Smoking Related Disorders

שפה מולקולרית: חוקרים בטכניון פענחו את מנגנון-העל המפקח על התהליך הרב-שלבי של ייצור חלבונים על סמך הקוד הגנטי

הודעת הטכניון

חוקרים בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון פענחו את מנגנון-העל המפקח על התהליך הרב-שלבי של תרגום המידע שאצור בדנ”א לחלבונים בתא. את המחקר שהתפרסם בכתב העת Cell Reports הובילו ראש המעבדה למיקרוביולוגיה מולקולרית פרופ’ מרדכי חודר וד”ר סטפן ריצ’רד.

לכל תא בגופנו יש דנ”א בעל רצף נוקלאוטידים כמעט זהה, ועדיין רקמות שונות כגון שריר, עצם ועור נבנות ומתפקדות בדרכים שונות. כיצד? התשובה טמונה בבקרת הביטוי הגנטי, שהיא ה”אפליקציה” המשמיעה את המוזיקה הרצויה מתוך הדיסק של הדנ”א. כך, אף שהדנ”א אכן כמעט זהה בכל התאים, הוא מתבטא בדרכים שונות הנקבעות על ידי מנגנון הבקרה, הקובע אילו גנים יבוטאו בתא הספציפי. מנגנון זה פועל בחמישה שלבים:

1.      ייצור רנ”א בשעתוק (transcription) המנגנון משתמש בתבנית הדנ”א, תבנית ארוכה מאוד (כ-2 מטרים) המכילה את כל הגנים שלנו, בוחר גן מסוים ומייצר ממנו רנ”א. הרנ”א מיוצר מתבנית של גן בודד ולכן הוא קצר בהרבה מהדנ”א ומקודד בדרך כלל לחלבון אחד בלבד (ראו סעיף 4).

2.      עיבוד הרנ”א עובר שינויים שונים המייצרים את הרנ”א השליח (mRNA).

3.      נדידה תהליך שבו עובר ה- mRNAמגרעין התא, שבו התרחשו השלבים הקודמים, לציטופלזמה (Cytoplasm), שכוללת את כל פנים התא מלבד הגרעין.

4.      עם כניסתו לציטופלזמה מזוהה ה-mRNA על ידי הריבוזום, המפעל לייצור החלבונים בתא, המשתמש בו כתבנית ליצירת החלבונים. בסופו של השלב, הדנ”א של גן בודד מוביל לייצור חלבון שרצף חומצות האמינו שלו נקבע על ידי רצף הבסיסים של הדנ”א, וזאת בתיווכו של הרנ”א. החלבונים, אולי כדאי להזכיר, הם החיילים העיקריים במערכה הפיזיולוגית, כלומר בבניית הרקמות ובתפקודן בבריאות ובחולי.

5.      פירוק ה-mRNA.

“כל אחד מהשלבים,” אומר פרופ’ חודר, “מתנהל תחת מערכת בקרה הבנויה מפקטורים יעודיים המוציאים את התהליך לפועל ומוודאים את תקינותו. עם זאת, במשך שנים רבות לא היה ברור איזה מנגנון מפקח על התהליך כולו ממעוף הציפור. ומדוע זה חשוב? כי מדובר בתהליך קריטי שמשפיע על תהליכים תאיים, על אינטראקציות תוך-תאיות וחוץ-תאיות ועוד. כדי לבטא גן באופן נכון חשוב שכל השלבים יהיו מתואמים ביניהם. לכן אני מתמקד ב-15 השנים האחרונות במה שניתן לכנות processomics קונספט שעושה ‘זום אאוט’ לתהליכים מולקולריים וכך מרחיב את המבט מהשלבים הבדידים שעתוק, תרגום וכן הלאה למכלול התהליך.”


המחקר המתמשך הזה, הנערך בשמרים מסוג
S. cerevisiae, הניב כמה גילויים דרמטיים ובהם גילוי המתווכים, ה-mRNA coordinators, שהתפרסם ב-2010 בכתב העת Cell. מתווכים אלה נקשרים לרנ”א ומלווים אותו בכל השלבים שצויינו למעלה. “באנלוגיה מוזיקלית, המתווך הוא מנצח התזמורת האחראי לתיאום בין הכלים השונים, כלומר השלבים השונים, והוא התפתח באבולוציה מאחר ש’זיופים’ בתיאום בין השלבים האלה עלולים להיות הרי גורל לאורגניזם.”

במאמר הנוכחי עשו החוקרים צעד נוסף ובחנו את ה”שפה” שבה המתווכים מדברים. השפה הזאת, כך מתברר, מורכבת ממולקולות קטנות כדוגמת זרחן, מתיל ואצטיל הנצמדות לקואורדינטור שצמוד ל-mRNA. המולקולות הקטנות אומנם מועטות אבל יש להן המון צירופים אפשריים, וכל צירוף כזה הוא אינפורמציה או פקודה שמועברת מהשלב הנוכחי לשלב הבא שעובר ה-mRNA. הכוונה היא להעברה פיזית של ממש – המולקולות האלה נצמדות למתווך, שהוא קומפלקס חלבוני, ויוצרות יחד איתו יחידה אחת: mRNA/coordinator/small molecule. מה מוסרת היחידה הזאת לשלב הבא? במקרה הפשוט “הכל בסדר, אפשר להתחיל.” במקרים יותר מסובכים
“להאט את הקצב כי חסר משהו”, “לשלוח את הרנ”א לפירוק
כי הבעיה אינה פתירה” וכו’. מנגנון העל הזה התפתח ונשמר באבולוציה מכיוון שהוא מספק לאורגניזם יתרון הישרדותי משמעותי הוא מאפשר העברת מידע בין השלבים השונים ומצמצם את הטעויות בדרך. במחקרי ההמשך, לדברי פרופ’ חודר, “אנחנו מתכוונים לבחון את מעורבות המתווכים בתהליכים נוספים.”

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע (ISF).

למאמר ב- Cell Reports לחצו כאן


באיור: המתווך (Rpb4/7) קולט ומעביר מסרים בין מרכיבי בקרת הביטוי הגנטי אמצעות מולקולות קטנות המהוות שפה מולקולרית בעלת ?אוצר מילים? עשיר ומגוון. יוצרת האיור: ד?ר תהילה מגד-בוק

0 תגובות

השאירו תגובה

רוצה להצטרף לדיון?
תרגישו חופשי לתרום!

כתיבת תגובה

מידע נוסף לעיונך

כתבות בנושאים דומים

  • עדויות חדשות מצביעות על קשר בין אסתמה וסוכרת מסוג 2

    עדויות חדשות מצביעות על קשר בין אסתמה וסוכרת מסוג 2

    מנתונים שפורסם בכתב העת Thorax עולה קשר משמעותי בין אסתמה ובין סוכרת מסוג 2, גם לאחר תקנון למדד מסת הגוף. עוד עולה מהנתונים כי באלו עם אחאים עם אחת המחלות תועד סיכון מוגבר למחלה השניה, עדות לגורמים גנטיים וסביבתיים משותפים. החוקרים השלימו מחקר חתך בין 2009 עד2013 להערכת הקשר בין סוכרת מסוג 2 ואסתמה במבוגרים […]

  • מנהל המזון והתרופות האמריקאי אישר את Atrasentan לטיפול ב-IgA Nephropathy (מתוך הודעת ה-FDA)

    מנהל המזון והתרופות האמריקאי אישר את Atrasentan לטיפול ב-IgA Nephropathy (מתוך הודעת ה-FDA)

    מנהל המזון והתרופות האמריקאי (Food and Drug Administration) הודיע על אישור מתן Atrasentan לטיפול במבוגרים עם אבחנה של IgA Nephropathy. התכשיר הלא-סטרואידלי ניתן פומית פעם ביום במטרה להפחית את היקף הפרשת החלבון בשתן. ברקע למחקר מסבירים המומחים כי IgA Nephropathy הינה מחלת כליות אוטואימונית משנית לנוגדנים מסוג IgA. התסמינים האפשריים כוללים המטוריה ופרוטאינוריה, בצקות ויתר […]

  • עליה של עשרות אחוזים בשיעורי התמותה על-רקע היריון בשנים האחרונות בארצות הברית (JAMA Netw Open)

    עליה של עשרות אחוזים בשיעורי התמותה על-רקע היריון בשנים האחרונות בארצות הברית (JAMA Netw Open)

    בארצות הברית דווח על שיעורי התמותה על-רקע היריון הגבוהים ביותר מבין המדינות בעלות הכנסה-גבוהה, עם למעלה מ-6,000 מקרי תמותה מדווחים בין 2018 עד 2022, כך על-פי נתונים שפורסמו בכתב העת JAMA Network Open. מניתוח הנתונים עלה כי בילידות אלסקה ובאמריקאיות ממוצא אינדיאני תועדו שיעורי התמותה הגבוהים ביותר. מחקר החתך התבסס על נתונים ארציים של המרכז […]

  • אימוני אינטרוול בעצימות גבוהה מפחיתים סיכון להידרדרות תפקוד כלייתי בקשישים (J Am Society Nephrol)

    אימוני אינטרוול בעצימות גבוהה מפחיתים סיכון להידרדרות תפקוד כלייתי בקשישים (J Am Society Nephrol)

    אימוני אינטרוול בעצימות גבוהה (High-Intensity Interval Training, או HIIT) תחת השגחה לאורך חמש שנים עשויים להפחית את הסיכון להידרדרות מהירה בקצב הפינוי הגלומרולארי המשוער בקשישים בגילאי 70-77 שנים, כך עולה מנתונים חדשים שפורסמו בכתב העת Journal of the American Society of Nephrology. ברקע למחקר מסבירים החוקרים כי למרות היתרונות הבריאותיים הרבים של פעילות גופנית, אין […]

  • חשיבות בירור גנטי בחולים עם Palmoplantar Keratoderma (מתוך JAMA Dermatol)

    חשיבות בירור גנטי בחולים עם Palmoplantar Keratoderma (מתוך JAMA Dermatol)

    במאמר שפורסם בכתב העת JAMA Dermatology מדווחים חוקרים על תוצאות מחקר חדש, מהן עולים הבדלים גנטיים בתתי-סוגים של Palmoplantar Keratoderma תורשתית, עדות לחשיבות של בדיקות גנטית באבחנה נכונה של המחלה. מהנתונים עלה כי ב-83% מהמשפחות תועדה אבחנה גנטית של Palmoplantar Keratoderma, כאשר הגנוטיפ הנפוץ היה AAGAB. ברקע למחקר מסבירים החוקרים כי Palmoplantar Keratoderma תורשתית הינה […]

  • שכיחות גבוהה של אסתמה בילדים עם הפרעת תנועה ריסונית ראשונית (JAMA Netw Open)

    שכיחות גבוהה של אסתמה בילדים עם הפרעת תנועה ריסונית ראשונית (JAMA Netw Open)

    בילדים עם אבחנה של הפרעת תנועה ריסונית ראשונית  (Primary Ciliary Dyskinesia, או PCD) שכיחות גבוהה יותר של אסתמה, בהשוואה לאלו ללא ההפרעה, כך עולה מנתונים חדשים שפורסמו בכתב העת JANA Network Open. החוקרים התבססו על נתונים מרשת Indiana Network for Patient Care Research ומאגרי TriNetX והשלימו מחקר מקרה-ביקורת שכלל 124 ילדים עם ברונכיאקטזיות וסיטוס אינברסוס […]

  • תרופה ראשונה למחלת ניוון השרירים דושן נכנסה לסל התרופות

    תרופה ראשונה למחלת ניוון השרירים דושן נכנסה לסל התרופות

    “שהחיינו! 🙏 סוף־סוף נכנסה לסל הבריאות, תרופה ראשונה למחלת ניוון השרירים  – דושן (Agamree)! לאחר 10 שנים רצופות, של דחיית תרופות יעילות ומועילות, שאושרו על ידי רשויות הבריאות המובילות בעולם (FDA ורשויות אחרות)” עמותת ‘צעדים קטנים’ לליווי מאובחני דושן-בקר ומשפחותיהם, מודה לחברי ועדת הסל על פריצת הדרך ועל הכנסת הסטרואידים – אגאמרה (Agamree), שפותחו באופן […]

  • הבדלים מגדריים במהלך הטבעי של הפרעות טיקים

    הבדלים מגדריים במהלך הטבעי של הפרעות טיקים

    מחקר חדש שפורסם בכתב העת Neurology  חושף הבדלים מגדריים משמעותיים בהתפתחות ובאבחון של תסמונת טורט ושל הפרעות טיקים מתמשכות (Persistent Motor or Vocal tic Disorders, או PMVT). הממצאים מראים כי לנשים יש סיכוי נמוך יותר לאבחון פורמלי של TS ולוקח להן זמן רב יותר לקבל את האבחנה בהשוואה לגברים. ברקע למחקר מסבירים החוקרים כי תסמונת […]

  • מה בין איזון גליקמי ובין הסיכון למומים מולדים בנשים עם סוכרת מסוג 1? (Obstetrics & Gynecology)

    מה בין איזון גליקמי ובין הסיכון למומים מולדים בנשים עם סוכרת מסוג 1? (Obstetrics & Gynecology)

    מתוצאות מחקר חדש שפורסמו בכתב העת Obstetrics & Gynecology עולה סיכון מוגבר למומים מולדים עם עליה בריכוז המוגלובין מסוכרר בשלב מוקדם של ההיריון בנשים עם סוכרת מסוג 1. להערכת הקשר בין איזון גליקמי אימהית ובין הסיכון למומים מולדים בצאצאים לנשים עם סוכרת מסוג 1 ובמטה לקבוע אם קיים סף המוגלובין מסוכרר בו הסיכון למומים עולה […]

התכנים המוצגים באתר זה מיועדים לאנשי צוות רפואי בלבד

אם כבר נרשמת, יש להקליד את פרטי הזיהוי שלך