על הצד הטוב ביותר

 

שני הצדדים של גופנו אינם שווים: האונה השמאלית והאונה הימנית של המוח מבצעות תפקידים שונים, הלב שוכן משמאל למרכז הגוף, ועוד. כיצד נוצר חוסר הסימטריה הזה בזמן התפתחות העובר? מדעני מכון ויצמן למדע גילו, כי תאים יודעים להבחין בין ימין לשמאל באמצעות "מצפן" המסוגל להצביע לכיוון מסוים כבר ברמת התאים הבודדים.

 

קבוצת מחקר, בראשות פרופ' אלכסנדר ברשדסקי מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון, בחנה את ההתארגנות העצמית של שלד התא – מערכת סיבי חלבון אשר מחזיקים את התא בשלמותו. שלד זה משנה את צורתו בתכיפות, כאשר התא, לאחר החלוקה, נצמד לתבנית הבין-תאית. שינויים אלה משפיעים על היווצרותן של נקודות מגע, שממלאות תפקיד חשוב בתנועת התא ובתקשורת שלו עם הסביבה.

 

כדי לבחון את האופן שבו מתארגן שלד התא כאשר נוצרות נקודות מגע אלה, השתמשו ד"ר יה-האן טי, ומדענים נוספים מקבוצתו של פרופ' ברשדסקי במכון למכנו-ביולוגיה של האוניברסיטה הלאומית של סינגפור, בגישה חדשנית, שבאמצעותה הם צפו בשלד של תא בודד, ללא הפרעות של תנועת התא. המדענים גרמו לתאים להידבק ל"דיסקים" עגולים בקוטר של תא בודד, כלומר פחות מ-0.05 מילימטר. הם סימנו את סיבי האקטין, החלבון המהווה את המרכיב העיקרי של שלד התא, וצפו כיצד צמחו מיקבצים של סיבים אלה מקצוות התא לכיוון המרכז שלו, עד שנוצר דפוס המזכיר חישורי גלגל אופניים. המדענים גילו שהסימטריה של "חישורי" האקטין נשברת תמיד לאותו הכיוון, כך שכל הסיבים נוטים לאותו הצד, וגורמים לשלד התא ההולך ונבנה להסתובב נגד כיוון השעון – עד להיווצרותו של סליל.

 

כדי להסביר תהליך זה בנה פרופ׳ תום שמש, אז חוקר בתר-דוקטוריאלי במכון ויצמן למדע וכיום חוקר בטכניון, בשיתוף עם פרופ' מיכאל קוזלוב מאוניברסיטת תל-אביב, מודל מתמטי שחישב את התכונות המכניות של סיבי האקטין, ואת הכוחות שהופעלו עליהם בזמן בניית שלד התא. במחקר זה השתתפו מדענים מאוניברסיטת מישיגן ומהמכון למחקר רפואי סנפורד-ברנהם שבקליפורניה.

 

המודל ניבא בהצלחה את הדינמיקה של היווצרות שלד התא, וגילה כי הסיבוב של שלד התא נובע מהתקשרות בין שני סוגי סיבים, אשר נבנים בניצב זה לזה, כמו קורי עכביש. במהלך האינטראקציה בין שני סוגי הסיבים נוטים "חישורי הגלגל" שמאלה. ההטיה הולכת ומתעצמת כתוצאה מהשפעת הסיבים אחד על השני, כמו אבני דומינו שנופלות, ובסופו של דבר גורמת לשלד לקרוס לצורת סליל.

 

אך מדוע השלד מסתובב תמיד לאותו הכיוון? המודל הראה, כי היות שכל סיב אקטין הוא בעל צורת סליל ימני אשר קצהו מוחזק במקום, הוא אמור להסתובב סביב הציר שלו בזמן ששלד התא 

מתארגן – בדיוק כפי שקרה בניסוי. כך, חוסר הסימטריה של חלבון בודד מתורגם לחוסר הסימטריה בהתנהגות התא כולו. ממצאים אלה עשויים לעזור – בעתיד – בפיתוח הנדסת רקמות וריפוי פצעים.