כלבי השמירה של מערכת החיסון

חוקרי הטכניון ממליצים לבחון מחדש את התיאוריה המקובלת על התראה מוקדמת במערכת החיסונית. במאמר שפורסם באחרונה בכתב-העת Molecular and Cellular Proteomics, מדווחים החוקרים כי גילו שהפפטידים המופיעים על קרומית התא מקורם אינו בהכרח בפעולת הפרוטיאזום, כפי שהיה מקובל לחשוב עד כה.

"בתאים יש חלבונים אשר מתפרקים כל העת, במסלולי פירוק שונים", מסביר פרופ' אריה אדמון מהפקולטה לביולוגיה. "פֶּפְּטידים שנוצרים מהפירוק נשלחים לרשת התוך-תאית ואז הם מובאים אל פני שטח התא. אם הם פפטידים עצמיים (שמקורם בחלבוני התא המקוריים), הלימפוציטים מסוג T, שמתפקדים כ'כלבי השמירה החיסוניים', חולפים על פניהם. אם מקורם של הפפטידים בחלבוני נגיף כלשהו,  תאי T ('כלבי השמירה') תוקפים והורגים את התאים החולים".

חלבוני התאים השונים מתפרקים על ידי מנגנון המכונֶה פְּרוֹטֵיאזוֹם, החשוב מאוד לקיום התאים. החלבונים מופנים אליו לפירוק אחרי שסומנו על ידי חלבון האובּיקוויטין (שעל גילויו קיבלו אברהם הרשקו ואהרן צ'חנובר מהטכניון פרס נובל בכימיה) שמכווין את החלבונים אל הפרוטיאזום. הפרוטיאזום הוא אנזים ענק הנפוץ מאוד בתאים של כל בעלי החיים ותפקידו לפרק את חלבוני התאים שזמנם מגיע להיות ממוחזרים בתאים. בתוך הפרוטיאזום – כמו במטחנת חלבונים – הם מתפרקים לחתיכות קטנות, הנקראות פפטידים. רוב הפפטידים האלו ממשיכים להתפרק על ידי התאים עד לדרגת חומצות אמינו בודדות, שהן אבני הבניין של החלבונים שמשמשות לבניית חלבונים חדשים לפי הצורך בתאים. חלק קטן מהפפטידים, שאורכם בין 8 ל-12 חומצות אמינו, במקום להתפרק לחומצות אמינו בודדות נשלחים לפני השטח של התא. שם הם אמורים "לשדר" ל"כלבי השמירה" על מצב בריאותו של התא. "זהו מנגנון התקשורת העיקרי של התאים עם מערכת החיסון", מבהיר פרופ' אדמון. "אם מדובר בפפטיד שמקורו בחלבון זר, תא T, 'כלב השמירה', משמיד את התא הנגוע. אם לא – 'כלב השמירה' יחלוף על פניו."

ייצור סמנים בתנאֵי עיכוב

חוקרי הטכניון, במסגרת בעבודת הדוקטורט של ד"ר ילנה מילנר ובעבודת המסטר של לילך גוטר-קפון, עיכבו את פעולתו של הפרוטיאזום, שמקובל לחשוב  שהוא לא רק עושה את עיקר פירוק החלבונים בתא אלא גם מייצר את רוב הפפטידים הנשלחים אל פני השטח של התאים. עיכוב הפרוטיאזום נעשה באמצעות חומרים העוצרים את פעולתו. הם לקחו תאי אדם, גידלו אותם בתרבית והוסיפו את החומרים המעכבים. להפתעתם – כמות הפפטידים המוצגים על פני שטח התא לא השתנתה. כלומר – ייתכן כי מקור הפפטידים הוא אחר, ולא הפרוטיאזום. החוקרים העבירו את התאים מהתמיסה שבה הם חיים, והמכילה חומצות אמינו מסומנות באיזוטופים הרגילים של פחמן וחנקן – לתמיסה המכילה חומצות אמינו מסומנות באיזוטופים הכבדים של פחמן וחנקן, ועקבו אחר קצב הסינתזה של החלבונים. החלבונים המשיכו להיווצר, כמו גם הפפטידים שנוצרו מהם, ואלה גם אלה הפכו מקלים לכבדים. בדרך זו מקווים החוקרים ללמוד מהו המנגנון שבעזרתו חלבוני התא מפורקים כדי להפוך לפפטידים המוצגים על פני שטח התא.

עוד גילו החוקרים שכאשר הם עיכבו את פעולת הפרוטיאזום – הואט קצב הביו-סינתזה של רוב חלבוני התא, אולם בחלק מהחלבונים הקצב דווקא עלה. כך אירע גם בפפטידים שנוצרו מהם. מסקנת החוקרים – כדי לבדוק האם הפרוטיאזום הוא אכן זה שמייצר את הפפטידים המגיעים לפני השטח של התא יש צורך באנליזה של כל הפפטידים הנשלחים לפני התא. קיימת אפשרות שיש מנגנון אחר לחלוטין המייצר את הפפטידים הללו, ואותו מחפשים עתה חוקרי הטכניון. הם גם מצאו שבמקרים רבים הפפטידים אשר מוצגים על פני שטח התאים הפכו מקלים לכבדים מהר יותר מהחלבונים שמהם הם נוצרו. ההסבר לתופעה, לדעתם – הפפטידים מקורם בתחילת תהליך הייצור של החלבונים, ואז הקצב של הפיכתם מקל לכבד מהיר יותר. "זו הוכחה לכך שמקורם של הפפטידים הנשלחים לפני השטח של התאים – בחלבונים לא בשלים (חלבונים שפורקו בתהליך הייצור שלהם, אולי כחלק מבקרת האיכות התאית)", אומר פרופ' אדמון.