מודל חדש להיווצרות מבנים חיוניים בקרום התא משנה את תמונת הדינמיקה התאית
קרום התא הוא צומת דרכים סואן. בחיי התא הוא ממלא תפקיד מכריע – הוא מאפשר כניסה אל התא ויציאה ממנו. חוקרים ממכון ויצמן למדע, יחד עם מדענים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב ומאוניברסיטת בְּרֶמֶן בגרמניה, הפכו לאחרונה על פיה את ההנחה השכיחה בדבר היווצרותם של “קפלים מעוגלים” על הקרום, אשר מאפשרים את התנועה פנימה והחוצה. ההבנה הבסיסית ביחס לדינמיקה בקרום התא עשויה לסייע, בין היתר, למאמץ להבין כיצד תאים סרטניים קולטים חומרי הזנה או אותות, וכיצד הם נודדים בגוף. המחקר פורסם באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Communications.
בחלקים של קרום התא מתרחש “עיצוב מחדש” כל העת. לדוגמה, כאשר התא צריך לקבל או למסור “חבילות גדולות”, הוא עושה זאת באמצעות יצירת בועיות בסמוך לפני השטח. סיבי אקטין, המעניקים תמיכה מבנית לתא, ממלאים תפקיד מרכזי בתהליך העיצוב מחדש – הם מתפרקים ומתארגנים מחדש לפי הצורך. צורה אופיינית של סיבי האקטין, המופיעה כהכנה להיווצרות בועיות, היא קפל מעוגל בצורת גביע על פני השטח החשופים של התא. בעבר תוארה התקדמות תהליך יצירת הקפלים כפעימות, בדינמיקה הדומה לזו של דחפים (פולסים) חשמליים. אבל פרופ’ ניר גוב מהמחלקה לפיסיקה כימית במכון ויצמן למדע, ד”ר אריק יוכליס מאוניברסיטת בן-גוריון, יחד עם ד”ר אריק ברניט ופרופ’ הנס-גינתר דובריינר מאוניברסיטת בְּרֶמֶן, בחנו שוב את היווצרותם של מבנים אלה, והבינו כי מה שקיים שם אינו מנגנון פעימה.
הבנת מנגנון זה עשויה לתרום, בין היתר, לחקר הסרטן, מפני שבכמה סוגי סרטן דינמיקת הגל מדוכאת או לקויה. בנוסף, תאים סרטניים עשויים להשתמש בקפלים המעוגלים כדי לקלוט יותר חומרי הזנה או לארגן מחדש את קרומי התאים שלהם, וכך לנדוד בגוף ביעילות רבה יותר
סימולציות מתמטיות שנערכו בשתי המעבדות הישראליות, וניסויים בתאים חיים שבוצעו בגרמניה, הראו כי תיאור מתאים יותר של תנועת הקפלים המעגליים הוא חזית גל. סוג זה של מבנה דינמי, המוכר היטב לפיסיקאים, מתקיים כאשר בקרום התא יש שני אזורים הנבדלים בריכוז האקטין שלהם, כשביניהם חזית נעה. בניסויי מעבדה הוכח, שהמודל שיצרו החוקרים מסוגל לחזות את תנועת גלי האקטין על קרום התא. בניגוד לגלים מתפשטים אחרים, אשר ממשיכים כלפי חוץ, קפלים מעוגלים אלו מתקפלים פנימה, לכיוון נקודת המוצא שלהם. הקריסה לנקודה מסוימת זו היא הכרחית לשם יצירת הבועית הסופית אשר מקיפה ומפרידה את החומר המועבר דרך הקרום. המודל החדש מתאר מאפיין ייחודי זה – דבר שלא עשה אף אחד מהמודלים הקודמים.
הבנת מנגנון זה עשויה לתרום, בין היתר, לחקר הסרטן, מפני שבכמה סוגי סרטן דינמיקת הגל מדוכאת או לקויה. בנוסף, תאים סרטניים עשויים להשתמש בקפלים המעוגלים כדי לקלוט יותר חומרי הזנה או לארגן מחדש את קרומי התאים שלהם, וכך לנדוד בגוף ביעילות רבה יותר. “עכשיו, כאשר אנו מבינים טוב יותר גלים אלה, אולי נלמד כיצד ניתן לשלוט בדינמיקה שלהם”, אומר פרופ’ גוב. וד”ר יוכליס מוסיף: “תיאורטית, נוכל לסייע בזיהוי תהליכים בתאי הסרטן שעד כה פסחו עליהם”.
