שיבוש בתהליך הקיפול, או במבנה הסופי של החלבון עלול לגרום הפרעות ביולוגיות חמורות ולהוביל להתפתחות מחלות שונות, לרבות סרטן
הדרך המובילה למטרה כלשהי חשובה לא פחות מהשגת המטרה עצמה. אבל מצד שני, כל הדרכים מובילות לרומא. עכשיו מתברר שהאמת האוניברסלית הטמונה בשתי אמרות השפר הידועות האלה, נכונה גם בעולמן של מולקולות חלבון. מסקנה מפתיעה זו עולה ממחקר שביצעו ד”ר גלעד הרן וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה במחלקה לפיסיקה כימית במכון ויצמן למדע. ממצאי המחקר התפרסמו באחרונה בכתב העת המדעי “רשומות האקדמיה הלאומית למדעים של ארה”ב” – PNAS.
חלבונים הם מרכיבי היסוד של כל תא חי. מולקולת חלבון שמיוצרת בריבוסום (“בית החרושת לחלבונים של התא”), יורדת מ”פס הייצור” כשרשרת בעלת עיצוב אקראי. זמן קצר לאחר מכן היא מתקפלת ויוצרת מבנה מרחבי תלת-ממדי מדויק המותאם לתפקידו של החלבון ה”בשל”. שיבוש בתהליך הקיפול, או במבנה הסופי של החלבון עלול לגרום הפרעות ביולוגיות חמורות ולהוביל להתפתחות מחלות שונות, לרבות סרטן.
מכאן עלו שאלות שהעסיקו מדענים רבים במשך שנים: כיצד בדיוק מתקפלים החלבונים? האם חלבונים בעלי אותו מבנה סופי מגיעים למבנה זה באותה הדרך, או שמא כל מולקולה מגיעה למטרה הסופית בדרך “אישית” ו”פרטית” משלה? כדי לענות על השאלות האלה יש לעקוב אחר תהליך ההתקפלות של מולקולות חלבון בודדות, אלא שניסיונות אלה לא עלו יפה בשל הצורך לקשור את המולקולות למשטח כדי שניתן יהיה לעקוב אחריהן לאורך זמן (תהליך זה שינה את תכונות החלבון). זה היה מצב הדברים עד שד”ר הרן פיתח טכנולוגיה חדשה שאפשר לתארה כמעין “ספארי לחלבונים”. בשיטה זו לוכדים המדענים את מולקולות החלבון במעין “בועיות” שבתוכן יכולים החלבונים לנוע בחופשיות. ה”בועיות” עשויות מולקולות של ליפידים (אותן מולקולות המרכיבות את הקרומים התוחמים את התאים החיים ואת גרעיני התאים). את ה”בועיות” שמכילות חלבונים מצמידים למשטחי זכוכית ואז אפשר לצפות ללא מפריע במה שמתחולל בתוכן.
בדרך זו הצליחו המדענים לצפות לראשונה במולקולות חלבון מתקפלות. כך התברר שאכן, מולקולות שונות, שבסופו של התהליך מגיעות ומעצבות את עצמן באותה צורה בדיוק, מגיעות למטרה הזאת בדרכים שונות לחלוטין, תוך יצירת שלל רב של שלבי ביניים השונים מאוד זה מזה. במובן זה נראה שכל מולקולת חלבון יכולה, כמו פרנק סינטרה בשעתו, להצהיר בסיפוק, “עשיתי זאת בדרכי שלי”.
