באמצעות “פינצטת לייזר”

מחקר שנערך בטכניון שופך אור על הכרומטוזום – אחד המרכיבים הקריטיים בתהליך התרגום של די-אן-איי לתהליכים פיזיולוגיים חשובים בבריאות ובחולי. המחקר שהתפרסם בכתב העת Molecular Cell נערך בפקולטה לביולוגיה על ידי ד”ר סרגיי רודניצקי בהנחיית הפרופסורים אריאל קפלן ופיליפה מלמד.

אחד הכלים המרכזיים במחקר הוא “פינצטת לייזר” שפותחה בטכניון ומאפשרת לפרום את גדילי הדי-אן-איי כדי לבחון את הקשרים בינם לבין מולקולות חשובות המסייעות בארגונם בגרעין התא.

כל אחד מהתאים בגופנו מכיל די-אן-איי המספק את ההוראות הנדרשות להתפתחות התא ולתפקודו ומכאן גם לבריאותנו כאורגניזם שלם. הדי-אן-איי, מעין חוט שאורכו כשני מטר, דחוס בגרעין התא – אברון מזערי בגודל מיקרוני. דחיסה זו מתאפשרת הודות לאריזת הדי-אן-איי סביב חלבונים הקרויים היסטונים במבנה קומפקטי הקרוי כרומטין. תת-קבוצה חשובה של ההיסטונים היא “היסטונים מקשרים” המחברים בין חוטי הדי-אן-איי במבנה הקרוי כרומטוזום.

לכרומטין ולכרומטוזום, אם כן, יש תפקיד חיוני בהחזקתו הדחוסה של הדי-אן-איי בגרעין התא. הבעיה היא שאותה דחיסה מסתירה את הדי-אן-איי מאותם מרכיבים בתא האחראים על קריאתו ועל יישומן של ההוראות הכתובות בו. לכן יש לכרומטין תפקיד מרכזי גם בבקרה של התהליכים האלה על ידי הנגשה מבוקרת של הדי-אן-איי. כיצד? בכך עוסקות מעבדות קפלן ומלמד כבר שנים רבות. למחקרים אלה חשיבות קלינית רבה שכן תקלות בתפקוד הכרומטין והכרומטוזום קשורות בהתפתחות מחלות קשות ובהן סרטן.

קבוצת המחקר הטכניונית גילתה כי בהנגשתו של הדי-אן-איי ממלא ההיסטון המקשר תפקיד מרכזי. פענוח פעילותו של היסטון זה הוא אתגר קשה משום שמדובר בהיסטונים דינמיים, והשיטות הקונוונציונליות – אנליזה של מספר עצום של מולקולות בבת אחת – אינן מספקות מענה לחידה האמורה.פריצת הדרך במחקר הנוכחי מבוססת על שימוש בכלי ייחודי בקבוצת המחקר של פרופ’ קפלן: “פינצטת לייזר”. כלי זה אפשר לחוקרים “לפרום” את חוט הדי-אן-איי בדומה לרוכסן. כאשר הפרימה מגיעה לכרומטוזום, וקיימת נקודת מגע בין ההיסטון לדי-אן-איי, הרוכסן נתקע ונדרשת הפעלה של כוח כדי לנתק את נקודת המגע ולהמשיך בפרימה. כך ממפים החוקרים את המיקום והחוזק של כל המגעים שאחראים ליצירת הכרומטוזום.

ד”ר רודניצקי ועמיתיו גילו במחקר הנוכחי כי המגעים בין ההיסטון המקשר לדי-אן-איי נרחבים הרבה יותר מכפי שנהוג היה לחשוב וכי הכרומטוזומים גדולים בכ-50% מהאומדן שהיה נהוג בקהילה המדעית. בנוסף, החוקרים גילו כי התא יודע לשנות את צורת הכרומטוזום בין שתי אופציות: צורה סימטרית והדוקה שבה הדי-אן-איי אינו נגיש לקריאה; וצורה אסימטרית ופתוחה המנגישה אותו. המעבר בין הצורות נשלט בין השאר על ידי מערכת השעתוק עצמה, מה שמעיד על כך שהתא משתמש ב”משחק” בין שתי צורות ההיסטון כדי לווסת את הגישה לדי-אן-איי. חשיבותה של תגלית זו ברורה נוכח תפקידו הקריטי של הכרומטוזום בשמירה על ביטויו התקין של הגנום.

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (ISF).

למאמר בכתב העת  Molecular Cell לחצו כאן