מדענים ממכון ויצמן למדע, מהטכניון ומאוניברסיטת תל אביב יצרו באחרונה מודל מטבולי חדש
הגבירו את המהירות בקו פיקדילי, עכבו את התנועה לפינת הייד פארק, שלחו יותר רכבות לקינגס קרוס – כל אלה אינן דרכים לבלבל את הנוסעים ברכבת התחתית של לונדון, אלא דימויים המסבירים כיצד יום אחד עשויים לפעול מדעני הצמח כדי לפתח זני צמחים חדשים: כדי לייעל את תהליך הפיתוח, הם עשויים להשתמש במודלים המתארים את חילוף החומרים בצמח, אשר מזכירים את מפת הרכבת התחתית הלונדונית.
בניית מודל מטבולי המדמה את רשת התגובות הביוכימיות בצמח היא אתגר עצום, משום שחילוף החומרים בצמח הוא מורכב ביותר, ומשתתפים בו אלפי אנזימים. מדענים ממכון ויצמן למדע, מהטכניון ומאוניברסיטת תל אביב יצרו באחרונה מודל מטבולי חדש, המלא ביותר נכון לעכשיו. המודל הממוחשב, אשר התפרסם בכתב-העת של האקדמיה הלאומית למדעים בארה”ב (PNAS), מתמקד בצמח ממשפחת המצליבים (עמה נמנה גם, למשל, החרדל) הקרוי אראבידופסיס, שהוא צמח מודל מקובל במחקר. מערכת תגובותיו המטבוליות רחבה ומסועפת כל כך, עד שהיא אכן דומה למפה של רכבת תחתית בעיר גדולה, בה הקווים מייצגים שרשרות של תגובות מטבוליות, התחנות מסמלות את החומרים הנוצרים ברצף התגובות האלה, ותחנות סופיות מסמלות את התוצרים הסופיים.
כשמדענים ניגשים לפתח זן חדש של צמח, אשר מכיל כמות גדולה או קטנה יותר של חומר מסוים, המודל יכול לנבא כי הדרך הטובה ביותר להגביר, לדוגמה, את הייצור של ויטמין E, היא לסגור את “קו הרכבת” המתאים – כלומר, לחסום תגובה ביוכימית מסוימת בצמח, או להגדיל את ה”תנועה” בקו אחר – כלומר, להאיץ תגובה אחרת. בעזרת גישה זו, המכונה “הנדסה מטבולית ניבויית”, יוכלו המדענים לפתח זנים רצויים במהירות וביעילות, לעומת הדרך של ניסוי וטעייה בה השתמשו עד כה.
את המודל החדש יצרו פרופ’ אסף אהרוני ותלמידת המחקר שירה מינץ-אורון, מהמחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן, ד”ר תומר שלומי מהטכניון, ופרופ’ איתן רופין מאוניברסיטת תל אביב. במחקר השתתפו גם תלמיד המחקר סרגיי מליצקי וד”ר שגית מאיר ממכון ויצמן.
המודל פותח עבור הצמח אראבידופסיס, אך ניתן ליישם אותו בצמחים נוספים. פרופ’ אהרוני ועמיתיו מתכננים, לדוגמה, לפתח דגנים – כמו אורז – מועשרים בוויטמין B1. צמחים כאלה עשויים בעתיד לסייע במניעת מחלות הנגרמות בעקבות חסר בוויטמין, בעיקר בארצות המתפתחות.
