ספירת מלאי

סידן הוא אחד המינרלים החשובים בגוף האדם, ורמתו בתאי הגוף נמצאת תחת בקרה הדוקה. התא זקוק ליוני סידן עבור תהליכים חיוניים רבים, ובהם, בין היתר, גדילת התא, העברת אותות עצביים, התכווצות השרירים, היווצרות העצמות, ותהליך ההפריה.

סידן הוא אחד המינרלים החשובים בגוף האדם, ורמתו בתאי הגוף נמצאת תחת בקרה הדוקה. התא זקוק ליוני סידן עבור תהליכים חיוניים רבים, ובהם, בין היתר, גדילת התא, העברת אותות עצביים, התכווצות השרירים, היווצרות העצמות, ותהליך ההפריה. לכן, חיוני שריכוז נמוך אך קבוע של יוני סידן יישמר תמיד בתוך התאים. שינויים בריכוזי הסידן – כך הולך ומתברר – עשויים להוביל להפרעות בתיפקוד התא, ולגרום מחלות שונות. כך, לדוגמה, ריכוז גבוה מדי של יוני סידן בתאי העצב גורם למותם, דבר שעשוי לגרום למחלות עצבים ניווניות. בנוסף, מדענים סבורים כי חוסר איזון ברמות הסידן קשור לסוגים שונים של סרטן ולמחלות לב וכלי דם. פרופ’ איתן ראובני, מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון, גילה באחרונה את תפקידו של חלבון חדש, שמעורב בתהליך הבקרה ואיזון רמת הסידן בתא.

כדי לוודא כי בתא קיימת אספקה מספקת וזמינה של יוני סידן, וכדי למנוע “קפיצות” לא מבוקרות בריכוזו בתא, מאוחסן הסידן במחסנים תאיים – מעין בועיות עטופות בקרום. מחסנים אלה יודעים לחדש את המלאי השמור בהם ברגע שהוא מתחיל להידלדל. אך כיצד יודע התא בדיוק כמה סידן יש להזמין? עד היום הכירו מדענים שתי מולקולות המשתתפות בבקרת תהליך הכניסה של סידן לתא ואגירתו במחסנים. מולקולה אחת, STIM, מבצעת “ספירת מלאי” במחסנים, ומזהה ירידה בכמות הסידן. במקרה כזה היא מדווחת למולקולה השנייה – Orai. מולקולה זו היא למעשה תעלה חלבונית סלקטיבית ליוני סידן, הממוקמת על קרום התא. בעקבות האיתות של מולקולת STIM נפתחת התעלה, יוני סידן זורמים לתוך התא, ונאגרים במחסנים. עם זאת, בתמונה חסר מרכיב מרכזי נוסף: מהו הגורם אשר שולט בסגירת התעלות, וכך מונע מהמחסנים לעלות על גדותיהם, ולשפוך את תכולתם החוצה? פרופ’ ראובני, ביחד עם חברי קבוצתו רז פלטי, עדי רווה, עידו קמינסקי ורות מלר, זיהו חלבון חדש שמסייע בבקרת מנגנון אגירת הסידן – גילוי שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Cell. נראה, כי כאשר תעלות ה-Orai נפתחות, החלבון החדש, הקרוי SARAF, מעכב בהדרגה את פעילותו של STIM, וכך גורם לסגירתן של התעלות באופן מבוקר.

כשגרמו המדענים להפסקת פעילותו של החלבון המעכב, בשיטות של הנדסה גנטית, הצטברו עודפי סידן בתא, ונגרמו שיבושים בתהליכים שונים בתא. אבחנה נוספת של החוקרים הייתה, שהחלבון המעכב, SARAF, נע ביחד עם STIM אל קרום התא (שם ממוקמות התעלות) – דבר שמספק עדות נוספת לכך שחלבון זה אכן מעורב בעיכוב STIM.

תאים המבטאים את החלבון SARAF(צבוע בסמן פלואורסצנטי אדום), ותאים המבטאים STIM1 (צבוע בסמן פלואורסצנטי ירוק). התמונה הימנית, בה נראים שני החלבונים, מראה כי הם מצויים ביחד

על אף שאין כל עדות ישירה לקשר בין מוטציות ב-SARAF לבין מחלות בבני-אדם, מחקרים שנעשו באחרונה זיהו את החלבון SARAF כסמן ביולוגי המעורב במחלות כמו סרטן בלוטת הערמונית, אלצהיימר, וחוסר תיפקוד של שריר הלב – כולן מחלות המאופיינות ברמות לא תקינות של סידן בתאים.

פרופ’ ראובני: “החלבון SARAF מיוצר בכל תאי הגוף, אך הרמה שלו גבוהה בעיקר בתאי המערכת החיסונית ובתאי המוח. אנחנו עדיין לא יודעים בדיוק מה הוא עושה שם וכיצד הוא פועל, ואלה המשימות שלנו להמשך המחקר”.

חלבון SARAF צבוע בסמן בחלבון פלואורסצנטי ירוק. הצבע מתחזק ככל שהחלבון מתקרב לקרום התא