שיטה חדשה להכנת ספריות סוכרים חשובים

עד היום, הכנת ספריות של תרכובות סוכרים עבור מחקר ביולוגי הייתה איטית ומייגעת. חוקרים מאוני’ ג’ורג’יה מצאו דרך להקל על התהליך

לפני שנים מספר מדענים מצאו דרך למכן את הייצור של דנ”א וחלבונים – התקדמות שגרמה לכך שביצוע מחקרים במרכיבי-החיים החיוניים הללו הפך לפשוט יותר. הייצור של סוכרים (פחמימות) מורכבים היה סיפור שונה לחלוטין.

עד היום, הכנת ספריות של תרכובות סוכרים עבור מחקר ביולוגי הייתה איטית ומייגעת. במהלך שיוכל לשנות זאת, צוות מדענים מאוניברסיטת ג’ורג’יה פיתח שיטה לסינתזה כימית מהירה של סוכרים מורכבים, ושיטה זו תוכל לשנות דרמטית את הזמינות של תרכובות אלו עבור מחקר.

“בעבר, זה פשוט לקח זמן ארוך מדי להכין את החומרים הללו, מה שעיכב את ההתקדמות בתחום,” אמר Geert-Jan Boons, פרופסור לכימיה והאחראי המחקר. “כעת, יש לנו שיטה חדשה לסינתזה, שבעזרתה נוכל להכין פרודות מוגדרות היטב הזמינות למחקר מעמיק.” השיטה פורסמה במאמר בכתב-העת המדעי Nature Chemistry. “פיתוח התחום של גליקומיקה – המחקר המקיף של סוכרים – (glycomics, הערך בוויקיפדיה) התעכב מאוד בשל העדר ספריות יציבות ומוגדרות היטב של תרכובות סוכרים, שהם חומרים נדרשים ביותר בפענוח “הקודים הסוכריים” המשמשים את התאים לתהליכיו השונים, כגון איתות תאי, התפתחות עוברית והתפתחות תאי עצבים,” אמרה אחת מהחוקרות.

“ד”ר Boons פיתח שיטה חדשנית חשובה להכנה המהירה והממוכנת של סוכרים מורכבים, פיתוח שיקדם את התחום שלב אחד קרוב יותר להשגת סינתזה ממוכנת של סוכרים חשובים.”

היכולת לבחון ולהבין את התפקידים של אוליגו-סוכרים – שרשראות של סוכרים פשוטים המצויים גם ע”ג שטח הפנים של התא בכל הצמחים ובבע”ח – הינה חשובה ביותר. סוכרים אלו מעורבים בתהליכים תאיים כדוגמת קיפול חלבונים, הבקרה על איתות תאי והפריה. סוכרים מורכבים אלו משמשים גם כסמנים המזוהים ע”י פתוגנים בזמן דלקות, מסייעים בבקרת התגובה החיסונית של הגוף ובעלי תפקידים שונים בהתפתחות של סרטן ומחלות חיסון עצמי.

הבעיה הינה שהכנת שרשראות סוכר עבור מחקר ביולוגי הייתה מסובכת ואיטית. שלא כמו עבור דנ”א, שניתן לגרום לו לשכפל את עצמו מיליוני פעמים במעבדה עבור מחקר, את התרכובות הללו יש לבנות אחת אחר השנייה, ויותר מאתגר מכך, הן מסוגלות להיקשר אחת לשנייה באופנים שונים, דבר הגורם לקישור הכימי ביניהן להיות סבוך. אתגר זה קיים כבר מאה שנים.

למרות שהייתה, לדבריהם של המדענים, “התקדמות גדולה” בשימוש בגישות כימיות או אנזימטיות להכנת תרכובות אלו, הסינתזה של נגזרת יחידה ומוגדרת עדיין ממושכת ויכולה להימשך אפילו שנה שלמה.”

בשיטה החדשה טמונה הבטחה אפשרית לחיסכון בזמן, כאשר ההליכים מאפשרים למדענים להימנע מהשלבים של ניקוי חומרי-הביניים ולהגיע למיכון מלא של כל התהליך.

“אחת מהדרכים להבין את מלוא המשמעות של הבעיות שבהן נתקלנו היא להבין שבעוד שדנ”א וחלבונים הינם תרכובות ישרות שבהן יחידות המבנה (הנוקליאוזידים או חומצות האמינו, בהתאמה) מחוברות יחדיו בדרך אחת, הרי שסוכרים הינם מבנים מסועפים שניתנים לחיבור יחדיו בשני אופנים שונים,” אומר החוקר. “וכן קשה מאוד לשלוט בתצורה של קישורים אלו במעבדה. ודבר זה חיוני אם אנו מעוניינים למצוא דרכים להכין ספריות חדשות אלו של חומרים עבור מחקר.”

השיטה החדשה מאפשרת לחוקרים לשלוט בתצורה של קישורים אלו ולהוסיף מספר נקודות סיעוף, מאפיינים המאפשרים להכין ביתר קלות את הסוכרים הללו ללא הצורך בשלבי ביניים של ניקוי. בכדי לבחון את יעילותה של השיטה החדשנית, צוות המחקר בחר לבדוק את ההכנה של שני סוכרים חשובים – גלוקוזה וגלקטוזה – והממצאים עבורם הוכיחו כי השיטה מהירה, אמינה ועשויה להיות חשובה ביותר עבור הבנייה של סוכרים מורכבים לשם מחקר. ניסויים נוספים אמורים לוודא כי השיטה מתאימה גם להכנת סוכרים מורכבים אחרים.

הידיעה ממכון המחקר