מחקר בהובלה משותפת של חוקרים מאוניברסיטת בר־אילן וממכון ויצמן מצא כי snoRNA מסוים משפיע גם על שינוי כימי ב-RNA הריבוזומלי וגם על קיפול הריבוזום, ובכך משנה את דפוסי התרגום של הטפיל
טפיל הלישמניה חי בשני עולמות שונים מאוד. חלק ממחזור חייו מתרחש בזבוב החול, וחלק אחר בתוך תאי יונקים. בכל מעבר כזה משתנים הטמפרטורה, זמינות חומרי המזון והסביבה החיסונית, ולכן הטפיל חייב להתאים במהירות את מערכות ייצור החלבונים שלו.
מחקר חדש, בהובלה משותפת של פרופ' שולמית מיכאלי מאוניברסיטת בר־אילן, פרופ' עדה יונת ממכון ויצמן למדע ועמיתיהם, מצביע על שכבת בקרה נוספת: מולקולת RNA קטנה מסוג snoRNA אינה מסתפקת בהכוונת שינוי כימי ב-RNA הריבוזומלי, אלא משפיעה גם על המבנה הפיזי של הריבוזום ועל סוגי ה-mRNA המתורגמים בו.
הריבוזום אינו מכונה קבועה
הריבוזום מתואר לעיתים כמפעל החלבונים של התא: הוא קורא את הוראות ה-mRNA ומחבר חומצות אמינו לחלבון. אולם בשנים האחרונות מצטברות ראיות לכך שהריבוזומים אינם בהכרח זהים לחלוטין בכל מצב, וכי שינויים כימיים ומבניים יכולים להשפיע על אופן עבודתם.
החוקרים מיפו יותר ממאה אתרים שבהם ה-RNA הריבוזומלי של שלושה מיני לישמניה עובר שינוי כימי מסוג 2'-O-methylation. אחד האתרים, המכונה Am479, בלט במיוחד: רמת השינוי בו הייתה גבוהה יותר בשלב שבו הטפיל מותאם לחיים בתוך יונק.
את השינוי מכוונת מולקולת snoRNA בשם LM/LD32Cs1C1. בדרך כלל מולקולות מסוג זה משמשות מעין "מדריך" לאנזימים שמבצעים שינויים כימיים ב-RNA. כאן התברר שיש למולקולה תפקיד נוסף.
גם שינוי כימי וגם סיוע בקיפול
כאשר החוקרים שינו את ה-snoRNA, הם מצאו שהוא משפיע על אזור בריבוזום המכונה H68, המרוחק מאתר Am479. התוצאה מצביעה על תפקיד דמוי-שפרון: המולקולה מסייעת ל-RNA הריבוזומלי להגיע למבנה מסוים, בנוסף לתפקידה בהכוונת המתילציה.
הפחתה חדה ברמת ה-snoRNA פגעה בקצב הגדילה של הטפילים ובתרגום החלבונים הכללי. החוקרים גם לא זיהו בריבוזומים פעילים מולקולות שחסרות לחלוטין את השינוי ב-Am479, ממצא התומך בחשיבותו לתפקוד התקין של מערכת התרגום.
עם זאת, אין להסיק מכך שהשינוי היחיד הזה הוא "מתג" שמפעיל או מכבה את הטפיל. הריבוזום הוא מערכת מורכבת, ובתא קיימים מנגנוני גיבוי ובקרה נוספים.
יותר מאלף תעתיקים הושפעו
כאשר החוקרים הגבירו את ביטוי ה-snoRNA, השתנו דפוסי התרגום של יותר מאלף מולקולות mRNA. השינויים נקשרו גם להרכב ה-tRNA שנמצא עם הריבוזומים ולשימוש בקודונים שונים.
המשמעות היא שהטפיל עשוי לשנות לא רק אילו גנים הוא מתעתק, אלא גם את מאפייני המכונה שמתרגמת את התעתיקים לחלבונים. בכך מתקבלת דרך נוספת להתאמה מהירה בין סביבת זבוב החול לסביבה בתוך יונק.
ריבוזומים "מתמחים" כעיקרון ביולוגי
המחקר משתלב בתחום מתפתח העוסק בריבוזומים דינמיים או מתמחים. לפי תפיסה זו, התא יכול לשנות במידה מסוימת את הרכב הריבוזום, את השינויים הכימיים שעל ה-RNA שלו ואת המבנה המקומי שלו, וכך להשפיע על אילו חלבונים ייוצרו ובאיזו יעילות.
בלישמניה האפשרות הזאת מעניינת במיוחד משום שהטפיל חייב לעבור בין פונדקאים שונים מאוד. היא גם מעלה שאלה רחבה יותר: עד כמה מנגנונים דומים קיימים ביצורים אחרים, כולל בתאי אדם.
המחקר עדיין אינו מציג טיפול נגד לישמניה. לפני שניתן יהיה להפוך את המנגנון למטרה תרופתית יהיה צורך להראות שאפשר לפגוע בו באופן סלקטיבי בטפיל, בלי לפגוע בריבוזומים ובמערכות RNA של המאכסן.
שאלות ותשובות
מהו snoRNA?
snoRNA הוא RNA קטן המצוי בעיקר בגרעינון ומסייע בעיבוד ובהבשלה של RNA ריבוזומלי. חלק ממולקולות ה-snoRNA מכוונות אנזימים לאתרים מסוימים שבהם מתבצעים שינויים כימיים.
מה חדש במחקר?
החוקרים מצאו שמולקולת snoRNA מסוימת בלישמניה ממלאת תפקיד כפול: היא מכוונת שינוי כימי ב-RNA הריבוזומלי וגם משפיעה על קיפולו ועל מבנה הריבוזום.
האם הממצא כבר מציע תרופה ללישמניה?
לא. מדובר במחקר בסיסי שמזהה מנגנון חשוב בתפקוד הטפיל. פיתוח תרופה ידרוש הוכחה שאפשר לשבש את המנגנון באופן בטוח וסלקטיבי.
מדוע הריבוזום חשוב להסתגלות הטפיל?
הריבוזום קובע כיצד תעתיקי RNA הופכים לחלבונים. שינוי בתכונותיו יכול לשנות במהירות את קבוצת החלבונים שהתא מייצר כאשר סביבתו משתנה.
המאמר המדעי
עוד בנושא באתר הידען
- לא רק פרס נובל: הדרך הארוכה שבה עדה יונת הפכה את הריבוזום למפתח להבנת האנטיביוטיקה
- הריבוזום: המפתח לחיים ברמה האטומית – חלק ב'
- הריבוזום: המפתח לחיים ברמה האטומית – חלק ג'
- עקיצת זבוב החול והלישמניה
למאמר המדעי: פתיחת המאמר המדעי