דרך הסתכלות שונה על אוכלוסיית חיידקים בבית הספר לרפואה של האוניברסיטה העברית והדסה הביאה לתגלית שגם חיידקים מצוידים במערכת חיסול עצמי.
מרית סלוין
אחד הנושאים הנחקרים ביותר בביולוגיה הוא מוות מתוכנת של תאים. בכל תא ביצורים הרב תאיים יש תוכנית לחיסול התא. תהליך ההתאבדות המתוכנת הזה מתרחש כאשר נוצר הצורך להיפטר מתאים לא רצויים ומזיקים. היום ידוע כי תפקוד נאות של יצורים רב תאיים, בכללם בני אנוש, תלוי לא רק ביכולתו של הגוף לייצר כל הזמן תאים חדשים, אלא גם ביכולתו להשמיד תאים.
תהליך המוות המתוכנת הוא אחד המאפיינים של יצורים רב תאיים, וזו הסיבה שאיש לא חשב לחפש תהליך כזה בחיידקים, שהם יצורים חד תאיים. אך דרך הסתכלות שונה על אוכלוסיית חיידקים בבית הספר לרפואה של האוניברסיטה העברית והדסה הביאה לתגלית שגם חיידקים מצוידים במערכת חיסול עצמי.
לפני יותר מעשר שנים גילה פרופ' גדי גלזר, מהמחלקה לביוכימיה של התא באוניברסיטה העברית, שני גנים המקודדים שני חלבונים קטנים שתפקידם לא היה ברור לו. גלזר כינה את הראשון “מה זה” (mazE); השני נקרא, בהתאמה, .mazF למחקר הצטרפה לפני כחמש שנים פרופ' חנה אנגלברג-קולקה מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית, ובעבודה משותפת הראו השניים כי שני הגנים האלה אחראים למוות מתוכנת של חיידקים.
החוקרים מצאו כי תוצר הגן mazF הוא חלבון ארוך חיים שהורג את החיידקים, ואילו החלבון תוצרו של הגן mazE מבטל את הרעילות וחייו קצרים. לכן, כדי שפעולתו הרעילה של החלבון mazF תבוטל, צריך להיווצר כל הזמן החלבון קצר החיים. “החיידק חי כל הזמן על סף המוות. בכל רגע מחייו מנוטרל המוות על ידי יצירת החלבון קצר החיים”, אומרת אנגלברג-קולקה. זוג החוקרים מצא כי בתנאי מצוקה, כאשר כמות המזון אינה מספיקה למושבת חיידקים, מתים חלק מחברי המושבה באמצעות מנגנון החיסול העצמי, ובכך מאפשרים לשאר חברי המושבה להתקיים. במצבים אלה, כך מצאו, נוצרת מולקולה מיוחדת המאותתת למערכת להפסיק את ייצורם של שני החלבונים. החלבון הרעיל, ארוך חיים, נשאר בתא, ואילו חברו קצר החיים נעלם במהירות. כתוצאה מכך החיידק מת.
“חשבתי כי מכיוון שמערכת המוות-אנטי מוות תמיד קיימת בתא, והשחקנים הפועלים בה הם חלבונים, סביר להניח כי חומרים חיצוניים מעכבי יצירת חלבונים עשויים לעורר אותה, למשל אנטיביוטיקה”, אומרת אנגלברג-קולקה. במעבדתה בדקו את ההשערה במספר תרופות אנטיביוטיות המעכבות בחיידק את ייצור החלבונים, ואכן התברר כי התרופות האנטיביוטיות שנבדקו הורגות את החיידקים באמצעות מערכת החיסול העצמי. “הרבה חומרים אנטיביוטיים ידועים כמעכבי יצירת החלבונים בתא החיידק. מנגנון פעולתם הוסבר עד כה בכך שהם מעכבים את גידול החיידק ואז מערכת החיסון בגוף הורגת אותו. מתוך הניסויים שביצענו התגלה מנגנון אחר לחלוטין”, אומרת אנגלברג-קולקה.
כאשר הוסיפו החוקרים את האנטיביוטיקה לחיידקים שהוצאו מהם הגנים האחראים על מערכת ההתאבדות, התברר להם כי האנטיביוטיקה אמנם עיכבה את יצירת החלבונים, אבל החיידקים לא מתו, ורק הקבוצה שהכילה את מנגנון המוות מתה. “פעולת התרופות האנטיביוטיות על החיידק באמצעות מערכת המוות-אנטי מוות היא הסתכלות חדשה על מנגנון הפעולה של חומרים אנטיביוטיים, שמעלה את האפשרות לפיתוח דור חדש של תרופות שיכוונו לעורר את המערכת הזאת”, אומרת אנגלברג-קולקה. עבודת המחקר תתפרסם בקרוב בכתב העת של האגודה האמריקאית למיקרוביולוגיה.
למוות המתוכנת יש היגיון ביצור הרב תאי, אך מדוע זקוקים החיידקים למנגנון כזה? היום הולכות ומתרבות ההוכחות כי מושבות חיידקים אינן רק צבר של חיידקים המצויים בסמיכות זה לזה, אלא הן נושאות אופי רב תאי. “חשבנו שהמוות המתוכנת בחיידקים חייב להיות קשור באופי הרב תאי שלהם, ולכן חיפשנו חומר תקשורת המעורב בחיסול העצמי”, אומרת אנגלברג-קולקה. בניסויים שערכה עם תלמיד המחקר רונן חזן נמצא כי חיידקים החיים בצפיפות בתוך נוזל תרבית מפרישים אל תוך הנוזל חלבון המעורר את מנגנון המוות. החוקרים סבורים כי החלבון הזה הוא חומר התקשורת שחפשו והם קראו לו “גורם מוות חוץ תאי”.
“על פי התפישה שלנו אפשר להסתכל על מושבת חיידקים כבעלת אופי רב תאי”, אומרת אנגלברג-קולקה. “שלושה מאפיינים מקובלים היום באורגניזמים רב תאיים: מוות מתוכנת, תקשורת בין תאים והתמיינות לתאים בעלי תפקידים מוגדרים. שניים מהם כבר הראינו שקיימים בתרבית חיידקים. באשר לגורם השלישי, כושר ההתמיינות, לעניות דעתי לא כל החיידקים זהים. עובדה שבמצבים של עקה תזונתית, יש חיידקים שמתים ואחרים נותרים בחיים. אך האם באמת יש הבדלים ביניהם? את זה יש להוכיח”.
{הופיע בעיתון הארץ, 3/8/2000{
אתר הידען היה עד סוף 2002 חלק מפורטל IOL מקבוצת הארץ
