צוות של מדענים ממכון ויצמן, בראשותה של פרופ' טלילה וולק מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, גילה באחרונה כיצד מנגנון בקרה תוך-תאי, המתפקד כמעין “שוטר תנועה”, עוצר את תהליכי חלוקת התא, ונותן “אורי ירוק” לתהליכי ההתמיינות
זמן קצר לאחר המפגש הגורלי בין הזרע לביצית, מתחיל התא המופרה בתהליך מהיר של התחלקות והתרבות. כך נוצר מספר גדול של תאים זהים. אבל כדי שיתפתח עובר תקין, ובעל איברים מתפקדים, חייבים התאים הללו להתמיין ולהפוך לתאים של רקמות שונות, כגון שרירים, עצבים, תאי דם, תאי כבד, ועוד. שני התהליכים הללו (התרבות והתמיינות) אינם יכולים להתחולל בעת ובעונה אחת. העובר חייב, איפה, לנהל את “סידור העבודה” שלהם, בזה אחר זה. צוות של מדענים ממכון ויצמן, בראשותה של פרופ' טלילה וולק מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, גילה באחרונה כיצד מנגנון בקרה תוך-תאי, המתפקד כמעין “שוטר תנועה”, עוצר את תהליכי חלוקת התא, ונותן “אורי ירוק” לתהליכי ההתמיינות. ממצאים אלה פורסמו באחרונה בכתב העת המדעי CURRENT BIOLOGY.
המדענים חשפו סדרה של יחסי גומלין בין חלבונים, המבקרת את סדר תהליכי ההתפתחות בשלבי הקיום הראשונים של העובר. אחד מהחלבונים הלו, הקרוי HOW, הוא “שוטר התנועה” המכוון ומתזמן את תהליכי ההתפתחות וההתמיינות. חלבון זה עוצר את גדילי האר-אן-אי בדרכם ליצירת חלבון הקרוי Cdc25, המבקר את עיתוי חלוקת התא. למעשה, היווצרותו של חלבון זה נשלטת על-ידי חלבון נוסף, הקרוי Twist, שמניע את כל התהליך. בתסריט הזה, שמבוצע בכוריאוגרפיה מדויקת ומורכבת, תאים מהגרים מהשכבה החיצונית של העובר הזעיר לאיזור פנימי שלו, כשהם מתמיינים תוך כדי תנועה. תאים אלה מהווים את המזודרם – שכבת הביניים – שתהפוך בהמשך לשרירים ולרקמות פנימיות אחרות. באותה עת החלבון Twist המגדיר את שכבת המזודרם, ממריץ את התבטאותו של הגן המקודד את החלבון Cdc25, ובנוסף, מניע את תהליך היצור של החלבון HOW. בשלב הזה, HOW נוקט בצעד נחרץ ומרסק לרסיסים את האר-אן-אי שבדרכו לייצור Cdc25. כתוצאה, נבלמת חלוקת התאים והתרבותם, דבר שנותן “אור ירוק” להתמיינות התאים העובריים וליצירת המזודרם.
מחקר זה בוצע בעוברים מוטנטיים (מהונדסים גנטית) של זבוב “תסיסנית המחקר” (דרוזופילה מלנוגסטר), שחסרו את הגן המקודד את החלבון HOW. פרופ' וולק וחברי קבוצת המחקר שלה מצאו שבעוברים אלה (חסרי HOW), מתחוללים ליקוים חמורים בעיתוי ובתזמון “החלפת המשמרות” בין חלוקת התאים והתמיינותם. בפועל, התאים העובריים המשיכו להתחלק בהפרזה ותהליכי התנועה וההתמיינות של תאי המזודרם העתידיים התעכבה.
ברגע שיצירת המזודרם מסתיימת, “מתחלף הרמזור” פעם נוספת, והתאים פותחים במסע נוסף של התחלקות והתרבות. המדענים סבורים שחילוף זה נובע מהעובדה שעל אף המצוד הנרחב שמתנהל בעקבותיהם, מצליחים כמה גדילים בודדים של אר-אן-אי המקודדים את החלבון Cdc25 לחמוק משוטרי ה- HOW. כך, רמת ה- Cdc25עולה באיטיות, עד שהוא מגיע לרמות הנחוצות להפעלה מחודשת של תהליכי ההתחלקות וההתרבות של התאים. המדענים גילו כי העלייה ברמת ה- Cdc25 מתחוללת בתיאום עדין ומדויק, והיא מגיעה לכמות הנחוצה לחידוש תהליכי ההתחלקות וההתרבות בדיוק כאשר התאים משלימים את תהליכי ההתמיינות הדרושים להיווצרות המזודרם, ומתמקמים בשכבה הפנימית של העובר המתפתח.
פרופ' וולק וחברי קבוצת המחקר שלה סבורים שהחלבון HOW ממלא תפקידים חשובים נוספים בשלבים מתקדמים יותר בהתפתחות המזודרם בעוברי “תסיסנית המחקר”. חלבונים דומים פועלים בדרך דומה בעוברים מתפתחים של בעלי חיים אחרים, לרבות יונקים.
