מסע המולקולה

התאים החיים מעדיפים ליצור את החלבונים קרוב לאתר שבו הם נדרשים. כדי לפעול בדרך היעילה הזאת, הם חייבים להעביר את האר-אן-אי השליח לריבוזום המצוי בקרבת האתר שבו נדרשים החלבונים

פרופ' ג'פרי גרסט וליאורה חיים. כמו בסרט

כאשר מולקולה של אר-אן-איי שליח עוזבת את גרעין התא, לאן היא הולכת? על-פי התפיסה הרווחת, מולקולה זו, הנושאת את המידע הגנטי הדרוש לבניית חלבונים, משוטטת בחלל התא החי, עד שהיא פוגשת, באקראי, “בית חרושת לחלבונים” (ריבוזום), הקורא את המידע הגנטי ומייצר לפיו את החלבון הדרוש. לאחר מכן נשלחים החלבונים החדשים מאתר הייצור האקראי אל האיזור בתא שבו הם נחוצים. אבל פרופ' ג'פרי גרסט, ותלמידת המחקר ליאורה חיים מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, בחנו מחדש את התהליך הזה, ועל פי ממצאיהם, שפורסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Methods, הם מציעים כי התאים החיים מעדיפים ליצור את החלבונים קרוב לאתר שבו הם נדרשים. כדי לפעול בדרך היעילה הזאת, הם חייבים להעביר את האר-אן-אי השליח לריבוזום המצוי בקרבת האתר שבו נדרשים החלבונים.
במחקר שביצעו באחרונה, פיתחו פרופ' גרסט וליאורה חיים שיטת מעקב חדשה אחר מסלול תנועתה של מולקולת אר-אן-איי שליח מגרעין התא ועד לאתר שבו נדרשים החלבונים. שיטה זו עשויה לשמש, בעתיד, כלי למחקר יעיל של תהליכים שונים בתא, ולפיתוח דרכי טיפול חדשות במחלות שונות.
עד כה נתקלו המדענים בקשיים במעקב אחר מולקולות של אר-אן-איי שליח. שיטה אחת חייבה ייצור כמויות גדולות מהמולקולה, מה שגרם לכך שרבות מהן טעו בדרך. בשיטה אחרת היה צורך לקבע את הדוגמא, כך שאפשר היה לצפות בנקודה אחת בלבד במסעה של המולקולה. לעומת זאת, השיטה החדשה של פרופ' גרסט וליאורה
חיים מאפשרת לצפות בשלבים שונים של התהליך, בתאים חיים, וללא צורך בייצור כמויות מוגברות של המולקולה.
מדעני המכון עיצבו מקטע די-אן-איי קצר שאותו שילבו, בטכניקות של הנדסה גנטית, במרווח שבין גן מסוים לבין מקטע גנטי הצמוד אליו, אשר משפיע על מסלולה של מולקולת האר-אן-איי שליח שתיווצר על-פי אותו גן. המקטע הגנטי המשולב מצטרף לאר-אן-איי השליח. הוא גם נקשר לחלבון הפולט אור ירוק, דבר שמאפשר למדענים לעקוב אחר מהלכה של מולקולת האר-אן-איי שליח.
המעקב מתבצע באמצעות צילום מיקרוסקופי ייחודי, המסוגל להתמקד בגופים זעירים, שגודלם כשתי מולקולות בלבד. “שיטה זו מאפשרת מעקב אחר תהליכי ייצורם של חלבונים רבים”, אומר פרופ' גרסט.
במחקר שהתבצע בתאי שמרים הצליחו המדענים לצפות, בפעם הראשונה בתאי שמרים חיים, במולקולות של אר-אן-איי שליח. פרופ' גרסט וליאורה חיים, יחד עם תלמידי המחקר ריטה גלין-ליכט, גד צפור וסטלה ארנוב, עקבו אחרי התנועות של מולקולות האר-אן-איי שליח שמקודדות מידע אשר על-פיו נבנים חלבונים שממלאים תפקיד חשוב בשינויים בצורתו של קרום התא, באתר שבו מתחוללת הנצה – תחילת התפתחותו של תא חדש מתוך תא שמר קיים. עבודה זו פורסמה בכתב-העת המדעי Molecular and Cellular Biology.
חברת “ידע”, הזרוע ליישומים תעשייתיים של מכון ויצמן למדע, הגישה בקשה לרישום פטנט על השיטה. כעת מתכוננים פרופ' גרסט וחברי קבוצת המחקר שלו למפות את מסלולי התנועה של מולקולות האר-אן-איי שליח, הנושאות את המידע הדרוש לבנייתם של כל 6,000 ויותר החלבונים המצויים בתאי
השמרים. מפה כזאת עשויה להוות כלי רב-ערך לגילוי הכללים שלפיהם מתבצע שינוע של אר-אן-איי שליח, בתאים חיים.