מעֵבר לגנים: האם הצנטריולים נושאים מידע ביולוגי?

מדענים מהמכון הפוליטכני הפדרלי בלוזאן שבשווייץ (EPFL) גילו כי מבנים תאיים המכונים צנטריולים (centrioles) יכולים לפעול כנושאי מידע בין דורות של תאים. הגילוי מעלה את האפשרות כי העברת מידע ביולוגי יכולה להתבצע לא רק בתוך הגנים

מדענים מהמכון הפוליטכני הפדרלי בלוזאן שבשווייץ (EPFL) גילו כי מבנים תאיים המכונים צנטריולים (centrioles) יכולים לפעול כנושאי מידע בין דורות של תאים. הגילוי מעלה את האפשרות כי העברת מידע ביולוגי יכולה להתבצע לא רק בתוך הגנים. הצנטריולים עשויים לשאת מידע בעל השלכות חסרות תקדים על הביולוגיה ועל טיפול במחלות.
הצנטריולים הם מבנים בצורת חבית הנמצאים בתוך התאים, ועשויים מחלבונים מסוגים שונים. הם נמצאים כרגע במיקוד של מחקרים רבים מכיוון שמוטציות בחלבונים המרכיבים אותם יכולות לגרום למגוון מחלות, לרבות פגמים התפתחותיים, מחלות נשימה, פוריות הגבר וסרטן. הממצאים פורסמו בכתב העת Cell Research מקבוצת נייצ’ר.
מדעני EPFL הראו כי הצנטריולים המקוריים הנמצאים בביצית המופרית, המגיעים אך ורק מהאב, שורדים עשרות חלוקות של התא בעוברים מתפתחים. הממצא החשוב הזה מעלה את האפשרות כי הצנטריולים עשויים גם להיות נשאי מידע בעל השלכות על הביולוגיה ועל טיפול במחלות שהתפקיד המוכר שלהם בחלוקת התא הוא להבטיח כי הכורמוזומים עוברים בהצלחה לתאי הבת החדשים. ואולם, הם נמצאים גם ב- cilia (ריסים) מבנים המזכירים ריסי עיניים שמאפשרים לרבים מהתאים בגוף לאותת לשכניהם ולתאים אחרים לנוע, לדוגמה בשורות תאים בקנה הנשימה.
במהלך ההפריה, שני ההורים תורמים חומר גנטי פחות או יותר שווה, כאשר הביצית של האם תורמת את מרבית האברונים בתא, כגון המיטוכונדריה. ואולם הצנטריולים של עובר חדש מגיעים בעיקר מהזרע של הזכר, והם מביאים איתם כל פגם בירושה לתאי העובר הראשונים.

החוקרים במעבדתו של פייר גונצ’י במכון השוויצרי למחקרי סרטן ניסויים של ה-EPFL גילו כי צנטריולים יכולים להעביר את המידע לא רק לתאים הראשונים אלא לרבים מתאי העובר המתפתחים במשך מספר דורות תאים. המחקר נעשה בתולעת סי אלגנס, המשמשת רבות כחיית מודל להתפתחות העובר ולמחלות גנטיות אנושיות. כמו במינים אחרים, לרבות בני האדם, הצנטריולים של סי אלגנס נתרמים אך ורק בידי תא הזרע. צוותו של גונצ’י ביקש לדעת עד כמה שורדים הצנטריולים ה”מקוריים” בחלוקות התאים התכופות ההופכות ביצית מופרית לעובר מלא.

כדי לעקוב אחר גורלם של הצנטריולים, השתמשו המדענים בתולעים מהונדסים גנטית שבהם יכלו לסמן שלושה חלבוני צנטריולים בסימון פלורסצנטי. הזכרים המסומנים הופרו עם נקבות שלא סומנו, כך שהמדענים יוכלו לעקוב באופן ייחודי ברכיבי הצנטריולים שכאמור עברו מהאב במהלך שלב ההפריה.
החוקרים צילמו את האותות הפלורסטנציים בעת חלוקות שונות של התפתחות העובר, וגילו כי חלבוני הצנטריולים שנתרמו על ידי האב התקיימו במהלך עשר דורות תאים. הנתונים הראו לראשונה כי הצנטריולים עמידים באופן מרשים בעובר המתפתח.
דבר מעניין אף יותר הם ההשלכות של המחקר לביולוגיה בכלל, כאשר עולה ממנו כי הצנטריולים, במהלך כמה מחזורי תאים יכולים להיות נשאים יעילים של מידע לא גנטי. אם הדבר יאושר, הוא עשוי לשנות את הפרדיגמה בדרך שבה אנו חושבים ומבינים את הביולוגיה של האברונים הנמצאים בכל בעלי החיים האאוקריוטיים לאורך האבולוציה.

כמובן, שהדבר לא יוריד מהערך שיש למחקר על הרפואה. בהינתן מספר המחלות הקשורות לצטנריולים, הדבר יכול לפתוח דרך חדשה בגישות לטיפולים חדשניים. בפרט, המחקר מדגים כיצד צנטריולים פגומים יכולים לעבור ישירות מהאב עמוק לתוך חיי העובר. לדבר זה יש השלכות על דרך הבנתנו את המחלות הקשורות לצנטריולים.
“צנטריולים נראו תמיד כמשהו שמתניע את התפתחות העובר” אומר פייר גונצ’י. “כאן אנו מראים מה עשויה להיות משמעות הצנטריולים לתורשת מידע, עם השפעה משמעותית על ההתפתחות הראשונית”.
אנשי הצוות שלו יחקרו בהמשך האם השרידות יוצאת הדופן של הצנטריולים מתרחבת למערכות אחרות, כולל תאים אנושיים.

להודעה של המכון הפוליטכני בלוזאן