לחלבוני הקרומית חשיבות רבה בהנדסת תרופות, ברפואת האדם ובהנדסה גנטית של צמחים
חוקרים מהאוניברסיטה העברית וממכון מקס פלנק בגרמניה הצליחו לפענח את מבנה החלבון NhaA שבקרומית התא. חלבוני הקרומית נמצאים בחזית המחקר הביולוגי המודרני ונודעת להם חשיבות רבה בהנדסת תרופות, ברפואת האדם ובהנדסה גנטית של צמחים. מאמר על מחקרם התפרסם באחרונה בכתב העת המדעי Nature.
המחקר נעשה בראשות פרופ׳ איתנה פדן (יחד עם ד״ר רימון אברהם) מהמכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית בירושלים ופרופ׳ הרטמוט מיכל, חתן פרס נובל בכימיה לשנת 1988, ממכון מקס פלנק לביופיזיקה בפרנקפורט.
חלבונים דוגמת NhaA מצויים בקרומית של כל תא חי, מחיידקים ועד אדם. עד כה פוענח המבנה של פחות מחמישים חלבוני קרומית לעומת כשלושים אלף חלבונים מסיסים. "מיקומם של החלבונים בקרומית התא יוצר קושי עצום במחקר", מסבירה פרופ׳ איתנה פדן. "בניגוד לרוב החלבונים המסיסים במים, חלבוני הקרומית מסיסים רק בשומן או בנוכחות דטרגנטים".
 |
החלבון הקרומי NhaA: המשפך הפנימי מודגש בקו מקווקו,
הכוכב מראה את מקום מעבר החומרים משני צדי קרום התא |
קרומית התא היא צומת של תנועה דו-כיוונית סואנת דרכו עוברים ללא הרף אותות וחומרים אל התא ומחוצה לו. קרומית התא השומנית אינה חדירה בעצמה לרוב החומרים והאותות, לכן על הקשר בין התא וסביבתו אחראים במידה רבה חלבוני הקרומית.
יותר מ-60% מן התרופות בשוק מכוונות לחלבוני הקרומית. מאחר שהם חשופים בחלקם מחוץ לתא, יכולה התרופה להגיע אליהם מבלי להיכנס לתא; בניתוח לב פתוח, למשל, נוהגים לעכב את פעילותו של חלבון מסוג זה המצוי בתאי שריר הלב כדי להוריד את החומציות בתוך התאים; בחיידקי מעיים לרבות חיידק הכולרה, לחלבונים כאלה חלק ניכר בהתפשטות המחלה ואפילו במידת פגיעתה באדם; חלבונים דומים בצמחים ידועים כאחראים על עמידות למלח וכבר משתמשים בגנים המקודדים להם להנדסה גנטית של צמחים עמידים למלח.
במעבדתה של פרופ׳ פדן בודדו את הגן המקודד את החלבון NhaA בחיידקים והצליחו להפיק ממנו כמויות גדולות בצורתו הפעילה. הישג זה איפשר לפענח את המבנה של החלבון וכך לשפוך אור על דרך פעולתו. NhaA שומר על נפח התא ועל סביבתו הפנימית הקבועה מבחינת מלח (נתרן) וחומציות (מימן).
פענוח החלבון NhaA נעשה על גבישים תלת ממדיים של החלבון המפזרים קרני X. ההקרנה ובדיקת הפיזור של הקרניים נעשו במאיצי האלקטרונים האירופיים (בגרנובל ובציריך). "התגלה מבנה חדש ומופלא של חלבון קרומי שלא היה ידוע עד כה", מתארת פרופ׳ פדן. "במרכז החלבון נפתח משפך רחב אל תוך התא. המשפך הולך וצר ומסתיים באתר הקושר את המימן או הנתרן עמוק בתוך קרום התא. סמוך לאתר זה מצטלבות שתי שרשראות של החלבון במבנה ייחודי". החוקרים משערים כי מבנה ייחודי זה הוא הבסיס לפעולת החלבון. החלבון פועל כמו משאבה תוך ניצול אנרגיה המתקבלת מתהליכים המתרחשים בתא. את מבנה החלבון הם מדמים למנוע מולקולרי. "המנוע" קשור לאתר המצוי בפתח המשפך של החלבון, שכנראה מעביר אותות המופעלים משינויים בחומציות התוך תאית. בדרך זו פעילות החלבון מבוקרת בהתאם לצורכי התא מבחינת דרגת החומציות או הבסיסיות שלו.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה