ההיבט המדעי של פרס נובל לכימיה 2004 בו זכו שני חוקרים מהטכניון – פרויקט מיוחד של אתר הידען.
גילת סיימון ודיקלה אורן
נשיקת מוות מולקולרית
מאת: גילת סיימון
זוכי פרס נובל בכימיה חשפו את הדרך בה חלבונים נהרסים בתוך תאים.
שלושה חוקרים אשר חשפו את המנגנון שמאחורי “נשיקת מוות מולקולרית”- תווית המסמנת חלבונים המיועדים להריסה- זכו השנה בפרס הנובל בכימיה.
אירוין רוז מאוניברסטית קליפורניה, יחד עם אהרון צ'חנובר ואברהם הרשקו מהטכניון בישראל, חקרו בשנות ה-80 את הדרך בה חלבונים עוברים פירוק בתוך תאים. עבודתם עוררה רעיונות חדשים על הדרך בה תאים מוסתים את עצמם והובילה לכיוונים חדשים בנסיונות לטיפול בסרטן.
החלטת ועדת הנובל מעולה, אומר פאולו די פיאורה, ביוכימאי במכון לאונקולוגיה מולקולרית במילנו, איטלה. “עבודתם מקורית ובעלת השפעה עתידית עצומה, ומשפיעה על כל תחום בביולוגית התא”.
מסומן להריסה
בשני מאמרים חלוציים, אשר פורסמו בשנת 1980, השלישיה הראתה שחלבונים אשר נבחנים להריסה- משום שהם שגויים, למשל- עוברים קודם כל סימון ע”י תווית מולקולרית, עם מולקולה המכונה יוביקיטין ubiquitin. המולקולה זוהתה לראשונה בשנת 1975 ומצויה בחלקים רבים בגוף- היא כה נפוצה עד כדי כך ששמה נגזר מעובדה זו- המילה הלטינית ל”כל מקום”- אולם הפונקציה של המולקולה הנפוצה כל כך לא היתה ידועה.
ביוכימאים יודעים כיום שחלבונים מסומנים עם מספר תוויות של מולקולות יוביקיטין לפני שהן מועברות לפרוטאזום, מבנה דמו חבית, אשר בו המולקולות נחתכות לאבני הבניין שמהן הן עשויות ועוברות מיחזור.
התוצאות של מחקר זה הולידו אין ספור פרוייקטים מחקריים. חוקרי סרטן, למשל, למדו לאחר מכן שיוביקיטין מוסת את רמות החלבון p53, המכונה “השומר המשגיח על הגנום” משום תפקידו החשוב בהגנה מפני סרטן. ריכוזים של p53 עלו מאד כאשר תא סובל מנזק בדנ”א, וכך גרמו להפעלת שרשרת פעולות אשר עצרה את חלוקת התא בזמן שמערכות תיקון הדנ”א פעלו לתיקון הנזקים.
בהמשך לעבודה הראשונית שחשפה את תפקיד היוביקיטין כתווית מולקולרית להרס חלבונים, חוקרים אחרים הראו שרמות p53 עולות משום שיוביקיטין מפסיק להקשר אליו, ובכך מונע ממנו להגיע לפרוטאזום.
עבודות מסוג זה עוררו השראה גם בחברות התרופות, ורבות מהן מפתחות כעת תרופות המכוונות למערכת היוביקיטין. אינהיביציה (עיכוב) של הפרוטאזום יכולה, לדוגמה, למנוע הרס של חלבונים אנטי-סרטניים, הרס שנובע מתהליכי מיחזור נורמליים בתא. תרופה אחת שפועלת בכיוון זה, ולקייד Velcade, כעת מותרת לשימוש במספר סוגי סרטן.
http://www.nature.com/news/2004/041004/full/041004-9.html
להלן ההודעה לעיתונות של ועדת פרס נובל, מ- 6.10.04:
האקדמיה השבדית המלכותית למדעים החליטה להעניק את פרס נובל בכימיה לשנת 2004 “עבור התגלית של פירוק חלבונים בתיווך-יוביקיטין” לאהרון צ'חנובר, אברהם הרשקו ואירוין רוז.
חלבונים מסומנים להשמדה
חלבונים בונים את כל הדברים החיים: צמחים, בעלי חיים ובינהם גם אנו, בני האדם. בעשרות השנים האחרונות הביוכימיה עברה דרך ארוכה לעבר הסבר כיצד התא מייצר את כל חלבוניו השונים. אולם לגבי פירוק חלבונים- לגבי נושא זה לא היה עניין רב בקרב הקהילייה המדעית. אהרון צ'חנובר, אברהם הרשקו ואירוין רוז פעלו בניגוד לזרם ובתחילת שנות ה-80 גילו את מהתהליכים התאיים המחזוריים החשובים ביותר- רגולציה (ויסות) על פירוק חלבונים. על כך, מוענק להם פרס נובל בכימיה לשנה זו.
אהרון צ'חנובר, אברהם הרשקו ואירוין רוז גרמו לנו להבין שהתא פועל כתחנת בדיקה מאד יעילה, בה חלובנים נבנים ומפורקים בקצב מהיר מאד. הפירוק לא מתבצע אקראית, ללא אבחנה, אלא דרך תהליך המבוקר לפרטי פרטים, כך שהחלבונים שאמורים לעבור בפירוק בכל רגע נתון מסומנים מולקולרית, מעין “נשיקת מוות” אם תרצו להיות דרמטיים… החלבונים המסומנים מועברים לפרוטאזומים, אותם “פחי מיחזור תאיים”, שם נחתכים החלבונים לחתיכות קטנות.
הסימון נעשה עם מולקולה המכונה יוביקיטין. היוביקיטין מוצמד לחלבון המיועד לפירוק, ומלווה אותו לפרוטאזום, שם הוא (היוביקיטין) מזוהה, כמו מפתח ומנעול, ומסמן שהחלבון אליו הוא מצורף מיועד לפירוק. מעט לפני שהחלבון נדחס לתוך הפרוטאוזום, תגית היוביקיטין שלו מופרדת ממנו ופנוייה לשימוש חוזר, לסימון חלבון אחר המיועד להריסה.
תודות לעבודתם כיום אפשר להבין ברמה המולקולרית איך התא מבקר מספר תהליכים מרכזיים בו ע”י פירוק חלבונים מסוימים ולא אחרים. דוגמאות לתהליכים הנשלטים ע”י פירוק חלבונים בתיווך יוביקיטין הם תהליך חלוקת התא, תיקון דנ”א, בקרת איכות של חלבונים חדשים שזה עתה נוצרו, וחלקים חשובים בהגנה החיסונית של הגוף. כאשר הפירוק המתוכנן אינו פועל כראוי, נגרמת מחלה. סרטן צווארי וציסטיק פיברוזיס הן שתי דוגמאות לכך. הידע וההבנה של פירוק חלבונים בתיווך יוביקיטין מציע הזדמנות לפתח תרופות נגד מחלות אלה ואחרות.
אהרון צ'חנובר נולד בשנת 1947 בחיפה, ישראל. קיבל את תואר הד”ר ברפואה בשנת 1981 מהטכניון בחיפה. צ'חנובר הוא פרופסור במחלקה לביוכימיה ומנהל את מכון המחקר למדעי הרפואה על שם משפחת רפפורט בטכניון.
אברהם הרשקו נולד בשנת 1937 בקרקאג בהונגריה. קיבל את תואר הד”ר ברפואה בשנת 1969 בבית הספר לרפואה הדסה באוניברסיטה העברית בירושלים. הרשקו מכהן כפרופסור מכובד במכון רפפורט למדעי הרפואה בטכניון.
אירווין רוז נולד בשנת 1926 בניו יורק, ארצות הברית. קיבל את תואר הד”ר ברפואה בשנת 1952 מאוניברסיטת שיקגו בארצות הברית. מומחה במחלקות לפיסיולוגיה וביופיסיקה במכללה לרפואה של אוניברסיטת קליפורניה באירווין, ארצות הברית.
ההודעה לעיתונות של ועדת פרס נובל
לאנימציית פלאש המדגימה את התגלית לחצו על הקישור הבא
