומטין. תת קבוצה חשובה של ההיסטונים היא "היסטונים מקשרים" המחברים בין חוטי ה- DNA במבנה הקרוי כרומטוזום.

לכרומטין ולכרומטוזום יש תפקיד חיוני בהחזקתו הדחוסה של ה-DNA בגרעין התא. הבעיה היא שאותה דחיסה מסתירה את ה-DNA מאותם מרכיבים בתא האחראים על קריאתו ועל יישומן של ההוראות הכתובות בו. לכן, יש לכרומטין תפקיד מרכזי גם בבקרה של התהליכים האלה על ידי הנגשה מבוקרת של ה-DNA. כיצד? בכך עוסקות מעבדות קפלן ומלמד כבר שנים רבות. למחקרים אלה חשיבות קלינית רבה שכן תקלות בתפקוד הכרומטין והכרומטוזום קשורות בהתפתחות מחלות קשות ובהן סרטן.

קבוצת המחקר הטכניונית גילתה כי בהנגשתו של ה-DNA ממלא ההיסטון המקשר תפקיד מרכזי. פענוח פעילותו של היסטון זה הוא אתגר קשה משום שמדובר בהיסטונים דינמיים, והשיטות הקונבנציונליות – אנליזה של מספר עצום של מולקולות בבת אחת – אינן מספקות מענה לחידה האמורה.

פריצת הדרך במחקר הנוכחי מבוססת על שימוש בכלי ייחודי בקבוצת המחקר של פרופ' קפלן – "פינצטת לייזר". כלי זה אפשר לחוקרים "לפרום" את חוט ה-DNA בדומה לרוכסן. כאשר הפרימה מגיעה לכרומטוזום, וקיימת נקודת מגע בין ההיסטון ל-DNA, הרוכסן נתקע ונדרשת הפעלה של כוח כדי לנתק את נקודת המגע ולהמשיך בפרימה. כך ממפים החוקרים את המיקום והחוזק של כל המגעים שאחראים ליצירת הכרומטוזום.

הפינצטה האופטית שמימין מתחילה לפרום את ה-DNA לשני גדיליו. כשהפרימה תגיע לכרומטוזום היא תיעצר על ידי מגעים בין ההיסטונים [בצהוב, ורוד וכחול] וה-DNA וכך יהיה אפשר לבדוק אם מדובר בכרומטוזום פתוח (למטה מימין) או הדוק (למטה משמאל)

ד"ר רודניצקי ועמיתיו גילו במחקר הנוכחי כי המגעים בין ההיסטון המקשר ל-DNA נרחבים הרבה יותר מכפי שנהוג היה לחשוב וכי הכרומטוזומים גדולים בכ-50% מהאומדן שהיה נהוג בקהילה המדעית.

בנוסף, החוקרים גילו כי התא יודע לשנות את צורת הכרומטוזום בין שתי אופציות: צורה סימטרית והדוקה שבה ה-DNA אינו נגיש לקריאה וצורה אסימטרית ופתוחה המנגישה אותו. המעבר בין הצורות נשלט בין השאר על ידי מערכת השעתוק עצמה, מה שמעיד על כך שהתא משתמש ב"משחק" בין שתי צורות ההיסטון כדי לווסת את הגישה ל-DNA. חשיבותה של תגלית זו ברורה נוכח תפקידו הקריטי של הכרומטוזום בשמירה על ביטויו התקין של הגנום.

נושאים קשורים:  מחקר,  הטכניון,  DNA,  חדשות,  ד"ר סרגיי רודניצקי,  פרופ' אריאל קפלן,  פרופ' פיליפה מלמד
תגובות