שבילים מצטלבים

מפות דיגיטליות, כידוע, מתבססות על האפשרות להרחיק ולקרב את התצוגה. הרחקת התצוגה חושפת מערכת כבישים של אזור שלם, בעוד תקריב מציג את הרחובות הקטנים - אשר מובילים מנקודה אחת לשנייה. בנקודת הביניים אפשר לראות את המקומות שבהם הכבישים הקטנים מצטלבים עם הדרכים הראשיות, ואת התלות שנוצרת בין שתי המערכות עקב כך. פרופ' עדי קמחי וחברי קבוצת המחקר שלה, במחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, שירטטו מפה עבור שתי "ערים" השוכנות בתא. באמצעות מפה זו מתחילים המדענים להבין איזו חשיבות יש לקשרים, אשר נוצרים דרך אותם "כבישים" משתלבים, לחייהם של תאי גופנו. בין השאר, ייתכן שמנגנון זה אף עוזר בעיכוב התפתחות מחלת הסרטן.

אותן "ערים" הן למעשה אוסף של שבילים מולקולריים, שבסוף כל אחד מהם ימצא התא את מותו באחת מכמה דרכים. שבילים אלה הם למעשה רצף פעולות של סדרת חלבונים, שמוביל בסופו של דבר לסוף כזה או אחר. השבילים מורכבים מרשתות גדולות של חלבונים, וממערכות תקשורת מורכבות שבהן מספר שלבים. מאות חלבונים בכל אחד משבילי המוות התאי חייבים לתקשר זה עם זה כדי להתניע את התהליך, לתאם אותו ולבצעו.

שלושה שבילי מוות

מוות תאי הוא תהליך מרכזי בחיי הגוף, ולפחות שלושה שבילים מובילים אליו: אפופטוזה, אוטופאגיה ונקרוזה. האפופטוזה מוביל להתאבדות מהירה ומתוכננת היטב, ולרוב היא מתרחשת במהלך התפתחות העובר - כאשר העובר מתעצב, או בהמשך, אם נזק שנגרם לדנ"א של התא מאיים להפוך אותו לסרטני. אוטופאגיה, בניגוד לאפופטוזה ולנקרוזה, לא בהכרח מובילה למוות תאי. זהו תהליך המסוגל לתפקד כמעין מנגנון הישרדות: הוא "מכבה" חלקים מפעולות התא וממחזר חלבונים, שאינם נחוצים, לשימוש בשעת חרום. עם זאת, במידת הצורך, מנגנון זה מסוגל למחזר את התא למוות.

עד לאחרונה היה מקובל להניח, שהאפופטוזה והאוטופאגיה הן כמו שתי ערים נפרדות - לכל אחת מערכת כבישים עצמאית משלה. אבל מחקר חדש, שהתבצע במעבדה של פרופ' קמחי, חושף נוף "מודרני" יותר, בו כל שביל נכנס לטריטוריה של הצד השני, ומתחבר אליו במספר נקודות שונות.

כדי למפות את האזורים שבהם נפגשים השבילים, יצרו פרופ' קמחי ותלמיד המחקר יובל גלעד מערכת ניסיונית, שנועדה לבדוק את יחסי הגומלין בין החלבונים בשני השבילים. הניסוי התבצע באמצעות הכנסת חתיכות של חלבון בשם "לוציפראז" - המולקולה שגורמת לפלנקטון לפלוט אור - לחלבוני השבילים. במהלך הניסוי, הלוציפראז זהר כאשר נפגשו שני חלבונים עם חלקי לוציפראז תואמים, וכך התקבל דיווח על נקודות חיבור בין זוגות חלבונים. כל נקודה נרשמה ושורטטה במפה, שפורסמה באחרונה בכתב-העת המדעי Cell Reports.

גיבוי חשוב במיוחד

לאחר שבדקו אלפי נקודות חיבור אפשריות, זיהו פרופ' קמחי וגלעד 46 חיבורים חדשים. בהמשך הם התמקדו באזור מסוים אחד במפה - סביב חלבון הקרוי DAPK2. חלבון זה, אשר שייך למשפחת חלבונים שהתגלו במעבדתה של פרופ' קמחי לפני קרוב לשני עשורים, ממלא תפקיד מרכזי באפופטוזה. אבל שש נקודות החיבור המסומנות במפה, המובילות אל חלבון זה ויוצאות ממנו, מצביעות על כך שה-DAPK2 פעיל בשני השבילים. במבט קרוב יותר, בחנו המדענים את אחת מנקודות החיבור שלו עם חלבון בשם 14-3-3, וגילו שהוא נקשר לאזור מסוים של ה-DAPK2, ומונע ממנו להפוך לפעיל. תגלית זו חושפת שכבה נוספת של ויסות בפעילות ה-DAPK2. "כיוון שהפעלתו עלולה לגרום מוות תאי", אומרת פרופ' קמחי, "מעניין יהיה לבדוק טיפולים שמפעילים את החלבון בתאים סרטניים, באמצעות ביטול התלות בחלבון 14-3-3".

המדענים מעריכים, שיחסי הגומלין בין השבילים נותנים לתא גיבוי במקרה שאחד השבילים מפסיק לפעול. גיבוי זה חשוב במיוחד כאשר תא סרטני צריך להשמיד את עצמו - כיוון שהתפתחות הסרטן קשורה, בדרך כלל, בכישלון מנגנון המוות התאי. פרופ' קמחי וגלעד אומרים שמפה זו - והשיטה בה השתמשו כדי ליצור אותה - עשויות לשמש ככלי רב-ערך, הן לחוקרי סרטן והן למפתחי תרופות. השיטה לא רק חשפה את נקודות החיבור בין החלבונים, אלא גם את השלבים המדויקים שבהם מתרחשים החיבורים. המפה החדשה עשויה להאיר מטרות טובות יותר בסריקת תרופות אנטי-סרטניות, תוך התמקדות בחלבונים מדווחים בעמדות מפתח, שהתגלו בעבודה זו.