לראשונה אי-פעם, חוקרים הצליחו לאפיין את יחסי הגומלין התלת-ממדיים בין קולטנים של אור אדום ואֵפֶקְטוֹרים בתוך אנזימים. לתוצאות המחקר תוכלנה להיות השלכות בתחום של אופטו-גנטיקה.
[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
התכלית של אופטו-גנטיקה היא לשלוט בתאים שעברו שינויים גנטיים באמצעות אור. צוות מדענים מאוניברסיטת גראץ אחראי להתקדמות חשובה בפיתוח העתידי של כלים אופטוגנטיים חדשנים הנשלטים על ידי אור אדום לשם גירוי ממוקד של תאים. לראשונה אי-פעם, חוקרים הצליחו לצפות בעקרונות מולקולאריים שבבסיס הצימוד של גלאי-אפקטור במבנהו המלא של חלבון המגיב לאור אדום ולתאר בפרטי פרטים את המנגנונים של העברת אותות לרוחב מסלול ארוך ברמה המולקולארית. התוצאות פורסמו זה מכבר בכתב העת המדעי Science Advances.
על מנת להתקיים, תאים ויצורים חיים חייבים להסתגל לתנאים חדשים בסביבה. זוהי אחריותם של אבני הבניין של חלבונים המגיבים זה עם זה בדרכים שונות, תוך יצירת רשתות תאיות המאפשרות הסתגלות לתנאי סביבה משתנים. הגלאים, או “הקולטנים” האחראים לקליטת אותות גירוי חיצוניים, כגון אור, מחוברים לאפקטורים, זאת במטרה להפעיל או להשבית מולקולות איתות מולקולארי מוגדרות, בהתאם לצורך המידי של התא. החוקרים מציגים כעת את פרטי הפרטים המולקולאריים של פוטו-קולטן של אור אדום המעורב בייצור של מולקולת שליח חשובה, ומתארים את המבנה המלא של הקולטן יחד עם האפקטור של האנזים. המבנה וההרכב של גורם הקישור המחבר בין הגלאי לבין האפקטור חשובים מאוד בוויסות אור. “באמצעות שילוב של ניתוח מבני בעזרת קריסטלוגרפית קרני רנטגן ושחלוף של אטומי מימן עם אטומי דויטריום, בעזרתם ניתן למדוד את הדינמיקה המבנית והשינויים במרחב של האטומים השונים, הצלחנו להבין טוב יותר את המאפיינים הפונקציונאליים של גורם חיבור סלילי זה. הצלחנו להראות כי הארת הגלאי באור אדום הובילה לשינוי דמוי סיבוב בחלק הקישור הסלילי, סיבוב שהוא בתורו משפיע על הפעילות האנזימטית של האפקטור השכן”, מסביר אחד מהחוקרים.
המחקר תורם להבנה טובה יותר באשר למודולריות של מתחמי חלבונים המופיעים בטבע ויוכל לאפשר פיתוח של כלים אופטו-גנטיים חדשים. בטבע קיימים שילובים מגוונים של רכיבי גלאים, למשל גלאי אור אדום, אור כחול וגלאי רמת חומציות – לעיתים יחד עם אפקטורים זהים ולעיתים שונים לחלוטין. מתוך ממצא זה החוקרים הסיקו כי קיים דימיון מולקולארי בהעברת אותות, ולפיכך כדאי לפתח שילובים הן רציונאליים והן אקראיים לחלוטין של גלאים ואפקטורים שלא קיימים בטבע. “כיום אנו מוגבלים על ידי שימוש במערכות הקיימות בטבע בלבד במסגרת הוויסות הישיר של תפקודי האנזימים. היעד ארוך הטווח שלנו הוא ליצור מערכות חדשות לוויסות אור שתוכלנה להתגבר על המגבלות הקיימות בטבע ושתהיינה בעלי חשיבות מרובה עבור יישומים שונים בתחום של אופטו-גנטיקה”.
תגובה אחת
מדהים. זו אכן עבודה קשה (אך מונוטונית) של גיבוש חלבונים ואמונה בנכונות ה”ניחוש” הראשוני של החוקרים במשך שנים ארוכות, ללא תוצאות חד משמעיות בשנים הראשונות, אך עדיין עם רצון וכוח להמשיך. זה ממש הימור על החיים והמוניטין של המעורבים. שאפו.