מדענים ממכון ויצמן פיתחו מנוע חיפוש פורץ דרך, המסוגל לזהות חלבונים "מוסווים" ביעילות רבה. מתברר כי בתגובה לשינויים סביבתיים ותוך-תאיים עוטים על עצמם החלבונים בגופנו תגיות כימיות המשנות אותם לבלי היכר. "מלתחה" של מאות תגיות שונות מסייעת לאלפי החלבונים בגופנו לבצע את משימותיהם החשובות, אך מקשה על מדענים ורופאים לזהות מולקולות חיוניות אלה.
עוד בעניין דומה
הצמדת תגית כימית מסוג זה מחוללת מהפך בחייו של חלבון: בכוחן של תגיות אלו לשנות את כל תכונותיו הבסיסיות – מיציבותו ומיקומו בתא ועד יכולות הקישור שלו למולקולות אחרות. ואולם, כדי להגיע להבנה מעמיקה יותר של תהליכים גופניים שונים ושל התפתחות מחלות ואף לצורך פיתוח טיפולים חדשניים, נדרש לזהות את החלבונים גם כאשר הם "מוסווים".
מידע זה עשוי, למשל, לאפשר לזהות חלבונים עם תגיות ספציפיות לתאים סרטניים וכך לחשוף את התאים האלה ולהשמידם. "תלבושות" לא תקניות עשויות להסביר גם התפתחות מחלות אוטואימוניות, שבהן הגוף תוקף את רקמותיו שלו עצמו, ואולי אף להוביל לטיפולים חדשים במחלות אלו.
זיהוי החלבונים המוסווים היא משימה מאתגרת. גנום האדם מכיל כ-20 אלף גנים מקודדי חלבונים, וכל אחד מהם יכול לייצר ארבע או חמש גרסאות חלבון, כלומר, ישנם כ-100 אלף רצפים חלבוניים שונים בגופנו.
כל אחד מחלבונים אלה, לאחר שכבר נוצר, יכול לעבור שינוי כימי באמצעות תגית אחת או יותר, מתוך מבחר של יותר מ-200 תגיות. אם נוסיף לכך את העובדה שתגיות יכולות להיצמד למקומות שונים על גבי החלבון, נקבל מספר כמעט אינסופי של צירופי תיוג שונים.
השיטות המקובלות כיום לזיהוי חלבונים בדגימה אינן מאפשרות לזהות את החלבונים המתויגים: לכל חלבון יש רצף ייחודי של חומצות אמינו, אבני הבניין של החלבונים, אך התגיות מפריעות לזיהוי, שכן הן משנות את התכונות של חומצות האמינו. עד כה היה קשה לאתר ביעילות שינויים כימיים המתרחשים בחלבונים לאחר היווצרותם, ומרבית המחקרים התמקדו במספר מצומצם בלבד של שינויים בחלבונים.
"על מנת להבין תהליכים ביולוגיים במלוא מורכבותם, חייבים לחקור את ההשפעות של התגיות המוצמדות לחלבונים", הסבירה פרופ' יפעת מרבל מהמחלקה לאימונולוגיה מערכתית של המכון. "המעבדה שלי שמה לה למטרה ליצור שיטה חישובית חדשה המסוגלת לאתר עשרות סוגי תיוג של חלבונים בו-בזמן".
מנוע החיפוש אשר פותח על ידי פרופ' מרבל וחברי קבוצתה מכוון לאיתורן של תגיות רבות במקביל, במקום להתמקד כל פעם בתגית אחת בלבד כפי שנעשה בעבר. השיטה נקראת ROMISE - ראשי תיבות של Protein Modification Integrated Search Engine, ומנוע החיפוש מאפשר לזהות כ-30 תגיות בתוך שש שעות, לעומת שלוש תגיות בלבד בתוך שבועיים בשיטות הקיימות. הפיתוח נעשה בהובלה של אסף קסן, בשיתוף עם אהרון ג'ביט, שניהם היו תלמידי מחקר במעבדתה של פרופ' מרבל.
"PROMISE מספקת לנו משקפיים חדשים המאפשרים להביט על תהליכים ביולוגיים ברזולוציה גבוהה יותר מאי פעם", אומרת פרופ' מרבל. "כלי זה יאפשר, בין היתר, לבחון מחדש סוגיות ביו-רפואיות לא פתורות באמצעות הנתונים קיימים". מלבד סרטן, ייתכן כי בעתיד אפשר יהיה להשתמש ב-PROMISE גם לחקר מחלות אוטואימוניות.
הירשמו לקבלת עדכונים בנושאים שעלו בכתבה
