יום רביעי, 7 באפריל 1999

לכל חלבון יש כתובת - פרס נובל בפיסיולוגיה ורפואה - מרית סלוין


פרס נובל בפיסיולוגיה ורפואה מוענק השנה לד״ר גינתר בלובל (Blobel) מאוניברסיטת רוקפלר בניו־יורק, חוקר בתחום הביולוגיה המולקולרית.

בלובל גילה כיצד ״יודעים" החלבונים בתא להגיע אל אתרי היעד שלהם. השאלה אינה פשוטה כלל ועיקר בהתחשב בכך שבכל תא חי מצויות מיליארד מולקולות חלבון ואף יותר, כולן ממלאות תפקידים חשובים בחיי התא, וכל אחת חייבת להגיע אל האתר שבו היא מיועדת לפעול. בלובל גילה כי כל חלבון מצוייד ב״תג כתובת״, מעין מספר מיקוד, שמכוון אותו אל אתר פעולתו בתא.

ד"ר גינתר בלובל
Masur, Wikimedia commons - 2008

מהם אותם "תגי כתובת״? וכיצד הם מנווטים את החלבונים בתא? גופו של אדם בוגר מורכב מכ־100טריליון (מיליון מיליוני) תאים. בכל תא מצויים אברונים המבצעים תפקודים שונים של התא. למשל, גרעין התא הוא אברון המכיל את רוב־רובו של החומר התורשתי (ה-DNA), או המיטוכונדריונים הפועלים בתא כספקי אנרגיה. האברונים השונים מוקפים בקרומיות (ממברנות) התוחמות אותם מסביבתם ומאפשרות להם פעילות מסודרת.

החלבונים - שנוצרים בתא ב״בתי חרושת לייצור חלבונים״, גופיפים המכונים ריבוזומים - משתתפים בכל פעילויות התא, רבים מהם ממלאים תפקידי מפתח בחיי התא. יש כאלה המשמשים אבני בניין של התא, רבים משמשים אנזימים המאפשרים ביצוע התהליכים הביוכימיים של התא. החלבונים מצויים בתהליכים של בנייה ופירוק מתמידים, והם מורכבים מיחידות מבנה הקרויות חומצות אמינו. כיצד יודעים החלבונים לנווט את דרכם ממקום היווצרותם לאברונים בהם הם פועלים, וכיצד הם חודרים את הקרומיות העוטפות אותם? בלובל פתר את שתי התעלומות.

בשנות הששים הצטרף בלובל לקבוצת מחקר במכון רוקפלר בניריורק, שם חקר את אופן הניידות של חלבונים שזה עתה נוצרו. ב־1971 ניסח את הגרסה הראשונה של ״השערת האותות״ שלו, על פיה חלבונים שמנווטים את דרכם אל מחוץ לתא מכילים אות (סיגנל) פנימי, שמנווט אותם אל קרום התא ומאפשר להם לחצות אותו בדרכם החוצה. בלובל אף הוכיח ב־1975 את כל השלבים הביוכימיים של התהליך. האות, כך התברר, הוא רצף של חומצות אמינו בסדר מסוים, רצף המהווה חלק בלתי נפרד מהחלבון. השערתו של בלובל התבררה כנכונה ואוניברסלית - התהליכים שאותם גילה תקפים בתאי האדם, בתאי בעלי החיים, בתאי צמחים ובשמרים.

בשיתוף פעולה עם מעבדות מחקר נוספות גילה בלובל כי אותות דומים מנווטים את החלבונים לאברונים התוך־תאיים. על בסיס ממצאיו ניסח בלובל ב־1980 עיקרון כללי שעל פיו החלבונים בתא מסווגים ומתוייגים לאתרים השונים. כל חלבון כולל במבנהו את המידע הנחוץ להתבייתותו באתר מסוים בתא. המידע מורכב מרצפים ייחודיים של חומצות אמינו, הקובעים אם חלבון מסוים יחדור מבעד לקרומית התוחמת אברון מסוים, או יתחבר לקרומית, או שאותו חלבון יופרש אל מחוץ לתא. ״תגי הכתובת״ של החלבונים מתגלים אט אט. הרצפים הייחודיים מבטיחים, כמו תגי מזוודות, כי הנושאים אותם יגיעו ליעדם, וכך הם מאמתים את השערתו של בלובל.

מחקריו של בלובל מהווים צעד חשוב בפיענוח תהליכים תוך תאיים. לאחר חלוקת התא נוצרות כמויות עצומות של חלבונים ואברונים חדשים בתאים שזה עתה נוצרו. החלבונים הרבים חייבים להגיע כל אחד למקום המיועד לו. גילויו של בלובל אפשר את פיענוח המנגנונים המולקולריים המשתתפים בתהליכים אלה. התברר כי עקרונות אלה מסבירים גם שלבים בפעולת מערכת החיסון.

הגילוי החשוב עזר לפענח גם את הבסיס המולקולרי של מחלות תורשתיות מסוימות. כאשר משתנה, מסיבה כלשהי, האות המולקולה המעוגן בתוך חלבון מסוים, החלבון לא יגיע אל אתר היעד שלו, ותקלה כזאת אכן מתרחשת במספר מחלות תורשתיות. איתור החלבונים הפגומים והגנים האחראים על ייצורם, יאפשר פיתוח תרופות לתיקון הנזק.
  

פורסם ב"גליליאו" 37,  נוכמבר־דצמבר 1999

אין תגובות:

פרסום תגובה