על שני רכיבים שמסייעים ל- COVID-19 לייצר את חלבוניו ולהתרבות
החלבונים אחראים למגוון תהליכי חיים, ובהם חלוקה מבוקרת של תאי הגוף, תחזוקתם (ניקוי פסולת והפקת אנרגיה), בניית השלד שלהם, וזיהוי פולשים כגון נגיפים וחיידקים גורמי מחלות – והשמדתם. בתהליך ייצור החלבונים, הגנים מועתקים למולקולות הקרויות “קדם רנ”א שליח (pre-mRNA)”. מולקולות אלה עוברות תהליכי עיבוד שבהם הן נחתכות, כך שקטעים מסוימים (נוקלאוטידים – האותיות שמרכיבות אותן) מוצאים והקטעים הנשארים מחוברים זה לזה. כך נוצרות מולקולות רנ״א שליח (mRNA) שמקודדות את המידע הדרוש לבניית החלבונים.
כיצד נגיף הקורונה מצליח להתגבר על בקרת תאי הגוף ולהתרבות בתוכם?
פרופ’ רבקה דיקשטיין, דיקנית הפקולטה לביוכימיה במכון ויצמן למדע, חוקרת בקרה של ביטוי גנים, משלב השעתוק (מהגן לרנ”א שליח) ועד שלב התרגום (הפיכת ה-mRNA לחלבונים), את הקשר שבין השלבים הללו ומנגנוני הבקרה עליהם. אומרת פרופ’ דיקשטיין: “המחקר שלנו הוא בעיקר מדע בסיסי אבל לעתים הוא מוביל ליישומים רפואיים. כך למשל גילינו כיצד מבוקרים גנים שאחראים לתגובה דלקתית, אשר מופעלים מיד לאחר שהתא נחשף להורמונים שמערכת החיסון מפרישה בתגובה לגורם זר. מצאנו חומרים מעכבים לבקרה הזאת וגילינו שכמה מהם יעילים גם למחלה הניוונית הנטינגטון ומפחיתים את תסמיניה”.
במחקר האחרון שנעשה במעבדה של פרופ’ דיקשטיין, בהובלת הפוסט דוקטורנט ד”ר בוריס סלובודין (כיום חוקר עצמאי בטכניון), ובסיוע מענק מחקר מהקרן הלאומית למדע, ביקשו החוקרים לבדוק אם קיימים רכיבים ייחודיים שמסייעים לנגיף הקורונה ((COVID-19 לשכפל את עצמו בתוך תאי הגוף ולהתגבר על הבקרה האנטי-נגיפית.
כדי להשתכפל ולהתרבות בגוף, נגיפים זקוקים למערכת התרגום וייצור החלבונים של התאים (שהיא הריבוזום – אברון תוך-תאי שמפענח את הקוד של ה-mRNA ומייצר ממנו חלבונים). כך, כאשר נגיף כגון COVID- 19 חודר לתאים, הוא מייצר חלבון שנקרא NSP1 שנקשר ישירות לריבוזום וכך מעכב ייצור חלבונים (גם כאלו הדרושים להגנה מפני הנגיף).
החוקרים שיערו כי ה- mRNAשל COVID-19 מכיל רכיבים ייחודיים שמאפשרים לו להפעיל את הריבוזום לטובתו, לתרגם את ה-mRNA שלו בהתאם למידע הגנטי שקיים עליו, ולהתגבר על העיכוב של ה-NSP1, כך שיוכל להשתכפל, להתרבות ולחדור לתאים נוספים. באמצעות שיטות מולקולריות וביוכימיות, בחנו החוקרים את מנגנון בקרת התרגום של הנגיף בתאים ובמבחנות וכך גילו שעל כל mRNA שלו קיים רצף של כ-20 נוקלאוטידים, מעין קוד, שמאפשר לו לחמוק מהעיכוב של Nsp1. כלומר, קיים בנגיף מנגנון שמונע את העיכוב בייצור חלבוניו, מאפשר לו לתרגם ביעילות את ה-mRNA שלו – ולהשתיק את ה-mRNA התאי (כלומר למנוע ייצור של חלבוני הגוף). עם זאת, מערכת חיסון בריאה מפעילה מנגנונים (כגון הפרשת הורמונים וחלבונים) שמזהים ומנטרלים אותו.
החוקרים גילו רכיב נוסף בנגיף, הקרוי IRES (אשר קיים בנגיפים נוספים), ואשר מאפשר לו להיקשר ישירות לריבוזום, ללא תיווך של חלבונים, וכך להמשיך לייצר את חלבוניו.
גילינו שני רכיבים שמאפשרים ל- COVID-19להתגבר על הבקרה האנטי-נגיפית של התאים ולנצח בתחרות על תרגום ה-mRNA. באמצעותם הוא יכול לתרגם את ה-mRNA שלו לחלבונים.
בשלב הבא סרקו החוקרים כ-50,000 חומרים וגילו מעכבים – כאלה שיכולים לעצור את ההיקשרות של Nsp1 לריבוזום ובכך למנוע את התרבות הנגיף. בשיתוף המכון למחקר ביולוגי הם בדקו פעילות של כמה מעכבים ומצאו שאחד מהם עצר את התרבות הנגיף בתאים, אך פחות מתרופה אנטי-ויראלית אחרת שבדקו (רמדסיביר).
“גילינו שני רכיבים שמאפשרים ל- COVID-19להתגבר על הבקרה האנטי-נגיפית של התאים ולנצח בתחרות על תרגום ה-mRNA. באמצעותם הוא יכול לתרגם את ה-mRNA שלו לחלבונים, לבטל את תרגום ה-mRNA התאי, להשתכפל בתוך התאים ולהמשיך להדביק. לכן, רכיבים אלה יכולים להיות נקודות התורפה של הנגיף ולשמש מטרה טיפולית, בייחוד בקרב בעלי מערכת חיסון חלשה”, מסכמת פרופ’ דיקשטיין.
החיים עצמם:
רבקה דיקשטיין
פרופ’ רבקה דיקשטיין, אמא לשלושה בנים (35, 33, 22), גרה ברחובות. בזמנה הפנוי אוהבת לבלות עם נכדותיה, לקרוא ספרי היסטוריה (“אם לא מדעי החיים, הייתי הולכת ללמוד היסטוריה”) ולעשות ספורט.
עוד בנושא באתר הידען:
