ריקוד המולקולה * מדעני ויצמן פיתחו שיטה לתיעוד דינמי של תהליכים המתחוללים באנזי

מדעני מכון ויצמן פיתחו שיטה לתיעוד דינמי של תהליכים המתחוללים באנזים בזמן פעילותו. השיטה תאפשר לעצב תרופות סינתטיות חדשות שיכוונו למטרות מדויקות

“רעיונות” – ינואר 2004

https://www.hayadan.org.il/moleculedance.html

כל מי שהכין אי פעם עוגת דבש וטרח להתבונן בדבש המתגולל ומתערבב בבלילת העוגה, יודע שלא יהיה זה פשוט לתאר את התהליך הזה בסדרת תצלומים דוממים. הקושי נובע בעיקר מהצורך לזהות ולתעד את שברירי השנייה המשמעותיים בתהליך, כך שרצף התמונות שיתקבל אכן יתאר את עיקרו של התהליך.
מדענים שמבקשים לתעד תהליכי גומלין בין מולקולות שונות (לדוגמה, פעולתם של אנזימים שונים על מולקולות המצויות בסביבתם), מוצאים את עצמם במצב דומה, אם כי מאתגר יותר מבחינה טכנית, הן בשל גודלן הזעיר של המולקולות והן בשל המהירות הרבה שבה הן פועלות.

פרופ' אירית שגיא מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע פיתחה באחרונה דרך מקורית וראשונה מסוגה להתמודד עם האתגר הזה. במאמר שהתפרסם בכתב העת המדעי Nature Structural Biology, היא מתארת שיטה לתיעוד דינמי של תהליכים ושינויים מבניים המתחוללים במולקולה של אנזים בזמן פעילותו. הודות לשיטה החדשה יכולים המדענים לצפות, לראשונה, בסרטוני וידיאו ברזולוציה גבוהה המאפשרת לראות תנועה של אטומים בודדים המשנים את מקומם במולקולת האנזים.
כדי להפיק את סרטון הווידיאו שלהם “בשידור חי,” משתשמשים פרופ' שגיא וחברי קבוצת המחקר שלה, בטכניקה דומה לצילום stop action הידועה בתחום שידורי הספורט בטלוויזיה (אך המתבצעת בסדרי גודל מולקולריים). בשיטה זו מקפיאים את התהליך בשלבים מסוימים, ומשתמשים בשיטות מתקדמות מתחום האנליזה הכימית כדי לקבוע את המערך המולקולרי המדויק המתקיים בכל שלב.
כך, למעשה, הצליחו המדענים להטיל את משטר הפיקוח של האח הגדול בעולמן המיקרוסקופי של המולקולות. “השיטה הזאת,” אומרת פרופ' שגיא, “פותחת חלון אפשרויות חדש בתחום פיתוח התרופות. עכשיו אנו יכולים לזהות במדויק את החלקים הפעילים במולקולת האנזים, ואת השינויים המבניים שמתחוללים במולקולה במשך התהליך שבו היא פועלת את פעולתה.
הודות לתובנות שאפשר להשיג בדרך זו, אפשר יהיה לעצב תרופות סינתטיות חדשות שיכוונו למטרות מדויקות כגון השפעה על מיקומו ופעילותו של אטום בודד במולקולה”.
פרופ' שגיא וחברי קבוצת המחקר שלה מנסים בימים אלה להגשים את החזון הזה, במחקר שבו הם מפתחים חומר תרופתי שנועד לבלום את את התפשטותם של גידולים סרטניים בגוף. הסרטן שמנסה להתפשט בגוף היה מתקשה מאוד לעשות זאת, אילמלא סייעו לו “בוגדים” שונים, מתוך הגוף. אחד מה”בוגדים” הפוטנציאליים האלה, הוא אנזים ממשפחת אנזימים הקרויה מטלופרוטאינז. האנזים הזה מפרק את הג'לטין שבמרווחים הבין- תאיים, וכך הוא פורץ ומפלס דרך לגרורות ששולח התא הסרטני. פרופ' שגיא משתמשת בטכניקת המעקב החדשה שלה כדי לעקוב אחר פעילותו של האנזים הבוגד, ועל-פי ממצאי המעקב, לעצב מולקולה מיוחדת שתבלום את פעילותו ההרסנית.

ידען הפיסיקה
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~733374093~~~25&SiteName=hayadan