גריז

 

גריז הוא חומר חיוני שמבטיח נסיעה חלקה, אבל יותר מדי ממנו, ובמקום הלא נכון, עלול לגרום להחלקה מהמסלול. העיקרון הזה נכון גם כשמדובר במנועים מולקולריים המסיעים מטענים שונים בתא החי. כך גילו פרופ' אורלי ריינר ותלמידת המחקר ענת שמואלי מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע.

 

אחד המנועים הכבדים הפועלים בתאים חיים הוא חלבון הקרוי דיינין. מנוע חלבוני זה נוסע הלוך ושוב לאורך "מסילות" שמהוות חלק מהשלד התאי, הקרויות מיקרוטובולות. בנסיעות אלה הוא מוביל מטענים שונים - החל באברונים תוך-תאיים שונים, וכלה בחלקי חילוף של מיקרוטובולות. מסלולי המיקרוטובולות הארוכים ביותר בגוף מתוחים לאורך שלוחות תאי העצב (אקסונים), ונראה שתקלות בשינוע המטענים במסלולים אלה עלולות לגרום להפרעות נוירולוגיות. דוגמא קיצונית להפרעות כאלה היא "תסמונת המוח החלק" (lissencephaly), שבה תאי עצב עובריים אינם מצליחים לעבור ממקום למקום במשך התפתחות המוח בגלל מערכת הסעה פנימית לקויה. בנוסף, ייתכן ששיבוש התובלה לאורך מסלולי המיקרוטובולות בתאי עצב קשור למספר מחלות ניווניות נוספות, כגון מחלת לו גריג (ALS), מחלת אלצהיימר ופרקינסון.

 

פרופ' ריינר וענת שמואלי, יחד עם ד"ר תמר ספיר ותלמידת המחקר מיכל סגל, גם הן ממכון ויצמן למדע, ובשיתוף עם מדענים מהמכון הלאומי למדעים פיסיולוגיים שבאוקזאקי, יפן, חקרו את מנגנוני הבקרה של פעילות מנועי הדיינין בתאי העצב. הם מצאו, שמולקולה של חומצה שומנית מסוימת, המתפקדת כמעין "גריז", נקשרת למולקולה אחרת שנמצאת במבנה הדיינין. אבל גירוז הגלגלים, במקרה הזה, מאט את התהליך. החומצה השומנית והמולקולה שאליה היא נקשרת ממוקמות בין הדיינין לבין מסלול המיקרוטובולות, ומקשות על יכולתו של המנוע המולקולרי לנוע לאורך המסלול.

 

האם תוספת החומצה השומנית גורמת להאטה משמעותית של תנועת המנוע? כמה זמן נמשכת השפעתה? המדעניות גילו, שמנגנון הקישור והפירוק של מולקולת ה"גריז" אל החלבון פועל במהירות יחסית, ולכן הוא יכול לבקר את היקף התובלה לאורך מסלולי המיקרוטובולות. כיצד מולקולת החומצה השומנית נקשרת לדיינין? המדעניות זיהו מספר אנזימים שהיו מועמדים לתפקיד ה"שדכן". לאחר תהליכי ברירה שונים צומצמה רשימת החשודים לשלושה חשודים עיקריים, שהם אנזימים פעילים מאוד.

 

אבל מה קורה כאשר יש תקלה בתהליך החיבור של החומצה השומנית למנוע? כדי לענות על השאלה הזאת השתמשו המדעניות במספר טכניקות מחקר, לרבות הנדסה גנטית שאיפשרה להן להוסיף או להסיר חומצות שומניות, או להפחית את פעילותן. כך גילו שכמות לא נכונה של "גריז" מאיטה מאוד תובלת המטענים לאורך קווי המיקרוטובולות, ולעיתים אפילו עוצרת אותה. בניסוי אחד צפו המדעניות בהגירת תאי עצב עובריים, והישוו בין אלה שבהם האנזימים האחראיים לחיבור החומצה השומנית למנוע המולקולרי היו תקינים, לבין אחרים שבהם חלק מהתהליך השתבש. התברר, שרמות גבוהות של חומצות שומניות עיכבו את הגירת תאי העצב לשכבות החיצוניות של המוח. אבל, להפתעתן, הן ראו שגם הסרת חומצות שומניות ממנועי הדיינין גרמה לתופעה דומה. "יותר מדי ופחות מדי - שניהם מזיקים", אומרת פרופ' ריינר. "החומצה השומנית מבקרת את מערכת הדיינין, וסוד ההצלחה והתקינות הוא האיזון".

 

ממצא זה עשוי לסייע בהבנה טובה יותר של מחלות נוירולוגיות שונות. פרופ' ריינר: "אנו חושבים שלמחלות מסוימות עשויים להיות שני גורמים: ייצור יתר או ייצור חסר של האנזימים האחראיים לחיבור החומצה השומנית. תובנה זו מציבה למעשה מטרות חדשות שאליהן ייתכן שאפשר יהיה, בעתיד, לכוון תרופות מתקדמות לטיפול במחלות ניווניות של מערכת העצבים המרכזית".