הפתרון של הצמח להצטברות חלבונים

חוקרים גילו שאנזים מצמח נפוץ מונע משקעי חלבון שגורמים למחלת הנטינגטון.

חלבונים ששוקעים ומצטברים בתאים עלולים לגרום למחלות קשות, ביניהן  פרקינסון ואלצהיימר. חלבונים בתא יכולים להיקשר זה לזה בצורות שונות, כחלק מהפעילות השגרתית שלהם. אבל לפעמים מוטציה בחלבון גורמת לחלבונים להיקשר זה לזה בצורה לא נכונה. כשמקבץ חלבונים שקשורים זה לזה הוא לא מסיס או שהוא קשה לפירוק, הוא נקרא משקע – ומשקעים כאלו עלולים להצטבר ולהביא למוות של תאים. זה מה שקורה במחלת הנטינגטון.

מחלת הנטינגטון היא מחלה תורשתית וחשוכת מרפא, שנובעת ממוטציה בגֵן שנותן את ההוראות לייצור החלבון הנטינגטין. המוטציה גורמת לשינוי בחלבון הנטינגטין, והשינוי גורם לו להיקשר לחלבוני הנטינגטין אחרים. ההצטברות שלהם גורמת למוות של תאי עצב במוח. המחלה מופיעה בדרך כלל בגיל 30 עד 50, אך עשויה להתחיל מוקדם יותר. החולים מאבדים בהדרגה את השליטה על שריריהם, וגם מפתחים בעיות זיכרון. כשהמחלה מתקדמת הם הופכים מרותקים למיטה, ללא יכולת לתקשר עם העולם, עד מותם.

המוטציה בגֵן גורמת לכך שאזור מסוים בחלבון הנטינגטין, שמורכב מחזרות רבות של חומצת האמינו גלוטמין, משתכפל שוב ושוב. בחלבון הנטינגטין של אדם בריא, האזור הזה מורכב מחזרות של שישה עד 35 גלוטמינים. המוטציה שגורמת למחלת הנטינגטון מביאה לייצור של חלבון הנטינגטין עם יותר מ-35 גלוטמינים, וזה גורם לחלבון להצטבר במשקעים קשים מאוד לפירוק. התאים במוח לא מצליחים לפרק אותם, מה שמוביל למות התאים.

במוח ובצמח

המוח של חולי הנטינגטון הוא לא המקום היחיד בו אפשר למצוא חלבונים עם חזרות רבות של גלוטמינים. בצמחים יש חלבונים רבים כאלו, וההצטברות שלהם לא רק שאינה מזיקה לצמח, אלא אף עוזרת לו לחוש טמפרטורה. בצמח תודרנית לבנה (Arabidopsis thaliana), למשל, יש חלבון עם שבעה גלוטמינים, שמתחת לטמפרטורה של 27 מעלות צלזיוס הוא נקשר לגֵֵן שאחראי לפריחה ומונע את פעולתו. מעל 27 מעלות, החלבון הזה נוטה להיקשר לעצמו, להצטבר ולהתנתק מהגֵן שאחראי לפריחה.

חלבונים רבים נקשרים ל-DNA וגורמים לשינויים בפעילות הגנים. גֵן במקום אחד ב-DNA מביא לייצור חלבון שמגיע לגֵן באזור אחר ב-DNA, נקשר אליו ומשפיע על ייצור החלבון עליו הוא אחראי, חוסם אותו או מגביר אותו.

כשהחלבון קשור לגֵן שאחראי על הפריחה, הגֵן נחסם ולא יכול לתת הוראות לייצור החלבון. בטמפרטורה שמעל 27 מעלות, החלבון משתחרר מהגֵן, נקשר לעצמו וכך הגֵן שאחראי על הפריחה גורם לפרח לפרוח רק בטמפרטורה שנכונה לו, כלומר מעל 27 מעלות. על אף שהחלבון מצטבר, כמו שקורה במחלות של בני אדם, הצמח מצליח להתמודד עם ההצטברות ואף לשגשג. אנחנו לא יודעים איך הצמח מתמודד עם הצטברות של חלבונים, כשעבורנו שקיעה מהסוג הזה היא מזיקה ואף קטלנית.

הצמח העמיד

במחקר שהתפרסם לאחרונה, חוקרים מגרמניה וספרד בדקו אם הצמח תודרנית לבנה יכול להתמודד גם עם הצטברות של חלבון הנטינגטין שיש בו יותר מ-35 חזרות של חומצת האמינו גלוטמין, בדומה לחלבון המוטנטי שיש אצל חולים במחלת הנטינגטון. החוקרים החדירו לצמח גֵן עם הוראות לייצור  חלבון הנטינגטין שמכיל 69 חזרות של גלוטמינים. לחלבון הזה הוסיפו סמן פלואורסצנטי, שאיפשר לחוקרים לראות אותו במיקרוסקופ וכך לבדוק אם החלבון אכן נוצר בצמח ואיפה הוא התרכז. החוקרים גילו שהחלבון המוטנטי נוצר בעלים ובשורשי הצמח. למרות זאת, החלבון לא הצטבר ולא הפריע לצמח לגדול, להתפתח ולהתמודד עם חום קיצוני בהשוואה לצמח רגיל.

כדי להבין איך הצמח מתמודד עם החלבון הנטינגטין, החוקרים בדקו איזה חומרים מהצמח נקשרים אליו ומצאו שהנפוץ ביותר מהם הוא האנזים (חלבון) SPP. האנזים הזה אחראי על פירוק חלקים מחלבונים בכלורופלסט, שהוא האברון בתא הצמח שאחראי על תהליך הפוטוסינתזה. האנזים נקשר לחלבונים ומסיר חתיכה קצרה מהקצה שלהם, שמסמנת לאיזה אזור בתא החלבון מיועד. החוקרים משערים שכמו שהאנזים יכול לפרק חתיכה קצרה מהחלבון שכבר לא נחוצה לו כי הוא הגיע ליעד שלו בתא, כך הוא יכול להסיר מחלבונים שנוטים להצטבר את החלק עם החזרות הרבות של הגלוטמינים. ללא הגלוטמינים, החלבון יציב ולא ממשיך להצטבר.

תרופה אפשרית? אולי בעתיד

האם האנזים SPP יכול להגן עלינו מפני הצטברות של חלבון הנטינגטין מוטנטי? כדי להתחיל ולבחון זאת, החוקרים החדירו לתרבית תאים אנושית ולנמטודות (C. elegans) – תולעים זעירות שדומות לנו יותר מאשר צמחים – גֵן לחלבון הנטינגטין מוטנטי וגֵן לאנזים SPP. החוקרים גילו שבנוכחות האנזים SPP, חלבון ההנטינגטין המוטנטי לא הצטבר בתרבית התאים האנושית. תולעים שהחוקרים החדירו לתוכן גֵן שנותן הוראות לייצר אנזים SPP וגֵן שגורם למחלת הנטינגטון, המשיכו לזוז ולתפקד, אבל תולעים זעירות שהחוקרים החדירו לתוכן רק חלבון הנטינגטין מוטנטי, נעו פחות טוב.

כדי לבחון אם אכן מדובר בתרופה אפשרית למחלת ההנטינגטון חשוכת המרפא, ואולי גם למחלות נוספות שמושפעות מהצטברות חלבונים, יידרשו עוד ניסויים רבים, כולל על עכברים ובני אדם. החוקרים מקווים לפתח תרופות עם האנזים SPP – אך בזהירות ותוך כדי תשומת לב להשפעות לוואי אפשריות, שלא בדקו בניסויים שערכו עד כה.

מאת: אורי ברמן

לכתבה>>

באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
https://davidson.weizmann.ac.il/

באותו נושא: גנטיקה / נוירולוגיה

מאמרים נוספים

Heart Attack
הקשר בין רמת הרובד הטרשתי והסיכון להתקף לב בקרב נשים
מחקר חדש שנערך בארה”ב מצא כי למרות שלנשים, באופן כללי, רמות נמוכות יותר של רובד טרשתי, הסיכון שהן מדגימות להיארעות אירועי לב אינו נמוך באופן דומה. המחקר כלל מעל 4200 נשים וגברים...
ניסוי בעלי חיים
חיידקי מעי מסוימים משפרים את חוזק השריר והביצועים
סוג ספציפי של חיידק מעי, הקרוי Roseburia inulinivorans, קשור עם חוזק השריר האנושי, ומשפר את ביצועי השריר בעכברים. אלו ממצאיו של מחקר חדש, שפורסם בכתב העת Gut. החיידק משנה תהליכים מטבוליים...
סרטן ערמונית
רמות נמוכות של טסטוסטרון כגורם מנבא לאגרסיביות של סרטן הערמונית
מחקר חדש, שנערך באוניברסיטת טקסס, מצא כי מטופלים עם סרטן ערמונית ורמות נמוכות של טסטוסטרון, עשויים להדגים סיכון מוגבר להתקדמות המחלה באופן אגרסיבי יותר. ממצאי המחקר החדש, שפורסמו ב-Journal...
dementia
הקשר בין רמותיו של p-tau217 והסיכון לדמנציה בקרב נשים
חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה מצאו סמן ביולוגי בדם, המנבא את סיכונן של נשים לפתח דמנציה, אף 25 שנים טרם הופעת התסמינים. המחקר, שפורסם בכתב העת JAMA Network Open, מצא כי רמות גבוהות של...

נושאים חמים

אקסטזי - סם האהבה

האם Wegovy מגבירה את הסיכון לבעיות עיניים?

לשעון החכם שלכם יכולה להיות תועלת גדולה בזמן מלחמה

הקשר בין רמותיו של p-tau217 והסיכון לדמנציה בקרב נשים

צמחים מומלצים להגברת זרימת הדם

עדכוני רישום

וובינרים קרובים

Secret Link

התחברות לאתר

הגשת מועמדות

אישור הרשמה

תודה על הרשמתך

ברגעים אלה נשלח אליכם מייל אישור הרשמה. להפעלת חשבונך באתר, יש ללחוץ על קישור זה.

הנתונים שסיפקת במהלך הרישום נבדקים כעת מול מאגר רישוי המקצועות הרפואיים במשרד הבריאות. בתום הבדיקה תתקבל הודעה בהתאם.

תוכן למנויים

תוכן זה ניתן להצגה
לאנשי / נשות
צוות מקצועי בלבד

לכניסה למערכת:

עדיין לא נרשמת? להרשמה לאתר

,אם הינכם עובדי מקצועות הבריאות
.עדכנו זאת בחשבונכם האישי

אם לדעתך נפלה טעות, ניתן ליצור קשר עם צוות האתר דרך עמוד יצירת הקשר

כניסת מנויים רשומים

בלחיצה על כניסה אני מאשר\ת את הסכמתי לתנאי האתר ולמדיניות הפרטיות

עדיין לא נרשמת? להרשמה לאתר