משפך אנרגיה תאי

בתמונה הקבוצתית, מימין לשמאל: פרופ’ אריאל קפלן, ד”ר ראני זננירי ופרופ׳ ארנון חן

מאמר של חוקרים מהפקולטה לביולוגיה בטכניון, שהתפרסם אתמול בכתב העת Nature Communications, שופך אור על אחד המנגנונים האחראים לתיקון נזקים בדי-אן-איי. המאמר משותף לקבוצות המחקר של פרופ’ ארנון חן ופרופ’ אריאל קפלן.

שמירה על שלמות הגנום חיונית לתפקודם של כל האורגניזמים ולהישרדותם. הגנום מאוים על ידי קשת רחבה של גורמים סביבתיים (חיצוניים) ואנדוגניים (שמקורם בפעילות האורגניזם עצמו) – גורמים המחוללים בכל יום אלפי אירועי נזק לדי-אן-איי בכל תא. נזקים חמורים במיוחד הם השברים הכפולים, המתרחשים בכל סוגי האורגניזמים ועלולים לגרום למוטציות מזיקות ולמוות של תאים.

במהלך האבולוציה פיתח התא החי מנגנוני תיקון מתוחכמים לשברים מסוכנים אלה. בחיידקים, תיקון השברים מאותחל על ידיRecBCD , אנזים הפורם בכוח את צמדי הבסיסים המרכיבים את הסליל הכפול של הדי-אן-איי באזור הנזק כהכנה לשלבים הבאים הנדרשים לתיקון מלא. את האנרגיה לתהליך שואב האנזים ממולקולותATP , נשאיות האנרגיה של התא.

בתהליך האמור נפרמים יותר מ-1,600 צמדי בסיסים בשנייה – מהירות עצומה במונחים ביולוגיים. כדי להגיע למהירות זו, RecBCD נזקק לאלפי מולקולות ATP בכל שנייה. תהליך זה סותר לכאורה את העובדה שתאים הסובלים מנזקי די-אן-איי מאופיינים ברמות נמוכות יחסית של ATP. כיצד, אם כן, מגשר התא על הפער? כיצד מגייס האנזים במהירות כה רבה את מולקולות ה-ATP הנדרשות לתיקון? בשאלות אלה דן המאמר שפורסם על ידי שתי קבוצות המחקר הטכניוניות ושופך אור על מנגנון הפעולה יוצא הדופן של RecBCD.

ד”ר סיבאסוברא מנגאפורם

ד״ר ראני זנאנירי, ד״ר סיבאסוברא מנגאפורם וד״ר ורה גיידר גילו במחקר זה את קיומם של אתרי קישור נוספים למולקולות ATP ב-RecBCD. מולקולות אלה נקשרות לאותם אתרי ביניים ומהם הן עוברות למקום המדויק שבו הן נדרשות. אתרי הקישור שגילו חוקרי הטכניון יוצרים למעשה “משפך” למולקולות ATP, המתעל את ה״דלק״ לעבר שני ה״מנועים״ של RecBCD ביעילות ובמהירות. הגילוי מבוסס על שימוש במגוון רחב של כלים ביו-פיזיקליים וניסויים בתאים חיים (חיידקי E. coli).

תיקון נזקי די-אן-איי ממלא תפקיד מרכזי בפיזיולוגיה של תאים בכל העולם החי, מה שמעיד על מרכזיותו ועל התפתחותו בשלב קדום באבולוציה. לפיכך, למנגנון החדש שהתגלה עשויות להיות השלכות לא רק על פעילות אנזימטית כשלעצמה אלא גם על תיקון די-אן-איי בתאי גופנו ועל הבנת ההפרעות שלו במצבי מחלה שונים.

המאמר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע והקהילה האירופית.

למאמר בכתב העת Nature Communications  לחצו כאן