מחקר חדש חושף מנגנון מרתק של "חיפוש מודרך", שבו ה-DNA ומבנה הכרומטין פועלים כ"מפת דרכים", המכוונת חלבונים למטרות גנטיות ספציפיות. המנגנון מספק תובנות חדשות על רכישת זהות תאית עשויות לקדם את הרפואה הרגנרטיבית
מחקר בהובלת פרופ' יוסי בוגנים מהפקולטה לרפואה באוניברסיטה העברית וד"ר אבדנור סופי מאוניברסיטת אדינבורו, שהתפרסם בכתב העת Nature, חשף מנגנון מתוחכם המסביר כיצד תאים קובעים את זהותם. המחקר מאיר את הדינמיקה המורכבת בין חלבונים ל-DNA המכתיבה את היווצרותם של סוגי תאים שונים בגוף.
החוקרים זיהו כי מבנה הכרומטין והמידע הגנטי עצמו משמשים כאותות כיווניות, המסייעים לחלבונים לזהות בדיוק את האזורים בגנום שבהם עליהם לפעול. מנגנון זה אינו רק חיוני להבנת תפקוד הגנים אלא גם עשוי להוות בסיס להתקדמות משמעותית ברפואה הרגנרטיבית.
תובנות אלו עשויות לסייע בפיתוח טיפולים חדשניים שיתמקדו בתהליכי תיקון והתחדשות של רקמות בגוף האדם. המחקר מדגיש את החשיבות של הבנת המנגנונים המולקולריים המורכבים המכוונים את פעילות התא, ומציע אפשרויות חדשות לשיפור הבריאות והריפוי בעתיד.
המחקר התמקד בפקטורי שעתוק (TFs), חלבונים שנקשרים לרצפי DNA ספציפיים ומווסתים את פעילות הגנים. חלבונים אלה חיוניים לקביעת תפקוד התא – למשל, אם הוא יהפוך לתא עור, תא שריר או תא עצב. אף שכבר הובן שפקטורי שעתוק מזהים רצפי DNA ייחודיים, תכונה זו לבדה אינה מסבירה במלואה כיצד הם בוחרים את הגנים שאותם הם מפעילים כדי לעצב את זהות התא.
על ידי השוואה בין השפעת שילובים שונים של פקטורי שעתוק על מצבי התא, הצוות ניתח את התנהגותם ברמת פירוט חסרת תקדים. תוך שימוש בטכניקות מתקדמות, הם חקרו את האינטראקציה בין החלבונים ל-DNA כיצד הם משפיעים על הכרומטין (המבנה שמארגן את הDNA ) וכיצד הם מנווטים בנוף התלת-ממדי של הגנום. הממצאים הראו שפקטורי השעתוק פועלים בדרכים דינמיות – לעיתים בשיתוף פעולה ולעיתים בתחרות – כדי לכוון לאזורים ספציפיים ב-DNA.
אחת התגליות הבולטות הייתה כיצד פקטורי שעתוק מנווטים את המבנה המורכב של הכרומטין. במקרים מסוימים, החלבונים עוקבים אחר אותות כיווניים הניתנים על ידי דפוסי ה-DNA, תוך שימוש בלולאות כרומטין כ"מסלולים" להגיע לגנים המטרה שלהם. במקרים אחרים, הם מתרכזים בצמתים שבהם הכרומטין צפוף במיוחד ומכיל מוטיבים של DNA, לפני שהם מתפשטים ומפעילים גנים הדרושים לסוג תא מסוים. מסלולים אלו פועלים כשלטי הכוונה, שמובילים את פקטורי השעתוק למתגים הגנטיים המדויקים שהם צריכים להפעיל.
המחקר מציע מודל חדש של "חיפוש מודרך", שבו סידור ה-DNA והכרומטין משמש כ"מפת דרכים" לפקטורי השעתוק. תובנה זו מעמיקה את הבנתנו לגבי האופן שבו זהות תאית מתבססת ונשמרת, ויכולה לפתוח דלתות חדשות לקידום הרפואה הרגנרטיבית וטיפולי תאי גזע על ידי שיפור יכולת החוקרים לשלוט בזהות התאים ובתפקודם.
פרופ' יוסי בוגנים ציין כי "מצאנו איזורים בגנום שמהווים "תמרורים" לפקטורי השעתוק הייחודיים לכל סוג תא. התמרורים האלו מכוונים את פקטורי השעתוק לאיזורי בקרה חשובים ובכך מאפשרים ביטוי גני הייחודי לכל סוג תא ובכך קובעים את זהותו."
המחקר מציע כלי עוצמתי לפענוח המורכבות של ויסות גנים, ומעניק תקווה להתמודדות עם מחלות הקשורות לתפקוד לקוי של תאים.
עוד בנושא באתר הידען:
תגובה אחת
מעניין. פעם חשבו שהמידע התורשתי נמצא בכרומטין ולא בדנא, והתמקדו בכרומטין; ואז גילו שהמידע מאוכסן בדנא, והתעלמו מהכרומטין בניתוח המידע; ועכשיו מגלים שלחלבון הזה דוקא יש משמעות עבור המידע! איך שגלגל מסתובב לו. בעצם, כבר אמרו את זה קודם: "אין לך דבר שאין לו מקום" (משניות מסכת אבות, פרק ד' משנה ג')