חוקרי הטכניון גילו "מתאמים" שתפקידם תיאום כל השלבים בבקרת הביטוי הגנטי

כתב העת המדעי Cell מדווח:

חוקרי הטכניון ממעבדתו של פרופסור מוטי חודר בפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט בטכניון גילו "מתאמים" שמשתתפים באופן פעיל בבקרת כל אחד מארבעת השלבים העיקריים של הביטוי הגנטי (ראה מסגרת). ה"מתאמים" נצמדים לר.נ.א (ראה מסגרת) במהלך ייצורו, מלווים אותו במהלך חייו ומשמשים כ"משגיחי כשרות" הדואגים להכשרת כל אחת מהפעולות שהוא מבצע.

פרופסור חודר משתמש בתאי מודל פשוטים יחסית, תאי שמר, על מנת לבחון את אחת השאלות המרכזיות בביולוגיה: האם יש תאום בין כל השלבים של בקרת הביטוי הגנטי (ראה מסגרת) וכיצד הם מתפקדים כמערכת? מעבדתו פיתחה גישה מחקרית ייחודית הבוחנת את כל השלבים ואת התאום ביניהם. בעבודה שפורסמה זה מכבר בעיתון Cellמצאו שותפיו למחקר, ליאת הראל-שרביט, ד"ר נעמה אלדד, גל חיימוביץ אורן ברקאי וד"ר לאה דואק סוג חדש של פקטורים, "מתאמים", המיצגים תפקיד חדש בבקרת הביטוי הגנטי: תאום כל השלבים. אחת התכונות המעניינות של המתאמים היא השתתפותם הפעילה בכל אחד מהשלבים הנ"ל. היכולת ה"אקרובטית" להשתתף ולבקר את כל השלבים לא דווחה עד עתה בספרות ויכול להיות שהיא אופינית רק למתאמים. החוקרים מצאו שהתאום חיוני ליכולת בקרת הביטוי הגנטי להגיב נכון ומהר לשינויים במצבי סביבה.  פרופסור חודר סבור ששני המתאמים שנמצאו בעבודה זו מיצגים משפחה גדולה יותר של מתאמים, חלקם מתמקדים בתאום ביטוי של קבוצות פונקציונאליות של גנים (קבוצה פונקציונאלית אחראית לתכונה מסיומת הנשלטת על ידי כמה גנים).

מתאמי-על שכאלה מסבירים כיצד שלבי בקרת הביטוי הגנטי מרכיבים מערכת שלמה, שבה כל מרכיב פועל בתאום מלא עם כל יתר המרכיבים. לדוגמא, המתאם "מוודא" שייצור ר.נ.א בגרעין יהיה מתואם עם מנגנון פירוק אותו ר.נ.א. בציטופלזמה. תאום בין מנגנון הייצור והפירוק קריטי לקבלת רמה נכונה של ר.נ.א. בתא. תפקיד המתאם אנלוגי לתפקידו של מנצח תזמורת ההופך מכלול הצלילים ליצירה מוסיקלית.

בקרת הביטוי הגנטי:  "גן מהווה יחידת מידע ליצירת ר.נ.א המתורגם לחלבון", מסביר פרופסור חודר. "רק כאשר הגן 'מתבטא' נוצרים תוצריו שמשפיעים על תפקוד התא. ההכרעה אם לבטא גן היא קריטית לחיים ומתבצעת על ידי מנגנון מרכב במיוחד הנקרא 'בקרת הביטוי הגנטי'בקרת זו מורכבת משלבים  שבמרכזם נמצאת מולקולת ר.נ.א. שליח: 1. ייצור ר.נ.א. בגרעין. 2. ייצוא ר.נ.א. מהגרעין לציטופלזמה. 3. תרגום הר.נ.א. לחלבון 4. פירוק הר.נ.א. כל אחד מהשלבים מבוקר באופן ייחודי על ידי עשרות פקטורים. כל תא בגופנו מכיל את אותם הגנים המהווים יחד את הגנום האנושי. למרות זאת, תאים שונים מביאים לידי ביטוי רפרטואר שונה של גנים המאפשר לכל תא לתפקד באופן ייחודי. בקרת הביטוי הגנטי הוא מנגנון המאפשר שונות זו. "

תפקידי מולקולות ה-RNA: מגוון מולקולות RNAבתא משמשות בתהליך ביטוי המידע הגנטי הנמצא ברצף אבני בנין של "הדיסק הקשיח התאי" –  ה-DNA. המידע הטמון ברצף ה-DNAמשמש ליצירת רצף  RNA משלים, הנקרא "תעתיק", והמכיל את המידע המקודד ב-DNA. בהמשך, מולקולת ה- RNAשנוצרה מתורגמת לחלבון, שנוצר על פי רצף ה RNA. החלבון הוא לרוב התוצר הסופי שלו מקודד ה-DNA. כמו כן, קיימות בתא מולקולות RNAשאינן מקודדות לחלבון. מולקולות אלה מקודדות אף הן על ידי ה-DNAולהן תפקידים שונים, למשל, תפקיד אנזימטי בתהליך התרגום וסינתזת החלבונים.   עד לפני שנים מעטות סברו החוקרים כי מולקולת ה-RNAמשמשת כ-"מולקולת עזר" למיצוי פוטנציאל החומר הגנטי הגלום ב-DNA. עם זאת, בשנים האחרונות מסתבר כי למולקולה זו תפקידים נוספים ומהותיים, כגון השתתפות במנגנוני בקרה תאיים.