מגזין הטכניון | סתיו 2017

מחקר ופיתוח 28 מ Nature אמר שהתפרסם בכתב העת שופך אור על תפקודם של Microbiology וירוסים התוקפים חיידקים ימיים ורותמים את תהליך הפוטוסינתזה לטובתם. את המחקר ערכה ד”ר סבטלנה פרידמן בהנחיית פרופ’ עודד בז’ה ופרופ’ דבי לינדל מהפקולטה לביולוגיה. חיידקיםכחוליים ימייםאחראיםלחלק ניכר מהפוטוסינתזה על פני כדור הארץ. בתהליך הפוטוסינתזה, המוכר לנו מעולם הצומח, אנרגיית השמש נקלטת ומנוצלת להמרה של מים ופחמן דו-חמצני לחומר אורגני ולחמצן. פירוש הדבר שהחיידקים הכחוליים (ציאנובקטריה) הם מרכיב חשוב במארג המזון בים ובשחרור חמצן לאטמוספרה. דיווחה קבוצת חוקרים בראשות פרופ’ 2009 כבר בשנת עודד בז’ה מהפקולטה לביולוגיה בטכניון על קיומם )1# של גנים פוטוסינתטיים מסוימים (ממערכת האור בווירוסים התוקפים ציאנובקטריה. התגלית התבססה על אלגוריתמים לניתוח גנומי של אוכלוסיות גדולות של מיקרואורגניזמים ללא הצורך לגדלם במעבדה (מטאגנומיקה). בעקבות הפרסום צצו השערות רבות בנוגע לתפקידם של גנים פוטוסינתטיים אלה בתהליך ההדבקה ולתועלת שהווירוס מפיק מהם. כדי לבחון את ההשערות נדרש תהליך הכולל את בידודו של הווירוס ואת חקירתו במעבדה, וכך נעשה במחקר הנוכחי. החוקרת ד”ר סבטלנה פרידמן התמקדה בבידודו של וירוס המכיל את מערך הגנים הפוטוסינתטיים האמורים מתוך דגימת מי ים שמקורה במרכז האוקיינוס השקט. היא גילתה כי החלבונים הפוטוסינתטיים המקודדים על ידי הווירוס נכנסים לקרומי התא (ממברנות) של החיידקים המותקפים ומשתתפים בתהליך הפוטוסינתטי. בתום תהליך ההדבקה מתפוצץ החיידק הנגוע ומת. מדוע אפוא נושא הווירוס גנים חיוניים לחיידק אם החיידק ממילא עומד למות? החוקרים מעריכים כי התשובה היא שעבוד עד מוות. לאחר ההדבקה מושתקים חלק ניכר מן התפקודים הביולוגיים של החיידק והוא הופך ל”מפעל לייצור וירוסים”. החלבונים הפוטוסינתטיים הוויראליים מבוטאים בחיידק במהלך ההדבקה, משתתפים בתהליך הפוטוסינתטי ואף משנים אותו. למעשה, הווירוס משעבד את החיידק ומנצל אותו ליצירת העתקים נוספים של הווירוס בתא החיידקי. המחקר נערך בידי צוות בינלאומי מישראל, ארצות הברית, ספרד וצרפת ומומן על ידי המועצה האירופית למחקר, הקרן הישראלית למדע, המרכז הבין-תחומי למדעי החיים וההנדסה ע”ש לורי לוקיי בטכניון ומכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה. לדברי פרופ’ בז’ה, “המחקר מותיר שאלות פתוחות רבות, למשל מה תרומתו של מנגנון זה למחזור הפחמן בטבע וכמה מהפוטוסינתזה החיידקית בסביבה הימית מבוצעת על ידי החלבונים הוויראליים.” האור על הקרב האפל https://www.nature.com/articles/s41564-017-0002-9 למאמר: פרופ’ עודד בז׳ה פרופ’ דבי לינדל ד״ר סבטלנה פרידמן