איבוד לדעת של מיטוכונדריונים זכריים - אורן שולדינר

בכל תא בגופנו מצויים אברונים הנקראים מיטוכונדריונים. אברונים אלו משמשים כ"תחנות כוח" לייצור אנרגיה בתא. המיטוכונדריונים מתאפיינים בתכונה ייחודית: הם מכילים DNA משלהם, DNA מיטוכונדרי (וראו: "DNA ודיני נפשות", גליליאו 26 עמ' 32), וזאת בנוסף ל-DNA שארוז בגרעין התא. בכל תא יש, אם-כך, עותק אחד של ה-DNA הגרעיני ועותקים רבים, עד כדי אלפים, של ה-DNA המיטוכונדרי. אם מתרחשת מוטציה (שינוי מבנה) ב-DNA המיטוכונדרי, עלולה להיפגע יכולת ייצור האנרגיה של התא, ובעקבות כך מתפתחות מחלות מסוימות.

תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים ותרשים של מיטוכונדריון
מקור - openstax

כבר זמן רב ידוע כי מחלות הנובעות ממוטציה ב-DNA המיטוכונדרי עוברות בתורשה אך ורק מאם לילדיה ולא מאב לילדיו. עובדה זו יכולה להיות מוסברת אם כל המיטוכונדריונים שבעובר המתפתח מקורם בביצית, כלומר - באם. ואכן, בתהליך הפריית הביצית, תא הזרע חודר מבעד לקרום העוטף את הביצית, הגרעין המכיל את ה-DNA הגרעיני הזכרי נכנס פנימה לתוך הביצית, בעוד הציטופלסמה שלו, בה שוכנים המיטוכונדריונים, נשארת בחוץ. ובכל זאת, מיטוכונדריונים זכריים מעטים יחסית (עשרות) חודרים לתוך הביצית. מדוע אם כך לא ניתן לראות לפעמים גם הורשה אבהית של מחלות שמקורן במיטוכונדריה? האם ה-DNA המיטוכונדרי האבהי פשוט נמהל בין אלפי העותקים האמהיים, או שהוא עובר טיפול מיוחד?

קבוצה בראשותו של ג'רלד שאטן (Schatten) מאוניברסיטת אורגון פירסמה לאחרונה מאמר קצר בכתב העת Nature  השופך אור חדש על שאלות אלו. החוקרים יצאו מנקודת הנחה כי המיטוכונדריונים הזכריים עוברים פירוק, ולכן אינם מעבירים מידע גנטי לצאצא. הנחה נוספת היתה כי אם הם אכן מפורקים, יהיה זה על ידי תהליך המhחזור הכללי בתא הנקרא "מסלול הפירוק תלוי האוביקוויטין" (וראו מאמרם של גונן וצ'חנובר - חלבונים ומפרקים בגיליון זה). כאשר חלבון מסיים את תפקידו, מוצמדת לו מולקולת אוביקוויטין המסמנת אותו לפירוק על ידי אנזים ענק שנקרא פרוטאזום. השלב הראשון בפירוק הוא, אם כן, הסימון במולקולת אוביקוויטין. כדי לבדוק האם השערתם נכונה, החוקרים צבעו זיגוטה (ביצית שזה עתה הופרתה על ידי תא זרע) בצבע המסמן את מולקולת האוביקוויטין באדום. הם נוכחו כי הזנב של תא הזרע שבו נמצאים המיטוכונדריונים נצבע כולו באדום.

נראה, אם כן, שהמיטוכונדריונים מסומנים באוביקוויטין עוד בתא המין הזכרי. לאחר שהם מספקים את הכוח המניע את תא הזרע במרוץ הארוך אל עבר הביצית, הם מסיימים את תפקידם ומושמדים על ידי הפרוטאזום שנמצא בביצית. מסתבר כנראה כי תאי הזרע עצמם חורצים את גורל המיטוכונדריונים שלהם למוות וזו, ככל הנראה, הסיבה שאנו לא מקבלים אפילו מיטוכונדריון אחד מאבינו.

המאמר מ-Nature - נובמבר 1999

פורסם ב"גליליאו" גיליון 38, ינואר-פברואר 2000.