מגזין הטכניון | סתיו 2024

בוצת המחקר של ד”ר אילה שיבר מהפקולטה לביולוגיה גילתה מנגנוני הגנה על תהליכי ייצור חלבונים בתא החיוניים לתפקוד פיזיולוגי תקין ולמניעת מחלות נוירודגנרטיביות. מרבית החלבונים בתאי הגוף פועלים יחדיו במבנים מורכבים הנקראים קומפלקסים. כאשר היווצרות הקומפלקסים נפגמת עלולות להתפתח מחלות שונות ובהן מחלות ניווניות כגון אלצהיימר ופרקינסון. חוקרי הטכניון השתמשו בשיטות חדשניות כדי “לתפוס” את החלבונים בתא עוד במהלך היווצרותם. זאת משום שבשלב זה - התרגום על ידי הריבוזום - החלבונים פגיעים במיוחד. הריבוזומים בתאים נסרקו על ידי - שיטה המאפשרת ריצוף Ribosome Profiling שאותו מתרגם הריבוזום ברזולוציית mRNA של ה- הקודון הבודד, יחד עם אנליזה של החלבונים הנוצרים בשיטות מיקרוסקופיה ופרוטאומיקה מתקדמות. החוקרים שילבו במחקר סימולציות של תהליך קיפול החלבונים ושל יצירת אינטראקציות עם חלבונים אחרים ליצירת קומפלקסים ברמת ). כך הם Molecular Dynamics האטום הבודד ( גילו מנגנון המגן על חלבונים מפני קיפול שגוי תוך כדי ייצורם. החוקרים מצאו שתהליך הקיפול והיצירה של קומפלקס החלבונים כולו תלוי רק בכמה חומצות אמינו בודדות. אפיון של החומצות האלה הראה כי הן יכולות ליצור אינטראקציות יציבות ביותר 23 חוקרי הפקולטה לביולוגיה גילו מנגנונים חדשים המשפיעים על היווצרות מחלות נוירודגנרטיביות תקווה חדשה ולשמש עוגן להתחלת תהליך ההתרכבות לקומפלקס-חלבונים תפקודי בתא. החוקרים גילו כי תהליך זה קורה תוך כדי ייצור החלבון. עוד התגלה כי אם מפריעים לתהליך החיבור על הריבוזום, וחומצות האמינו הללו נשארות לבדן, הן פוגעות ביציבות החלבון וגורמות לקיפול לקוי שלו. החוקרים מצאו כי המנגנון שמור אבולוציוניות כך שמוטציות בחומצות אמינו שמשמשות כעוגן להתחלת אינטראקציית חלבון-חלבון על הריבוזום נמצאו במחלות התפתחותיות וניווניות שונות. על סמך התוצאות פיתחו החוקרים מודל לחיזוי של עוגנים חיוניים כאלה, הנדרשים ליצירת רשתות אינטראקציה בתאים ולהגנה על תהליכי ייצור חלבוני התא. מודל זה יכול לשמש בסיס לעיצוב חלבונים חדשים. יתרה מזו, על ידי התמקדות באירועים מוקדמים המתרחשים תוך כדי יצירת החלבונים, החוקרים גילו מטרות שיאפשרו פיתוח של טיפולים מונעים למחלות נוירודגנרטיביות. את המחקר, בהנחיית ד”ר אילה שיבר, הובילו הסטודנט יוהאנס ונציאן עם ד”ר חגית בר-יוסף והסטודנטית הילה בן-אריה זילברמן ממעבדת שיבר, בשיתוף עם מעבדתו של פרופ’ עודד קלייפלד מהפקולטה לביולוגיה, הסטודנטית נעם כהן ממעבדת קלייפלד, ד”ר פביאן גלזר מהמרכז TCSB- לביולוגיה מבנית-חישובית בטכניון ( ) ופרופ’ חואן פרננדז רציו מספרד. המאמר THHI Nature בנושא התפרסם בכתב העת היוקרתי . Communications ק https://www.nature.com/articles/s41467-024-46881-w למאמר: