המשך הסקירה הפופולארית (חלק רביעי ואחרון) ובה הרקע להחלטת ועדת פרס נובל לכימיה להעניק את הפרס למגלי הריבוזומים ובהם פרופ' עדה יונת ממכון ויצמן
דר. משה נחמני (חלק רביעי ואחרון – מאתר פרס נובל לכימיה 2009)
המשמעות של תבנית מיליוני נקודות שחורות וצפופות
בתחילת שנות התשעים לגבישים שהכינה עדה יונת הייתה איכות מספקת. התבנית של נקודות שחורות הייתה מפורטת דיה בכדי לקבוע את מיקומם המדויק של האטומים בגביש הריבוזום. אולם, עדיין נותרה מהמורה רצינית. זו הייתה “בעיית המופע” של קריסטלוגרפיית קרני-רנטגן (הערך בוויקיפדיה). בכדי להסיק את המבנה מתבנית הנקודות השחורות, המדענים צריכים לדעת מהי “זווית המופע” (phase angle) של כל אחת ואחת מהנקודות. מידע מתמטי זה קשור למיקום האטומים בגביש.
תחבולה, המשמשת תכופות את המדענים בבואם לקבוע את זוויות המופע, הינה לטבול את הגביש באטומים כבדים, כגון כספית. האטומים הכבדים נספחים לפני-שטח הריבוזומים הגבישיים. באמצעות השוואה של תבנית הנקודות מהגבישים עם האטומים הכבדים לזו המקורית, המדענים מסוגלים לקבוע את זווית המופע.
אולם, מאחר והריבוזומים כה גדולים, נספחים אליהם אטומים כבדים רבים וקשה לקבוע מיידית את זוויות המופע. על-כן, נדרש מידע נוסף בכדי לפתור את בעיית המופע.
בסופו של דבר, מי שפתר את הבעיה היה המדען תומס סטרייץ. הוא השתמש בתמונות של הריבוזום, שהתקבלו ע”י חוקר אחר (Joachim Frank) שהינו מומחה במיקרוסקופיה אלקטרונית. באמצעות הסיוע של תמונות אלו החוקר הצליח לקבוע כיצד מאורגנים הריבוזומים בגביש, אולם כושר ההפרדה לא הספיק בכדי “לראות” את האטומים הפרטניים. מידע זה, בשילוב עם המידע שהתקבל מהאטומים הכבדים, הוביל, בסופו של דבר, לקביעת זוויות המופע.
סיכום לאחר עשרים שנות מחקר
בשנת 1998, תומס סטרייץ פרסם את המבנה הגבישי הראשון של תת-היחידה הגדולה של הריבוזום. תמונת המבנה דמתה לכעין צילום עמום. בתמונה זו לא היה ניתן לראות את האטומים הפרטניים, אולם כן היה ניתן להבחין בפרודות הר.נ.א. הארוכות של הריבוזום. הייתה זו פריצת-דרך נחרצת.
עתה, משנפתרה סוף סוף בעיית המופע, כל שנותר היה לשפר את הגביש ולאגור מידע נוסף בכדי לשפר את חדות התמונה שהתקבלה. חתני וכלת הנובל לשנה זו הגיעו לקו הסיום כמעט בו-זמנית. בחודשים אוגוסט וספטמבר של שנת 2000 הם פרסמו את המבנים הגבישיים שהיו בעלי כושר-הפרדה שאפשר פענוח של מיקומי האטומים. תומס סטרייץ הצליח לקבל את המבנה של תת-היחידה הגדולה מהחיידק Haloarcula marismortui. עדה יונת וונקאטראמאן ראמקרישנן קיבלו את המבנה של תת-היחידה הקטנה של החיידק Thermus thermophilus. בעקבות כך, היה ניתן למפות את תפקודיות הריבוזום ברמה הבסיסית ביותר, הרמה האטומית.
מבנה ריבוזום של חיידק.
פרודות ה- rRNA צבועות בכתום, החלבונים של תת-היחידה הקטנה צבועים בכחול והחלבונים של תת-היחידה הגדולה צבועים בירוק. חומר אנטיביוטי (באדום) קשור לתת-היחידה הקטנה. מדענים בוחנים את המבנים הללו בכדי לתכנן ולפתח חומרים אנטיביוטיים חדישים ויעילים יותר.
לחלק הראשון של הסקירה – מדארווין ועד ווטסון וקריק
לחלק השלשי – עדה יונת – החלוצה העיקשת
עוד בנושא באתר הידען:
תגובה אחת
תם ונשלם המדריך המלא לריבוזומים מתחילים