זמנים טובים, זמנים רעים

מדוע תאים מכניסים לתוכם חומרי מזון באמצעות שני סוגים שונים של משאבות?

סוכר, כולסטרול, אבץ, תרכובות זרחן – כל החומרים החיוניים האלה נשמרים בתאי הגוף בדיוק בכמות הנכונה. אפשר לשער כי די בסוג אחד של משאבה מולקולרית אחת על פני השטח של התא, כדי להבטיח שרמת החומרים תישאר קבועה: כאשר הריכוז של חומר מסוים בתא – כמו סוכר – יורד, המשאבות יעבדו באופן אינטנסיבי יותר, ויחזירו את הסוכר לרמה הרצויה. בפועל, מתרחש דבר מוזר: תאי הגוף מכניסים לתוכם את החומרים המזינים מזרם הדם באמצעות שני סוגים של משאבות: סוג אחד פועל ב”זמנים טובים”, כאשר ריכוז החומרים הדרושים בזרם הדם הוא גבוה, והסוג השני נכנס לפעולה ב”זמנים רעים”, כאשר ריכוז החומר בדם נמוך.

לשם מה נחוץ המנגנון הכפול הזה? מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת Science, עשוי לספק את התשובה. המחקר נעשה במעבדתה של פרופ’ נעמה ברקאי מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, על-ידי החוקר הבתר-דוקטוריאלי ד”ר שגיא לוי, תלמיד המחקר משה כפרי, וטכנאית המעבדה מירי כרמי.

המדענים גילו שכאשר רמת האבץ או תרכובות הזרחן בסביבתו של תא שמרים יורדת, מספר המשאבות של “הזמנים הרעים” על פני השטח של התא גדל פי מאה. כאשר ריכוז החומרים עולה בחזרה, נסוגו משאבות ה”זמנים הרעים”, ובמקומן חזרו לפני השטח של התא משאבות רבות מסוג “הזמנים הטובים”.

תאי שמרים שהכילו את שני סוגי המשאבות התכוננו טוב יותר למצב של רעב, וחזרו לעצמם בהצלחה רבה יותר לאחר שהרעב חלף, בהשוואה לתאים שבהם התקינו המדענים, באמצעות הנדסה גנטית, סוג אחד בלבד של משאבות. המסקנה: משאבות “הזמנים הרעים” פועלות כנראה כמנגנון איתות, אשר מזהיר את תא השמרים מפני הרעב המתקרב. התא שמקבל התראה מראש יכול לאגור את החומר החסר. ההכנה הזאת מסייעת לו גם לחזור לצמוח מחדש מהר יותר, עם תום תקופת הרעב.

מנגנון כפול זה של שני סוגי המשאבות הוא ככל הנראה חלק ממנגנון בקרה רחב יותר, המאפשר לתא להתמודד עם תנודות באספקת חומרים מזינים. מנגנון חכם זה מעניק לתא יתרון הישרדותי שסוג אחד בלבד של משאבה אינו מסוגל לאפשר לו.

אם מחקרים עתידיים ייראו שהעיקרון תקף גם לגבי תאי אדם, ממצאים אלה עשויים להסביר כיצד שומר הגוף שלנו על רמות נכונות של חומרים מזינים ברקמות ובאיברים שונים. בנוסף, יתכן כי פגמים במנגנון עשויים להיות מעורבים במחלות מטבוליות שונות, ולכן הבנה של הבקרה הכפולה עשויה להיות חיונית גם לחקר מחלות כאלה.
קישור למאמר המדעי