מרכזיותו של מדע הכימיה: כיצד ומדוע קורה שמדענים ישראלים רבים יחסית זוכים בפרסי נובל דווקא בתחום זה?
2011,2009,2004 ועכשיו גם 2013: הפרס היוקרתי ביותר על הישגים במדע הכימיה הוענק לישראלים שחוקרים (או שחקרו) במוסדות מחקר ישראליים. ארבעת פרסי הנובל הוענקו כולם עבור הישגים בתחום הכימיה, אך תחומי המחקר היו שונים זה מזה: אחד מהם היה קרוב יותר לפיזיקה, אחר לרפואה. הפרסים ניתנו כולם עבור הישגים בתחום הכימיה בזכות תרומתם להבנתן של מולקולות מורכבות, המוציאות לפועל תהליכים ביולוגיים.
מחקריה של פרופ' עדה יונת על הריבוזום, לדוגמה, תרמו להבנת אחד התהליכים הביולוגיים הבסיסיים ביותר בתא - תרגום RNA לחלבונים. אולם סיפקו גם שיטות מחקר ותובנות על פעולתן של מולקולות חלבון גדולות.
מולקולות רבות, החיוניות ביותר לגוף החי, מורכבות ממספר גדול מאוד של אטומים. אלו הם החלבונים וחומצות הגרעין (DNA ו-RNA), הפרוטאוזום והריבוזום, שעמדו במרכז מחקריהם של הרשקו וצ'חנובר ושל יונת, הם דוגמאות לחלבונים כאלה, המכילים אלפי אטומים.
אחת השאלות המרכזיות הנחקרות כיום על ידי חוקרי חלבונים היא כיצד מצליחים חלבונים להתקפל במהירות ובדייקנות, ומהי הדינמיקה של התהליך. מחקריהם של ורשל, לויט וקרפלוס הניחו את הבסיס ללמידת התהליך באמצעות הבנה הכוחות הפועלים בתוך המולקולה. הם יצרו משוואות פשוטות יחסית המתארות את התנהגות האטומים במולקולה, ואלה תורגמו לתוכנת מחשב. התוכנה מאפשרת תיאור של האטומים בחלבון (או בכל מולקולה מורכבת אחרת) ומעקב אחר תנועתם.
 |
מתוצאות המחקר של פרופ׳ עדה יונת: מבנה התת יחידה הגדולה של הריבוזום, ובתוכה מולקולת אנטיביוטיקה החוסמת את פעילותה תמונה: מכון ויצמן למדע |
היכולות החישוביות המתקדמות של היום מאפשרות להשתמש בבסיס זה כדי ללמוד קיפול חלבונים מתוך שיקולים פיזיקליים וכימיים בלבד, ולהבין כיצד מולקולת חלבון מצליחה לבצע פעילות ביולוגית (להאיץ תהליכים, לקשור מולקולות אחרות ועוד). במקרים רבים מצליחים כלים חישוביים אלה לנבא תופעות הנצפות מאוחר יותר בניסויי מעבדה. גישות תיאורטיות וחישוביות הפכו מקובלות מאוד בתחומי הכימיה והפיזיקה, והן עתידות להפוך לכלי סטנדרטי לצורך הבנת מולקולות גדולות ומורכבות המשתתפות בתהליכים ביולוגיים.
תקציר הרצאה במדע על הבר - 2014
פורסם במקור ב"גליליאו" 188, מאי 2014.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה