החוקרים מסכמים ואומרים: “מחקר עתידי בעזרת מיקרוסקופ כוח אטומי במהירות גבוהה (HS-AFM) יספק מידע חשוב נוסף לשם הבנת הפעילות הדינמית של מכונות תרגום מורכבות אלו”
[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]
טכנולוגיה חדשנית של מיקרוסקופיית כוח אטומי מהירה במיוחד מאפשרת לראות בצורה חזותית וברורה את הפעולות המתרחשות במפעל התאי הקרוי ריבוזום
ריבוזומים הם מבנים מורכבים של חלבונים וחומצות גרעין המתפקדים בתור “המפעל” העיקרי לסינתזת חלבונים בתוך התאים. יחד עם זאת, בהיעדר ראיות חותכות, אופן פעילותם של מבנים אלו עדיין נתון לחילוקי דעות מדעיים. כעת, חוקרים מיפן הצליחו לצפות בדינמיקה המבנית המתרחשת בריבוזומים בזמן בניית החלבונים בתוכם.
ריבוזומים התגלו לראשונה בשנות החמישים של המאה הקודמת והתפקוד הנרחב שלהם הובן כהלכה לתקופה ארוכה – הם “קוראים” רצפי רנ”א שליח (סוג של רנ”א) ובהתאם משתמשים ברצפים סדורים במיוחד של חומצות אמינו לשם ייצור חלבונים חדשים. בפרט, החלבון העיקרי בריבוזום ממלא תפקיד בלתי נפרד בתהליך סינתזת החלבון על ידי שימוש בפקטורי חלבון האחראים לתרגום ולהארכה של רצף חומצות האמינו. אולם, עד כה היה קשה במיוחד ומאתגר לפענח את המבנה המדויק של חלבון עיקרי זה בשל המורכבות הגבוהה שלו. בנקודה זו, כושר ההפרדה הגבוה ויצירת התמונה המהירה של מיקרוסקופ כוח אטומי מהיר במיוחד מספקים ערך רב.
מיקרוסקופיית כוח אטומי עושה שימוש בחוד ננומטרי על מנת ל”חוש” את הדגימות הנבדקות, בדומה למחט של נגני תקליטי ויניל הסורקת את התקליט ומקבלת מידע קולי ממנו, למעט ההבדל שהפרטים הנחשפים על ידי מיקרוסקופ כוח אטומי יכולים להיות ברמת הפרדה אטומית. הרבגוניות של השיטה עבור מצעים שונים סיפקה כבר יתרון כביר למגוון מחקרים בביולוגיה, אולם בזכות השיפור של מהירות הסריקה השיטה הצליחה ללכוד תהליכים דינמיים, לראשונה אי פעם. החוקרים הצליחו לחשוף בעזרת השיטה החדשנית כי החלבון העיקרי בעצם מדלג בין שתי תצורות (קונפורמציות) – אחת התואמת את המודלים המבניים הקודמים ושנייה חדשה ובלתי צפויה לחלוטין. באשר לאופן פעילותו של הריבוזום – בעבר הוצע מנגנון דו-שלבי על מנת לתאר כיצד המידע הגנטי מתורגם על ידי חלבונים הקרוייםtranslational GTPase factors.
השלב הראשון במנגנון הוא גיוס הפקטורים הנשלחים לאתר קישור ייעודי הנמצא על גבי החלבון העיקרי, ובכך מגבירים את הריכוז של הפקטורים באותו מקום, במנגנון שנקרא “איגום פקטורים” (צבירת פקטורים רבים בנקודה אחת). השלב השני הוא קישור וייצוב אותם חלבונים תפקודים (translational GTPase) על גבי אתר הקישור בריבוזום במטרה לזרז את תהליך ההידרוליזה של חלבונים אלו. מתוך מחקריהם החדשניים המדענים הצליחו לקבל ראיה חזותית למנגנון איגום החלבונים בריבוזום.
הגם שהמחקר לא הצליח לספק ראיה חותכת באשר לפעילותם של הפקטורים ברגע היקשרם לריבוזום, החוקרים כן שמו לב שהפקטורים נותרו באזור הפעילות לאחר ההידרוליזה, ממצא המרמז על תפקידו האפשרי של החלבון העיקרי בשלבים הבאים של סינתזת החלבון.
החוקרים מסכמים ואומרים: “מחקר עתידי בעזרת מיקרוסקופ כוח אטומי במהירות גבוהה (HS-AFM) יספק מידע חשוב נוסף לשם הבנת הפעילות הדינמית של מכונות תרגום מורכבות אלו”.
מודל של הריבוזומים המתרגמים ופקטורי ההארכה. המצבור הנקודתי של פקטורי התרגום תורם לסינתזת חלבונים יעילה בתוך סביבה פנים-תאית צפופה.
