"סאיינס" מגלה: חוקרי הטכניון גילו משפחת גנים היכולים לבצע איחוי בין שני תאים של יונקים ובין וירוס לתא של יונק

49הגילוי עשוי להביא לפיתוח טכנולוגיה חדשנית לטיפול בטפילים בגוף האדם ובחקלאות

חוקרי הטכניון גילו משפחת גנים היכולים לבצע איחוי בין שני תאים של יונקים, וכן איחוי בין וירוס לתא של יונק. לגילוי זה, המתפרסם בכתב העת המדעי היוקרתי "סאיינס" ((Science, עשויות להיות השלכות מרחיקות לכת בפיתוח טכנולוגיה חדשנית לטיפול בטפילים בגוף האדם ובחקלאות (צמחים ובקר).

היכולת של שני תאים או יותר להתאחות לתא אחד – חיונית ליצירה הראשונית של העובר (איחוי בין זרע וביצית) ולהתפתחות רקמות בגוף כמו השלד, השרירים והשליה. איחוי בין תאים הוא גם שלב מכריע בהדבקת תאי הגוף על ידי וירוסים בעלי מעטפת (כגון: וירוס השפעת והכשל החיסוני – HIV). למרות חשיבותו של תהליך האיחוי לבריאות ורביה באדם המנגנון באמצעותו מתאחים תאים אינו ידוע.

במעבדתו של פרופסור בנימין פודבילביץ', מהפקולטה לביולוגיה בטכניון, נחקרתהליך אוניברסאלי זה בניסיון לגלות את זהותם של חלבונים המתווכים את התהליך ואת מנגנון פעולותם ברמה המולקולרית. במעבדה נעשה שימוש בנמטודה (תולעת) מסוג C. elegans  המשמשת ככלי מחקרי במעבדות רבות ברחבי העולם.

בשנת 2007 זוהתה לראשונה במעבדתו של פרופסור פודבילביץ' משפחה של גנים בתולעת, אשר מקודדת לחלבוני (Fusion Family) FF . במחקר שפורסם כעת גילה הדוקטורנט אורי אבינועם כי משפחה זו של גנים קיימת גם באורגניזמים אחרים וכי אם מוציאים את חלבוני ה-FFמאורגניזמים שונים ומבטאים אותם בתאי יונקים הם גורמים לאיחוי בין תאים אלו. "בתחילה חשבנו שגילינו משפחת גנים הנמצאת רק בנמטודות (תולעים)", אומרים החוקרים. "הופתענו כשגילינו שהגנים נמצאים גם באורגניזמים אחרים, דבר שהופך אותם, או את דומיהם, למועמדים מובילים להיות האחראים לתהליך האיחוי בין תאים בעולם החי".

גילוי זה יאפשר בעתיד להבין כיצד מתאחים תאים בגוף האדם ולטפל במחלות הנובעות מפגמים בתהליך האיחוי שעשויים לגרום לבעיות חמורות במערכת השלד והשרירים, ולקשיים בהפריה ובהריון.

יתרה מכך, חוקרי הטכניון הצליחו לבטא את החלבונים מהתולעת על גבי מעטפת וירוס דמוי(Vesicular Stomatitis Virus) VSV    שאינו יכול להתרבות ונכנס לתא באופן חד פעמי ("וירוס מסורס"). וירוסים "רגילים", בעלי מעטפת, חודרים לתאים באמצעות חלבונים שנמצאים על גבי המעטפת שלהם. חוקרי הטכניון השתמשו ב"וירוס המסורס", החליפו את חלבון המעטפת שלו בחלבון מהתולעת, דבר שאיפשר לו לחדור לתא באופן חד פעמי. כך הראו שהחלבון של התולעת, לבדו, יכול לשמש כחלבון איחוי בין תאים ובמקרה זה – בין מעטפת הוירוס למעטפת התא. "כדי שהאיחוי יתבצע", מסבירים החוקרים, "אותו חלבון צריך להיות גם בתא המטרה. מאחר ולנמטודות טפיליות יש את החלבון נוכל לכוון אליהן טיפול באופן ספציפי לכל טפיל".

במחקר נעשה שימוש במיקרוסקופיית אלקטרונים וטומוגרפיה שבאמצעותם צילמו החוקרים את החלבון על פני ה"וירוס המסורס" וראו שהוא יוצר מבנים דמויי פרחים (בצילום). במחקר, שנעשה בשיתוף פעולה עם פרופסור ג'ודית וואייט (Judith White) מאוניברסיטאת וירג'יניה בארה"ב, פרופסור קאי גרונוולד (Kay Grünewald) מאוניברסיאת אוקספורד באנגליה ופרופסור דגנית דנינו מהפקולטה לביוטכנולוגיה בטכניון השתתפו גם המאסטרנטית קארן פרידמן והחוקרת קלרי ולנסי.

בתמונה: דמוי-וירוס ה-VSVהמציג את החלבון AFF-1ממשפחת ה-FF מ-C. elegans  ע"ג המעטפת של הוירוס (שמאל ובהגדלה – שמאל למטה). בהסתכלות מלמעלה (ימין) ניתן לראות כי החלבון יוצר קומפלקס גדול שצורתו צורת פרח (הגדלה – ימין למטה)  . התמונות צולמו ע"י ד"ר צביה זאב בן-מרדכי.