שניים הוא מספר מפתח בעולם החי. לא רק במה שקשור לאורגניזמים עצמאיים, אלא גם בגרעין התא: בסדרת מחקרים של מדעני מכון ויצמן למדע נמצא שתהליכי תיקון די-אן-אי מרכזיים מבוססים על פעולה משלימה של שני אנזימים ייחודיים.
פרופ' צבי ליבנה מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע, החוקר תהליכים של תיקון די-אן-אי זה שני עשורי שנים: “הדי-אן-אי של כל תא בגופינו ניזוק בכל יום בערך 20 אלף פעם, כתוצאה מקרינה, מזהמים וחומרים מזיקים שונים המיוצרים בתוך הגוף עצמו. בהתחשב בכך, ברור שללא תהליכי תיקון די-אן-אי החיים כפי שאנחנו מכירים אותם לא יכלו להתקיים. רוב סוגי הנזקים מובילים למוטציות נקודתיות, מעין “טעויות דפוס” בצופן הגנטי, אשר מתוקנות על-ידי אנזימים הפועלים ברמת דיוק טובה למדי. אלא שלפעמים משמעות הנזק אינה רק טעות דפוס פשוטה. במקרים כאלה עלולים להיווצר במולקולת הדי-אן-אי פערים אשר מונעים ממנה לעבור שכפול כאשר התא מתחלק, ממש כפי שכתם דיו או חור בעמוד בספר מפריע לקריאה. פערים אלה כל כך מסוכנים עד כי התא מסלק אותם בשיטת פעולה רשלנית אך עם זאת יעילה: הוא ממלא את הדי-אן-אי החסר באופן לא מדויק. תיקון מסוג זה יכול אמנם להציל את התא ממוות, אך יש לו מחיר: המנגנון הזה, הנוטה לטעויות, אשר התגלה לפני כעשור במכון ויצמן למדע ובמספר מכוני מחקר נוספים בעולם, הינו מקור עיקרי למוטציות”.
במחקר שביצע באחרונה, יחד עם תלמידי המחקר סיגל שחר ועומר זיו, ובשיתוף עם מדענים מארה”ב ומגרמניה, גילה פרופ' ליבנה איך פועלת שיטת תיקון זאת הנוטה לטעויות. המדענים מצאו שהתיקון מתבצע בשני שלבים ומחייב פעולה משלימה של שני סוגי אנזימים, השייכים למשפחת אנזימי הפולימרז, אשר מרכיבים את הדי-אן-אי. בתחילה, האנזים המתקן הראשון, “המחדיר”, עושה את מיטב יכולתו כדי להכניס “אות” גנטית לתוך הפער, מול המקום הפגוע במולקולת הדי-אן-אי. את הפעולה הזו יכולים לבצע מספר אנזימים מתקנים והיא מובילה לעיתים להחדרת אות גנטית לא נכונה (דבר שמשמעותו יצירת מוטציה). בשלב השני, אנזים אחר, “המאריך”, עוזר לחדש את השכפול הרגיל של הדי-אן-אי בכך שהוא מחבר אותיות די-אן-אי נוספות אחרי מקום הנזק. ישנו רק אנזים תיקון אחד אשר מסוגל לבצע שלב חיוני זה, והוא נקרא די-אן-אי פולימראז זיטא (ζ). ממצאים אלה התפרסמו באחרונה בכתב העת המדעי EMBO Journal.
הבנת מנגנון חשוב וחיוני זה לתיקון די-אן-אי, יכולה להוביל לפיתוח יישומים רפואיים. פגמים בתהליך תיקון הדי-אן-אי עלולים להגדיל את הסיכון לחלות בסרטן. לכן, אם נבין טוב יותר את תהליכי תיקון הדי-אן-אי, נוכל אולי, בעתיד, לשפר תהליכים אלה באנשים שתהליכי התיקון בגופם אינם יעילים מספיק. בנוסף, ייתכן שהידע שנצבר במחקרים אלה יוכל לסייע בהגברת יעילותן של תרופות נוגדות סרטן. תאים סרטניים מתנגדים לתרופות אלו באמצעות הפעלה של מנגנוני תיקון הדי-אן-אי הטבעיים שלהם, וחסימת מנגנונים אלה עשויה להחליש את התנגדותם ולחשוף אותם לפעולת התרופה, ובכך לשפר את יעילותה.
עוד בנושא באתר הידען
