בדרך לטיפולים גנטיים בסרטן ובמחלות מוח
חוקרות מהפקולטה לביולוגיה שופכות אור על מנגנון עריכת רנ"א המשפיע על יצירת החלבונים בתא
חוקרות בפקולטה לביולוגיה בטכניון מציגות בכתב העת Nucleic Acids Research גילויים חדשים העשויים להוביל לטיפולים גנטיים חדשים בסרטן ובמחלות מוח. את המחקר הובילו הדוקטורנטית ברטה אליעד והמסטרנטית נועה שניידר בהנחיית פרופ’ איילת לם, והוא נערך בשיתוף עם קבוצת המחקר של פרופ’ הת’ר הנדלי מאוניברסיטת אינדיאנה.
מימין: ירדן עמיכאן. מאחורה: ברטה אליעד. מלפנים: פרופ’ חבר איילת לם. משמאל: ד”ר אורנה בן-נאים זגייר
הדנ”א הוא ספר ההוראות שעל פיו מייצר הגוף חלבונים, ואילו הרנ”א הוא מעין עותק של עמוד מהספר, והוא משמש ליצירת חלבון ספציפי. כדי להגדיל ולגוון את מספר ההוראות, כלומר את ה”מתכונים ליצירת חלבונים”, פועל בגופנו מנגנון לעריכת רנ”א. עריכה כזו משנה את רצף הרנ”א וכך מובילה לשינוי ה”מתכון”. העריכה הזאת מתרחשת באופן טבעי בתאים, אך היום נבחנת האפשרות לכוון את המנגנונים כך שיתקנו רנ”א שנפגם כתוצאה ממוטציות.
ברטה אליעד (מימין) ופרופ’ חבר איילת לם
אחד ממנגנוני עריכת הרנ”א הנפוצים ביותר בטבע הוא A-to-I RNA editing. במנגנון זה, האנזים ADAR משנה את אחת המולקולות שמרכיבות את הרנ”א והופך אותה ממולקולת אדנוזין (A) למולקולת אינוזין (I). שיבוש במנגנון זה עלול להוביל לסרטן, למחלות ניווניות ולפגיעה במערכת החיסון.
ד”ר אורנה בן-נאים זגייר (מימין) וברטה אליעד
חוקרות הטכניון בחנו את האנזים האמור, ADAR, בתולעי C. elegans – חיות מודל שקופות המתפתחות במהירות ולכן נפוצות במחקרים ביולוגיים. החוקרות גילו כי ADAR ממוקם בתולעים אלה קרוב למולקולות הדנ”א במהלך חלוקת התא, והסיקו מכך שתהליך העריכה של הרנ”א מתרחש ממש בשעת יצירתו. עוד גילו החוקרות כי ADAR מבוטא בעוברים, בתאי ביצית ובתאי עצב, אך לא בתאי זרע ובתאים אחרים, כלומר – המנגנון סלקטיבי לרקמות מסוימות. בנוסף הן גילו חלבון נוסף המבקר את מיקומו של ADAR בתא וזיהו איזה רנ”א ADAR “מעדיף” לערוך.
נועה שניידר
לדברי החוקרות, “הממצאים שלנו, המגלים היכן מתרחשת עריכת הרנ”א ומהם הגורמים שמווסתים אותה, מאפשרים לנו להבין כיצד ניתן להשתמש בעריכת רנ”א לתיקון גנים פגועים. המחקר מספק תובנות חדשות ופורצות דרך בתחום הרפואה הגנטית, שעשויות להוביל לפיתוח טיפולים חדשניים למחלות קשות.”
-
- תמונה פלורוסנטית זו מתארת הימצאות סלקטיבית של החלבון ADR-2 בתולעת C.elegans באזורי הראש, הגוף, הזנב והזרעונים. משמאל לימין: הצבע הכחול מייצג את הדנ”א שנמצא בתאי התולעת באזורים השונים (DAPI) ונועד לסמן את כל התאים הקיימים באזור, ואילו הצבע הסגול מייצג נוכחות של החלבון ADR-2 (ADR-2) בתאים. הצבע הירוק מייצג את מיקום תאי אפיתל בתולעת (MH27). איחוד של שלושת הצבעים (merge) מראה כי החלבון ADR-2 מתבטא רק בחלק מהתאים הנמצאים בראש, בגוף, ובזנב. לעומת זאת, בזרעונים אין כלל נוכחות ADR-2. בתמונות ה-merge רואים כי תאים שיש בהם את החלבון ADR-2 הם בעלי צבע סגלגל (הנובע משילוב הצבע הכחול של הדנ”א והצבע הסגול של ADR-2) ואילו תאים שאין בהם ADR-2 בעלי צבע כחול ומסומנים על-ידי חץ אדום.
-
- בתמונה פלורוסנטית זו ניתן לראות את כרומוזומי הדנ”א בזמן חלוקת גרעין התא בשלבים שונים בזן הבר (wild-type): אינטרפאזה (int), פרופאזה (pro), מטפאזה (meta) ואנפאזה (ana) וכיצד החלבון ADR-2 נמצא קרוב אליהם לאורך כל שלבי החלוקה. משמאל לימין: הצבע הכחול מייצג את כרומוזומי הדנ”א שנמצאים בזמן חלוקת גרעין התא בתולעת (DAPI), ואילו הצבע הסגול מייצג נוכחות של החלבון ADR-2 (ADR-2). איחודם של שני הצבעים (merge) מראה כי החלבון ADR-2 נמצא קרוב לכרומוזומים לאורך כל שלבי חלוקת גרעין התא. בתמונות ה-merge אזורים שבהם ADR-2 קרוב לכרומוזומים הם בעלי צבע סגלגל (הנובע משילוב הצבע הכחול של הדנ”א והצבע הסגול של ADR-2) ואילו אזורים בכרומוזומים שאין לידם ADR-2 בעלי צבע כחול בלבד.
המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (ISF), הקרן הדו-לאומית ישראל-ארה”ב, NSF-BSF Molecular and Cellular Biosciences ו-NIH.
למאמר לחצו כאן