על הקצה

מדעני מכון ויצמן גילו כי “מסלול החירום לייצור חלבונים” אינו מוגבל לפעולה במצבי חירום בלבד, וכי התאים משתמשים בו גם ב”חיי היום-יום”

מצבים קיצוניים מחייבים תגובות קיצוניות. לכן, תאים הנכנסים למצב עקה מפסיקים את הייצור השוטף של החלבונים הלא-חיוניים, אשר בונים ומתחזקים את התא ב”עיתות שלום”, ומפעילים “מסלול חירום” חלופי, בו מיוצרים רק “חלבוני עזרה ראשונה” החיוניים ליכולתו של התא להתמודד עם המשבר באופן מיידי. התמודדות זו יכולה להיעשות באחת משתי דרכים: שיפור יכולת ההישרדות של התא, או, במקרים בהם נגרם לתא נזק חמור, בדרך של הפעלת מנגנון הגורם לו לאבד את עצמו לדעת. מטרת מנגנון ההתאבדות הזה, הקרוי “אפופטוזיס” (השם נגזר מהמלה היוונית המתארת שלכת), היא למנוע נזקים חמורים שהתאים הפגומים עלולים לגרום לשלמותו ולבריאותו של הגוף החי. הגנים שמקודדים את “חלבוני העזרה הראשונה”, משני הסוגים, נושאים תג זיהוי מיוחד. תג זה, הקרוי IRES, מאפשר תרגום של מידע גנטי במנגנון שונה מהרגיל, ולכן הוא מאפשר לתא לייצר חלבונים גם בתנאים הקיצוניים שבהם המנגנון השגרתי משותק.

עד כה סברו המדענים, כי “מסלול עיתות השלום” מופעל בתקופות רגיעה, ואילו “מסלול החירום” מופעל בעיתות עקה בלבד. תפיסה זו משתנה בימים אלה, בעקבות מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן למדע, שהממצאים העולים ממנו מראים כי מסלול החירום פועל גם בעיתות שלום – במקביל למסלול ייצור החלבונים השגרתי. המדענים, בראשותה של פרופ' עדי קמחי, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, מדווחים במאמר שפורסם באחרונה בכתב-העת המדעי Molecular Cell, כי שני גנים, אשר ממלאים תפקיד בתהליכי הישרדות התא, פועלים ומייצרים חלבונים ב”מסלול החירום” גם בתאים הגדלים בתנאים רגילים, כשאינם חשופים לעקה.

תוצאות מפתיעות אלה התגלו במקרה. לפני מספר שנים בודדה פרופ' קמחי גן המקודד חלבון מסוים אשר קשור למסלול החירום, הקרוי DAP5. במחקר אחר, שבוצע יחד עם תלמידת המחקר סיוון הניס-קורנבליט, מצאו החוקרות כי חלבון ה-DAP5 נקשר לתג ה-IRES, ובדרך זו הוא מבקר את המנגנון הבלתי-שגרתי של תרגום מידע גנטי. במחקר הנוכחי ביקשה פרופ' קמחי להרחיב את המידע על תפקידו של החלבון הזה בתא. כך יצרו היא ותלמידות המחקר נועה ליברמן ולאה מארש, תאים שאינם מייצרים את החלבון DAP5. להפתעתן, התברר להן כי תאים אלה סובלים מתמותה מוגברת,

גם כשאינם נחשפים למצב עקה. בהמשך התגלה, כי התמותה מתחוללת בשלב מוגדר במחזור החיים של התא: בשלב בו הוא מתחלק, וכי היא נגרמת כתוצאה מהפעלת “מנגנון ההתאבדות” התאי. כלומר, בתאים שמכילים אותו, DAP5 מונע את התחוללות רצף האירועים המוביל, בסופו של דבר, להתאבדות מתוכננת של התא. כשהוא חסר, התאים מאבדים את עצמם לדעת. אולם, כיצד בדיוק החלבון מונע את התאבדות התא?

כדי לזהות את הגנים שעליהם משפיע DAP5, השתמשו החוקרות בשתי גישות שונות. בגישה אחת נסרקו כ-200 גנים הקשורים במחזור חיי התא ובמוות מתוכנן של תאים, במטרה לאתר את אלה שבתהליך ייצורם נקשרים לחלבון DAP5. בגישה השנייה, חיפשו המדעניות אחר החלבונים שבנוכחות DAP5 – או בהיעדרו – מתחוללים בהם שינויים כמותיים. באמצעות שתי השיטות איתרו החוקרות שני גנים המושפעים על-ידי DAP5 ונקשרים אליו: הגן CDK1, שאכן ידוע כי פעילותו חיונית בזמן חלוקת התא, ולשמירה על יכולת ההישרדות שלו בשלב זה; והגן Bcl-2 – אשר מוכר כגן מונע אפופטוזיס (וגם כממלא תפקיד בתהליכים סרטניים). שני הגנים נושאים את “תג הזיהוי” אשר שולח אותם למסלול החירום. כאשר יצרו החוקרות תאים שאינם מייצרים DAP5, אך “פיצו” אותם בייצור מוגבר של Bcl-2 ו-CDK1, נמנעה תמותת התאים במידה רבה – אך לא לחלוטין. החוקרות מסיקות מכך, ש-DAP5 משפיע על גנים נוספים הקשורים בהישרדות התאים, שטרם זוהו.

תוצאות המחקר מראות, כי “מסלול החירום” אינו מוגבל לפעולה במצבי חירום בלבד, וכי התאים משתמשים בו גם ב”חיי היום-יום”, ובאופן תדיר יותר מכפי שמקובל היה לחשוב. בנוסף, הן חושפות דרך נוספת המאפשרת לתא לווסת את התבטאותם של גנים תומכי-הישרדות – בפיקוחו של DAP5. בשלב זה המחקר פותח שאלות חדשות: האם מסלול החירום והמסלול השגרתי מתקיימים במקביל, או לסירוגין? מה מרוויחים התאים מקיומם של שני מסלולי ייצור חלבונים, גם בזמנים רגילים – ללא עקה? בהמשך מתעתדת פרופ' קמחי ללמוד יותר על המסלול החלופי – מה הם סוגי הגנים הפועלים במסגרתו, הזמנים בהם הוא מופעל והמצבים בהם הוא נדרש, במטרה לחשוף את ההיגיון והתועלת שבקיומו.