חדשות

חוקרים בטכניון פענחו את פעולתו של חלבון מרכזי בתהליך ספיגת המזון בתא

קבוצת מחקר מהפקולטה לביולוגיה בטכניון והמחלקה לביוכימיה באוניברסיטת ז'נבה גילו את מבנה החלבון המרכזי דינמין בתהליך שמאפשר לתא לבלוע מזון

פרופ'-משנה תום שמש. "באמצעות המודל הצלחנו לנבא בהצלחה את סידור המבנה החלבוני בתאים"

קבוצת מחקר מהפקולטה לביולוגיה בטכניון והמחלקה לביוכימיה באוניברסיטת ז'נבה פענחה את פעולתו של החלבון דינמין בתהליך המאפשר לתא לבלוע מזון. דו"ח המחקר פורסם לפני כשבועיים בכתב העת של האקדמיה האמריקנית למדעים PNAS.

תאים ביולוגיים, כמו האורגניזם השלם, אינם יכולים לחיות בלי מזון. מאחר שאין להם איבר אכילה, פיתחו התאים במהלך האבולוציה טכניקה ייחודית לבליעת מזון המכונה אנדוציטוזה (endocytosis). בתהליך האנדוציטוזה מופיע בקרום התא שקע המתפתח ובולט כלפי פנים. בסוף התהליך נוצרת מהקרום בועה פנימית בתוכה לכודים חומרי המזון.

כדי להשלים את פעולת הבליעה יש צורך לקטום את צוואר הבועה ולשחרר את חומרי המזון לתוך אברונים ייעודיים בתא. גורם מרכזי בפעולת זו הוא החלבון דינמין. מולקולות דינמין מתהדקות סביב צוואר השלפוחית וגוזרות אותה. כך משתחרר המזון בתוך התא.

הבעיה היא שתהליך פנימי זה קשה מאוד לחקירה. על אף שקבוצות מחקר רבות עסקו בכך, המכניקה של התהליך לא היתה ברורה עד כה. מכאן חשיבות ההישג של צוות החוקרים פרופ' משנה תום שמש והפוסט-דוקטורנטים ד"ר אביחי קדוש וד״ר בן ילין מהטכניון שניסחו מודל שאומת במיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) על ידי החוקרים מאוניברסיטת ז'נבה.

פרופ' משנה תום שמש, פיזיקאי בהכשרתו, עוסק במחקרים בביולוגיה מזווית לא שגרתית, תוך התמקדות בפיזיקה ובמכניקה של תהליכים ביולוגיים. גם הפוסט-דוקטורנט ד"ר אביחי קדוש, שהשלים את המאסטר שלו בפקולטה לפיזיקה בטכניון, עשה דרך דומה מפיזיקה לביולוגיה.

"בדינמיקה של התא יש המון היבטים של עיבוד מידע והם כמובן חשובים וקריטיים", הסביר פרופ' משנה שמש, "אבל אנחנו מתמקדים דווקא בהיבטים המכנים והצורניים. למעשה, אנחנו מסתכלים על 'עבודת הצווארון הכחול' – כלומר דחיפה, משיכה ומיקום החלבונים ומולקולות אחרות. כך עשינו לגבי המבנה הסלילי של שרשראות הדינמין בתהליך האמור".

הסליל הוא מוטיב חוזר במבנה של תאים חיים, החל בסליל הכפול של מולקולת ה-DNA - התגלית מ-1953 שזיכתה את פרנסיס קריק וג'יימס ווטסון בפרס נובל - וכלה בחלבונים רבים ובשלד התא. לכן, אומרים החוקרים, אפשר להסיק שמדובר במבנה הנובע מעקרונות בסיסיים המשותפים למערכות רבות.

גם שרשראות החלבון דינמין השותפות בתהליך האנדוציטוזה סליליות. התגלית של קבוצת המחקר בעבודה הנוכחית קשורה להטיית הסליל בנקודת המגע שלו עם קרום התא.

"למעשה", ציין פרופ' משנה שמש, "פיתחנו מודל פיזיקלי המקשר בין הצורה של שרשרת החלבונים לבין כוחות מכניים המתפתחים במבנה. מודל זה הראה שצורת שרשרת הדינמין ויציבותה נקבעות במידה רבה על ידי זווית הנעיצה של קצות חלבון הדינמין בקרום התא. יתר על כן, באמצעות המודל הצלחנו לנבא בהצלחה את סידור המבנה החלבוני בתאים".

בעקבות הממצאים מציגים החוקרים אובייקט גאומטרי חדש: הסליל הנטוי (The tilted helix). לדברי פרופ' משנה שמש, "אם בעבר נוסחו מודלים של מבנים תוך-תאיים על סמך צורות גיאומטריות קלאסיות, כאן קרה תהליך הפוך – הביולוגיה נתנה לנו השראה לגיאומטריה, והגיאומטריה הזאת אינה קלאסית ואינה צפויה".

החוקרים גילו כי הזווית שבה ננעץ חלבון הדינמין בממברנה היא קריטית להצלחת המשימה – המשימה של חיתוך צוואר הממברנה ופירוק שרשרת הדינמין כדי לשחרר את המזון בתוך התא. כאמור, המסקנה המתמטית אומתה באופן ניסויי במיקרוסקופ כוח אטומי. אף שהמחקר התמקד במולקולות הדינמין, החוקרים מעריכים כי השיקולים שהביאו למודל הסליל הנטוי הם אוניברסליים, והבנתם תוביל להסבר של תופעות רבות בתא.

נושאים קשורים:  הטכניון,  מחקר,  החלבון דינמין,  ספיגת מזון בתא,  חדשות
תגובות
 
אנונימי/ת
27.06.2019, 06:39

כתבה מצויינת. מדוע אין קרדיט לכותב?