מסע אל שפת הדנ"א

 

פרופ' טלי הרן מהמחלקה לביולוגיה מבנית בטכניון מספרת על שפת הדנ"א ועל השפעתה על מחלת הסרטן

 

פרופ' טלי הרן

פרופ' טלי הרן

פרופ' טלי הרן מביטה מבעד לחלון הקטן שבחדר המעבדה, והזיכרון שמתעורר בה מעלה על פניה חיוך. "בתקופת התיכון התחברתי לאמנות וליצירה ובמיוחד לציור ולצילום," היא מספרת, "והייתי משוכנעת שהעתיד המקצועי שלי קשור באמנות." התפנית החדה לכיוון המדע ארעה דווקא בזכות מורה גרועה במיוחד ל… כימיה. "המורה הזאת לא ידעה להנגיש את החומר, מה שאילץ אותי ללמוד את התחום הזה בשיעורים פרטיים ובאופן עצמאי. זו היתה תחילתו של המסע המופלא שלי לעולם הכימיה."
בצבא עסקה פרופ' הרן בפיתוח והגדלה של תצלומי אוויר וזה חיזק בה את ההחלטה. אחת ללמוד תואר ראשון בכימיה. ואכן, בתום השירות החלה ללמוד בחוג לכימיה באוניברסיטה העברית בעיר הולדתה ירושלים. בהתבסס על ציוניה המעולים במבחן הכללי בתחילת הסמסטר הועברה מיד לשנה ב', ושם "התחלתי לממש את הכימיה מקרוב ולחוש את היצירתיות שבמדע."

בתום התואר הראשון החלה פרופ' הרן לימודי תואר שני במכון ויצמן ברחובות. "באותה תקופה, שנות ה-80, נתפס מכון ויצמן כמדינה שיש לה 'גבול ידידותי' עם ישראל. הלימודים היו חוויה מעניינת מבחינה מדעית וחברתית, והמחקר שלי התמקד בקריסטלוגרפיה של מולקולת הפניצלין." שם היא נחשפה באופן מעמיק לחקר מבנה הדנ"א, שהוביל אותה לדוקטורט – גם הוא במכון ויצמן – בהנחיית פרופ' ציפי שקד. זה היה מחקר חלוצי, שהפך את פרופ' הרן לדמות מרכזית בחקר המבנה המרחבי של דנ"א בגבישים.

בשנת 1986, לאחר שסיימה את לימודי התואר השלישי, יצאה פרופ' הרן למסע מדעי חדש הרחק ממחוזות הקריסטלוגרפיה: חקר הדנ"א בתמיסה. "זה היה פוסט-דוקטורט באוניברסיטת ייל, בהנחייתו של פרופ' דונלד קרוטרס (Donald Crothers), והמחקר הראשון שלי שם התמקד באינטראקציות בין דנ"א ופסוראלן, שהוא כימיקל אורגני טבעי שמתקשר לדנ"א והינו תרופה למחלת הפסוריאזיס. בהמשך התמקדתי באופן ההתכופפות של דנ"א. זו הייתה נקודת המוצא למחקר הנוכחי שלי."
גם בתחום הזה היתה פרופ' הרן חלוצה, ולמעשה הישראלית הראשונה שחקרה בחו"ל את התחום הזה. בשלב הזה בראיון היא מסתכלת על פסלון שיש קטן המונח במשרדה: מבנה הדנ"א. "מדובר למעשה בארכיטקטורה – הארכיטקטורה של מבנה הדנ"א ושל התנועות השונות בבסיסים המרכיבים אותו. אלה שינויים מרחביים המבטאים תגובה יצירתית לתנאי הסביבה המשתנים, וזו הנקודה שמעניינת אותי."

אחרי שש שנים בארה"ב חזרה פרופ' הרן לישראל והצטרפה לסגל הפקולטה לביולוגיה בטכניון. כאן, במעבדה לביולוגיה מבנית, היא חוקרת את מנגנון זיהוי הדנ"א על ידי חלבונים ומתמקדת ב-p53 – חלבון חשוב מאוד הידוע כ"שומר הגנום". הנחת העבודה של פרופ' הרן היא שההתקשרות של הדנ"א וחלבון p53 היא ע"יindirect readout ("קריאה עקיפה") – זיהוי אתר המטרה על הדנ"א נעשה ע"י זיהוי תכונות מבניות של הדנ"א ע"י החלבון.

"ברמה העמוקה, חוקי הפעילות של הדנ"א הם סוג של שפה, והשפה הזו דומה מאוד ללשון האנושית. אם תחביר הלשון קושר מילים והופך אותם למשפטים על פי חוקיות מסוימת, כך גם כאן: מבנים שונים של דנ"א וחלבונים נקשרים זה לזה בתנועות ספציפיות הכפופות לכללים 'דקדוקיים' מסוימים וכך יוצרים 'משפטים' שלמים."

המונח "שומר הגנום" ניתן לחלבון p53 בשל פעילותו האנטי-סרטנית. היקשרותו לדנ"א מפעילה גנים השומרים על התא מנזקים שונים כגון תהליכים סרטניים. 50% ממקרי הסרטן נובעים מתפקוד לא תקין של p53, ולכן ברורה חשיבותו הרבה.

מאז גילויו של "שומר הגנום" לפני כ-30 שנה מנסים מדענים רבים ברחבי העולם לפענח את מנגנוני פעילותו בגוף הבריא (היקשרות לגנים בדנ"א) ולהבין את השיבושים הנגרמים בו ומובילים לכך שאינו נקשר לאותם גנים. אחת התעלומות הגדולות היא האופן שבו מצליח החלבון p53 לזהות במדויק את אתרי המטרה שלו בדנ"א ולהתחבר אליהם במהירות.

כאן נכנסת לתמונה תרומתה הדרמטית של פרופ' הרן, שפענחה את מנגנון ההיקשרות האמור. "מתברר ש-p53 מזהה מבנים מסוימים במקטעים ספציפיים בדנ"א, שדרכם הוא יכול להיקשר לדנ"א. לכן אנו עובדים כיום על זיהוי המבנים האלה ועל האופן שבו הם משתבשים ומשבשים את פעילותו האנטי-סרטנית של p53. ברגע שתהיה בידינו 'מפה' של כל המבנים וכל המקטעים האלה נוכל להבין איך p53 יודע לבחור איזה תהליך להפעיל בתנאים שונים. בנוסף נדע גם מה במבנה שלו השתבש .ולכן אולי לתקן את השיבוש שמנטרל את p53 ולאפשר לחלבון הזה 'לעשות את העבודה' ולמנוע את התפתחות הגידול הסרטני."

הכתבה נכתבה על ידי ג'סי סאפיה,  סטודנטית בפקולטה לביולוגיה. הריאיון נערך ונכתב במסגרת הקורס "תקשורת המדע", המתקיים בפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה ופתוח לכל הסטודנטים בטכניון.

יעניין אתכם גם: לימודי כימיה