מדענים חשפו את המבנה המפורט של האנזים diacylglycerol kinase

מדענים הצליחו לפענח את המבנה המפורט של ננו-מכונה תאית זעירה במיוחד בעזרת מקור קרני-הרנטגן העוצמתי ביותר על פני כדור הארץ

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
מדענים הצליחו לפענח את המבנה המפורט של ננו-מכונה תאית זעירה במיוחד בעזרת מקור קרני-הרנטגן העוצמתי ביותר על פני כדור הארץ.

המדענים הצליחו לפענח את המפה המבנית של ננו-מכונה זו – האנזים diacylglycerol kinase – באמצעות שיטה מיוחדת של קריסטלוגרפיה. באמצעות השיטה המדענים הצליחו להבין כיצד האנזים החשוב הזו מבצע את תפקידיו התאיים החיוניים – תוך קבלת תשובות לשאלות שנותרו ללא מענה מעל 50 שנים. קינאז (kinase) הוא שם כולל לקבוצת אנזימים האחראים על שפעול של תהליכים בתא באמצעות זירחון מולקולות. אנזימים אלו הם בעלי תפקיד חשוב ביותר בתהליכים של חילוף חומרים, איתות תאי, ויסות חלבונים, תעבורה תאית, הפרשת חומרים ומסלולים תאיים אחרים רבים שכולם אחראים על תפקודו הבריא של הגוף. אנזימים אלו אחראים לתיאום המרת האנרגיה ממולקולות מסוימות למצע מוגדר, תוך השפעה על פעילותם, תגובותיהם והיכולת שלהם להיקשר למולקולות אחרות.

האנזים Diacylglycerol kinase, הנמצא במוקד המחקר האמור, הוא בעל תפקיד בסינתזה של דופן התא של חיידקים. זהו אנזים קטן המשולב בתוך קרומית התא והוא זה המתאם תגובה מורכבת במיוחד: הבסיס השומני שלו הוא בעל אופי הידרופובי (דוחה מים) ונמצא לפיכך בתוך קרומית התא השומנית, בעוד שהמולקולה שאיתה הוא מגיב, ATP, מסיסה לחלוטין במים. המנגנון המדויק של תגובה זו של האנזים נותר תעלומה במשך עשורים, עד לפרסומו של המחקר הנדון. “המנגנון בעזרתו ננו-מכונה זעירה זו, שגודלה פחות מעשרה ננומטרים, מחברת יחדיו שני חומרים נפרדים בממשק הקרומית נחשף בעזרת המבנה הגבישי המולקולארי המפורט. זהו אנזים הקינאז הקטן ביותר הידוע, והיכולת לצפות בצורת המבנה הגבישי שלו מסייעת לנו לענות על שאלות שנוסחו במהלך 50 שנות מחקר”, אמר פרופסור Martin Caffrey, מהמחלקה לביולוגיה מבנית ותפקודית של אוניברסיטת טריניטי קולג’ באירלנד.

היכולת להבין כיצד מכונה זעירה זו פועלת ברמה המולקולארית התבררה בעזרת השימוש באחד ממקורות קרני-הרנטגן היעילים ביותר על פני כדור הארץ, זה הנמצא במרכז המאיץ הליניארי באוניברסיטת סטנפורד. מסביר החוקר הראשי: “מכשיר זה מייצר פרצי אלומות של קרני-רנטגן בקצב של פמטו-שניות. בעזרת פרצים כה מהירים אלו הצלחנו לקבל מידע מבני בנוגע לאנזים טרם התפרקותו”. הקינאז הזעיר הוא אחד מיעדי המחקר של המרכז לחלבונים ממבראנליים במסגרת מחלות זיהומיות של אוניברסיטת המדינה של אריזונה, המיועד לחשיפת הבסיס המולקולארי של חלבוני נגיפים וחיידקים המעורבים במחלות וכן של חלבונים אנושיים המגנים על הגוף מפני תוקפים. בעתיד, המדענים מקווים להרחיב את העבודה שלהם כך שיתקבלו אפילו סרטוני וידאו המתארים את הפעילות של ננו-מכונות אלו, כך שנוכל לראות כיצד פועלת הכימיה עצמה ברמה האטומית ובזמן אמת. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Nature Communications.

 

תקציר המאמר

הידיעה על המחקר