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

צוותי מחקר בטכניון גילו מנגנון ביולוגי המסלק חלבונים פגומים

פריצת הדרך מבוססת על הצלחת חוקרי הטכניון לסנתז באופן כימי חלבונים גדולים המדמים חלבונים פגומים בתא וכך לעקוב אחר התהליך צעד אחר צעד

מימין לשמאל: פרופ' אשרף בריק, פרופ' מיכאל גליקמן ופרופ' עודד קליפלד. דוברות הטכניון

שלושה צוותי מחקר מהטכניון ועמיתיהם בחו"ל גילו מה שהם מכנים "פרוטוקול חירום ביולוגי" המסלק, במצבים של מצוקה תאית חריפה, חלבונים פגומים שעשויים להזיק לתא. דו"ח המחקר פורסם ב-Nature Communications, והובילו אותו הפרופסורים מיכאל גליקמן ועודד קליפלד מהפקולטה לביולוגיה ופרופ' אשרף בריק מהפקולטה לכימיה שלושתם מהטכניון בחיפה וכן פרופ' שרלין דיי מאוניברסיטת פנסילבניה וקבוצת המחקר של פרופ' יאו קונג מהאקדמיה הסינית למדעים בשנחאי.

הצטברות של חלבונים פגומים בתא היא תהליך מסוכן שעלול להוביל למחלות שונות ובהן סרטן, הסבירו החוקרים. בשגרה פועלים בתא כמה מנגנונים המסלקים את החלבונים הפגומים. אחד המנגנונים האלה הוא מערכת האוביקוויטין, המצמידה "תג מוות" לחלבונים פגומים ומזדקנים ושולחת אותם לפירוק באיבר הפנים-תאי, הפּרוֹטֵאָזוֹם.

כזכור, גילויה של מערכת האוביקוויטין הוביל להענקת פרס נובל בכימיה לשנת 2004 לשלושה חוקרים, שניים מהם מהטכניון - פרופ'-מחקר אהרן צ'חנובר ופרופ'-מחקר אברהם הרשקו.

אחד האתרים העיקריים שבהם מתרחש התהליך הזה מכונה קומפלקס פרוטאזום 26S. בתוכו מזוהה "תג המוות" על ידי יחידת המשנה S19. הפירוק נעשה בהידרוליזה על ידי יחידת המשנה 20S. מאחר שפרוטאזום 26S ויחידת המשנה 20S פועלים באותם אתרי פעולה, קשה להבחין בין תרומותיהם של השניים לתהליך. חוקרי הטכניון ועמיתיהם הצליחו לגלותו.

פריצת הדרך מבוססת על הצלחת חוקרי הטכניון לסנתז באופן כימי חלבונים גדולים המדמים חלבונים פגומים בתא וכך לעקוב אחר התהליך צעד אחר צעד.

המחקר הנוכחי התבסס בין השאר באמצעות Cryo-EM (מיקרוסקופ אלקטרונים קריוגני) ו-Mass spectrometry (ספקטרומטריית מסות). הגילוי המרכזי  נוגע למנגנון ייחודי הנכנס לפעולה במקרי קיצון כגון תת-תזונה תאית, עקת חמצן (hypoxia) חמורה, כשל לב קיצוני וחשיפה לרדיקלים חופשיים. במקרים אלו נכנס לפעולה "פרוטוקול חירום" ייחודי המאיץ את פירוק החלבונים המשובשים.

פרוטוקול זה הופך את יחידת המשנה 20S לפרוטאזום בפני עצמו, המפרק את החלבונים בקצב מואץ. התהליך מסייע לתא לסלק כמויות חלבונים גדולות שהיו עלולות לפגוע בו באופן אקוטי. מלבד מצבי חירום, המנגנון הזה מגביר את פעילותו גם בגיל המבוגר.

המחבר הראשון של המאמר, ד"ר אינדרג'יט סהו מהפקולטה לביולוגיה בטכניון, מדמה את מנגנון האמור לאופן הפעולה של הכדנית (Nepenthes) - צמח טורף דמוי כד הניזון מחרקים ומיצורים גדולים יותר. "כשהטרף נופל לתוך ה'כד', הצמח מפרק אותו ומעכל אותו עד תומו וכך ממצה ממנו את כל החומרים הדרושים לו."

"מנגנון החירום התאי שהתגלה במחקר מוביל לכך שמאחר שמנגנון הבקרה של 20S אינו רגיש ומדויק כמו זה של פרוטאזום 26S, גם חלבונים תקינים עשויים להישלח לפירוק יחד עם החלבונים הפגומים.

"זה מחיר ששווה לתא לשלם משום שאילו 26S היה פועל לבדו הוא לא היה עומד בקצב ובתא היו נצברים גושים מזיקים של חלבונים ושיירי חלבונים. בין השאר נגרס בתהליך הזה גם "תג המוות", כלומר חלבון האוביקוויטין עצמו – מה שלא קורה בתהליך הפירוק השגרתי בפרוטאזום 26S".

עורכי המחקר ציינו בדיווחם כי ההשערה היא  ש"פרוטוקול החירום" המביא לפירוק מהיר של חלבונים מסייע לתאים להתמודד עם מצבי מתח ומצוקה ועם הזדקנות האורגניזם.

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע, הקרן הדו-לאומית ישראל-ארה"ב ומענק ע"ש מרי קירי מטעם האיחוד האירופי.

נושאים קשורים:  חדשות,  הטכניון,  חלבונים,  חלבוני האוביקוויטין,  פירוק חלבונים
תגובות