בלי לחץ

חוקרי הטכניון גילו כי הפְּרוֹטֵאָזוֹם – המנגנון אשר מפרק חלבונים פגועים – "יוצא להפסקה" עד שהעקה החמצונית חולפת, כך פורסם בכתב העת Cell Reports. המחקר נערך כחלק מעבודת הדוקטורט של נורית לבנת־לבנון, בהנחיית פרופ' מיכאל גליקמן מהפקולטה לביולוגיה, ובהשתתפות מנהלת המעבדה נעה רייס וחוקרים מאוניברסיטת קלן בגרמניה.

"התאים שלנו חשופים לנזקים, בהם נזקי חמצון בתהליך הנשימה", מסביר פרופ' גליקמן. "מולקולות חמצן פעילות ('רדיקלים חופשיים') תוקפות את החומרים בגוף, כולל את הלבונים. החלבונים הפגומים צריכים להיות מסולקים במהירות, שאם לא כן הם יצטברו ויגרמו לנזק ארוך טווח".

על סילוק החלבונים הפגומים אחראית "מכונה ביולוגית", הפרוטאזום. היא מסלקת אותם על ידי פירוקם. הפרדוקס הוא שגם הפרוטאזום עצמו בנוי מחלבונים, וחוקרי הטכניון שאלו את עצמם כיצד המכונה עצמה מתחמקת מהנזק, או לחלופין – כיצד היא ממשיכה לעבוד לאחר שכבר ניזוקה?

החוקרים גילו כי כאשר הם יוצרים מוטציה בתא הפוגעת בתפקוד המיטוכונדריון, יש פגיעה גם במבנה ובתפקוד הפרוטאזום
צילום: שאטרסטוק

כמו סופת חול

המחקר התחיל בגילויים של החוקרים כי כאשר הם יוצרים מוטציה בתא הפוגעת בתפקוד המיטוכונדריון, יש פגיעה גם במבנה ובתפקוד הפרוטאזום. המיטוכונדריון הוא אברון בתא האחראי על תהליך הנשימה החמצונית, וידוע כי פגיעה בו גורמת לעלייה בכמות מולקולות החמצן הפעילות.

החוקרים רצו לבדוק אם הפגיעה בפרוטאזום היא תוצאה אקראית של נזק לחלבונים המרכיבים את הפרוטאזום, ומכאן ההרס שלו – או אולי זו הדרך של התא להגן על הפרוטאזום וכך למנוע נזק גדול יותר שעלול לגרום למות התא. כדי לענות על השאלה הזו בדקו החוקרים האם הנזק שנגרם לפרוטאזום הוא הפיך. פירושו של נזק הפיך הוא שעם היעלמות מצב העקה, יכול הפרוטאזום לחזור לתפקודו התקין. הוספה של חומרים מחמצנים לפרוטאזום, וכן הוספה לסירוגין של חומרים אנטי מחמצנים, אפשרה לחוקרים להגיע למסקנתם. "גילינו שהפרוטאזום מפסיק לעבוד ארעית בשעת עקה (בניסויים שלנו – עד שלוש שעות)", אומר פרופ' גליקמן. "בדרך זו הוא מקטין את הנזק, שכן אם הוא ימשיך לעבוד כשהוא עצמו פגוע – הוא לא ימחזר היטב את החלבונים וכך ייגרם נזק מצטבר או בלתי צפוי לגוף. לאחר הפסקת העבודה – יש סיכוי טוב שהנזק החמצוני חלף בינתיים".

חוקרי הטכניון משווים את הגילוי המפתיע לאדם הנקלע לסופת חול. הוא עוצם את עיניו עד שהסופה חולפת ובכך מונע נזק. "כהוכחה ליעילות הרבה של התופעה, גם לאחר נזק חריף ביותר (האמור להרוג תאים), הפרוטאזום חזר לעבודה תקינה, כל עוד הנזק היה זמני", הם מדגישים.