הריבוזום: המפתח לחיים ברמה האטומית חלק ג' – עדה יונת – החלוצה העיקשת

המשך הסקירה הפופולארית (חלק שלשי מתוך ארבעה) ובה הרקע להחלטת ועדת פרס נובל לכימיה להעניק את הפרס למגלי הריבוזומים ובהם פרופ' עדה יונת ממכון ויצמן

לעיתים, תגלית פורצת-דרך מגיעה ממדען חלוצי אשר חוקר תחום חדש ובלתי-מוכר. במקרה זה, החלוצה הייתה עדה יונת. בשלהי שנות השבעים היא החליטה לנסות ולקבל מבני קריסטלוגרפיית קרני-רנטגן של הריבוזום. אולם, בנקודת הזמן ההיא, רוב המדענים העריכו כי המשימה בלתי אפשרית.

בקריסטלוגרפיית קרני-רנטגן (הערך בוויקיפדיה) המדענים מכוונים אלומת קרני רנטגן לעבר גביש, לדוגמא, חלבון. כאשר הקרניים פוגעות באטומי הגביש הן מפוזרות החוצה ממנו. בצידו השני של הגביש, המדענים רושמים את האופן שבו הקרניים מתפזרות. בעבר, הדבר נעשה ע”י השימוש בסרט צילום, אשר הושחר כתוצאה מפגיעת הקרניים. כיום משתמשים המדענים בגלאים מסוג CCD המצויים במצלמות דיגיטאליות (ואשר נמצאות במוקד פרס הנובל לפיסיקה לשנת 2009). באמצעות ניתוח תבניות הנקודות המתקבלות, מדענים מסוגלים לקבוע במדויק את מיקומם המרחבי של האטומים המרכיבים את החלבון הגבישי.

בכדי שמדידה זו תצלח, על הגביש להיות כמעט מושלם; הפרודה נדרשת ליצור תבנית מדויקת החוזרת על עצמה באופן מחזורי. עם מעט מזל, כאשר מאפשרים למי-מלח להתאדות באיטיות נוצרים גבישי מלח מרהיבים. אולם, אם ניתן לסיר המלא במי-מלח אלו להתחמם עד יובש, המלח ייצור רק שכבה בלתי-סדורה בתחתיתו. כלומר – תנאים שונים יביאו לתוצאות שונות ביעילות הגיבוש של חומרים. במידה מרובה, הדבר נכון גם עבור קריסטלוגרפיית קרני-רנטגן. קבלה של גבישים באיכות גבוהה מחלבון יכולה להיות משימה מאתגרת ביותר וככל שהחלבון מורכב יותר, כך המשימה קשה יותר.

משום כך, הרבה מהמדענים העוסקים בתחום היו ספקניים ביותר באשר לחזונה של עדה יונת. הריבוזום הינו אחד מתצמידי חלבון/ר.נ.א. המורכבים ביותר הקיימים. הוא מופרד לשני חלקים, “תת-היחידה הקטנה” ו “תת-היחידה הגדולה”. תת-היחידה הקטנה בריבוזום האדם מורכבת מפרודת ר.נ.א. ארוכה ומכשלושים ושניים חלבונים. תת-היחידה הגדולה מורכבת משלוש פרודות ר.נ.א. ומכארבעים ושישה חלבונים. על-כן, כל אחת מתת-היחידות מכילה אלפי נוקליאוטידים ואלפי חומצות אמינו, כאשר כל אחד מרכיבים אלו מורכב בתורו מאלפי אטומים שונים. עדה יונת רצתה לקבוע את המיקום המדויק של כל אחד ואחד מאטומים אלו שבריבוזום.

מעיינות חמים וים המוות – מעז יצא מתוק

כאשר עדה יונת החליטה לגבש את הריבוזום, היא בחרה לעבוד עם חיידק החי בתנאים קשים וחריפים. החיידק, Geobacillus stearothermophilus, מסוגל לחיות במעיינות חמים ולשרוד בטמפרטורות של עד שבעים וחמישה מעלות צלסיוס. השערתה של עדה יונת הייתה כי בכדי לבצע זאת הריבוזום של החיידק חייב להיות יציב ביותר ועל-כן יוכל להביא ליצירת גבישים איכותיים יותר.

בשנת 1980 היא כבר הצליחה ליצור את הגבישים התלת-מימדיים הראשונים של תת-היחידה הגדולה של הריבוזום. היה זה הישג נכבד, למרות שהגבישים היו רחוקים מלהיות מושלמים.

למעשה, יידרשו עשרים שנים נוספות של עבודה קשה לפני שעדה יונת תצליח לקבל תמונה של הריבוזום שבה היא תוכל לקבוע את מיקומם המדויק של כל אחד מהאטומים. היא ניסתה במהלך הדרך אמצעים חדשים רבים. לדוגמא, היא ייצבה את הגבישים ע”י הקפאתם בחנקן נוזלי בטמפרטורה של מינוס 196 מעלות צלסיוס. היא ניסתה לגבש ריבוזומים ממיקרואורגניזמים קשוחים נוספים. אחד מהם נמצא במקום קרוב – החיידק אוהב-המלח Haloarcula marismortui החי בים המלח.

צעד אחר צעד, בנחישות, עדה יונת התקרבה ליעד שלה. בסופו של דבר, הבינו המדענים כי אכן ניתן למפות את המבנה האטומי של הריבוזום ויותר ויותר חוקרים הצטרפו למרוץ. ביניהם היו שני החוקרים הנוספים, החולקים בפרס הנובל עם עדה יונת, ונקאטראמאן ראמקרישנן ותומס סטרייץ.

למקור הסקירה באתר פרס נובל

לחלק הראשון של הסקירה – מדארווין ועד ווטסון וקריק

לחלק השני – מהו הריבוזום

עוד בנושא באתר הידען:

• עבודתה של פרופ' יונת איפשרה להבין דרך פעולתם של חמש תרופות אנטיביוטיות
• עדה יונת זכתה בפרס נובל לכימיה לשנת 2009
• לראיון עם עדה יונת שפורסם בסיינטיפיק אמריקן לפני כשנה – דובי קוטב וריבוזומים שיכורים
• מפצחת הריבוזומים – ראיון למגזין מכון ויצמן
• מסתורי הקשר הפפטידי – מגזין מכון ויצמן