חזרה לאחור: האם ניתן לגרום למצבור מסוכן של חלבונים לחזור לקדמותו?

"קל להפוך ביצה לחביתה, אבל אי אפשר להפוך חביתה לביצה", אומר הפתגם הישן. כאשר מבשלים ביצה, החלבונים משנים את צורתם בצורה בלתי הפיכה. אבל חוקרים מאוניברסיטת תל אביב זיהו מנגנון ביולוגי שאולי יעמיד את הפתגם המוכר בספק ויאפשר לטפל בשורה של מחלות הנוצרות כתוצאה מהצטברות (אגרגציה) חלבונים בתאים. המחקר פורץ הדרך נערך במעבדה של פרופ' מרטין קופייק מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית ולביוטכנולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס.וייז באוניברסיטת תל אביב. תוצאות המחקר התפרסמו בסוף השבוע שעבר בכתב העת Molecular Cell.

"עם הגיל נוצרים גושי חלבונים, או אגרגטים, בתאים", מסביר ד"ר קובי סימפסון-לביא שערך את המחקר במעבדתו של פרופ' קופייק. "הגושים האלה נוצרים מסיבות רבות, וזה נחשב למצב בלתי הפיך. התופעה אופיינית למספר מחלות קשות, ובמיוחד למחלות המתאפיינות באובדן תפקוד מוחי".

ככלל, רוב התהליכים בתוך התאים שלנו מבוצעים על ידי חלבונים. בדרך כלל, אלו הן מולקולות מסיסות המסוגלות לעבור ממקום למקום בתא. גושי חלבונים משבשים את היכולת הזאת ואחראים למספר מחלות, כגון סוכרת, אלצהיימר, פרקינסון וספגת המוח ("הפרה המשוגעת"). התאים מנסים לפרק את הגושים, או לערום אותם במקומות מסוימים בתא כדי למזער את ההפרעה.

תגובה לרמות משתנות של סוכר

במחקר החדש, ד"ר סימפסון-לביא בחן את התגובה של תאי שמרים לנוכחות סוכרים, ומצא שהוספת הסוכר גלוקוז למצע הגידול גורם להיערמות של חלבון בשם Std1. "תהינו האם לגושים של Std1 יש תפקיד פיזיולוגי", אומר פרופ' קופייק. "לכן עקבנו אחר התאים וראינו כי כאשר רמות הסוכר בתא ירדו, הגושים נעלמו והחלבון Std1 חזר למיקומו הטבעי בגרעין, שם נמצא הגנום של התא. מכיוון של- Std1תפקיד מרכזי בתגובה לנוכחות סוכרים שונים במצע הגידול, אנחנו משערים שההצטברות ההפיכה שלו היא מנגנון בקרה, המאפשר לתאים להגיב במהירות לרמות משתנות של סוכר בסביבת הגידול.

יצירת הגושים בחלבון Std1 תלויה באותן המערכות התאיות המובילות למחלות ניווניות של המוח. בכך, החוקרים חשפו מנגנון ביולוגי חדש לוויסות פעילות של גנים בעקבות שינויים בתנאים הסביבתיים, בדרך של הצטברות הפיכה. מחקר זה מעלה את האפשרות שלא כל הצטברות של חלבון גורמת למחלה, ושאפשר אולי להפוך הצטברות לא הפיכה להפיכה.

"תוצאות אלה מעודדות אותנו להמשיך ולחקור את המנגנון, במטרה להבין טוב יותר את המסלולים לפירוק גושי חלבונים", אומר פרופ' קופייק, "מחקר שעשוי לאפשר פיתוח טיפולים עתידיים למחלות נוירודגנרטיביות ואחרות".