משלוח תרופות ומוצרי בית מרקחת עד הבית

  חיפוש פריטים

מעברי שומנים במיוכונדריה של התאים - מחקר חדיש

 
המיטוכונדריה, "בית החרושת לאנרגיה" של התא, והרשתית האנדופלסמתית – בה מייצרים שומנים ומכינים חלבונים לקראת הפרשתם אל מחוץ לתא. שני אברונים ענקיים אלה, התופסים קרוב לשליש מנפח התא, נצמדים זה לזה בחוזקה באמצעות "חלבוני ריץ'-רץ'". נקודת המגע מיועדת בעיקר להעברת מולקולות שומן, הנוצרות ברשתית האנדופלסמתית, לתוך המיטוכונדריה, שם הן משמשות ליצירת הקרום. המדענים הניחו אז, כי פגיעה בחלבוני הריץ'-רץ' תצמצם את כניסתם של שומנים למיטוכונדריה ואף תמנע זאת. אולם בפועל, להפתעתם, לפגיעה בהם לא הייתה כל השפעה. מסקנתם הייתה, ששומנים נכנסים למיטוכונדריה בדרך נוספת, לא ידועה.
 הנחת המוצא הייתה, שקיימות שתי דרכים לכניסת שומנים למיטוכונדריה, וכי במקרה שייגרם נזק למעבר הלא-מוּכר, תגביר נקודת המעבר המוּכרת את יעילות מעבר החומרים. אפשר לדַמות זאת לבעיה מתמטית בסיסית: אם בריכה מתמלאת באמצעות שני ברזים שמזרימים אליה כמות שווה של מים, וברז אחד נסגר, הרי שכדי שהבריכה תמשיך להתמלא באותו קצב, על הברז השני להכפיל את תפוקתו. כדי למצוא את ה"ברז" הנוסף, כלומר את החלבון האחראי על המעבר הלא-מוכר, פגעו המדענים בכל אחד מ-6,200 החלבונים המצויים בתא שמר, וחיפשו את הפגיעה הגורמת להכפלה בכמות נקודות המעבר המוכרות – אשר סומנו באמצעות סמן פלואורסצנטי.
 הניסוי, שנעשה באמצעות מערכת רובוטית המאפשרת לבצע בדיקה רחבת-היקף מסוג זה באופן אוטומטי, גילה ארבעה חלבונים שפגיעה בהם הובילה להכפלת נקודות המגע המוּכרות. בדיקת המיקומים של החלבונים בתא גילתה, כי אחד מהם אכן נמצא בגבול המיטוכונדריה, במיקומים מיוחדים, בהם הוא נושק גם לגבול של אברון תאי אחר – הווקואלה. אברון זה (שבבני אדם קרוי "ליזוזום") הוא "מפעל המיחזור" התאי, ולכן הוא מכיל כמויות גדולות של מולקולות שומן. אם כן, מקורותיהם של שני נתיבי המעבר של שומנים למיטוכונדריה מצויים במקום בו נוצרים השומנים, ובמקום בו הם עוברים מיחזור לשימוש נוסף.
המחקר שהתפרסם באחרונה בכתב-העת Developmental Cell, מגלה נקודת גבול חדשה בין "מדינות" שלא היה ידוע כי הן חולקות גבול משותף – המיטוכונדריה והווקואלה. ד"ר שולדינר מסבירה כיצד הצליחה נקודת המעבר, שקיבלה את השםvCLAMP, לחמוק עד כה מעיני מדענים: "בתאים רגילים יש כמות מועטה מאוד של נקודות מעבר כאלה, ולכן קל להחמיץ אותן. אך כאשר אחד מנתיבי המעבר נפגע, הנתיב השני 'מתנפח', כמות נקודות המעבר גדלה, וקל להבחין בהן באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. בנוסף לנקודות המעבר עצמן אפשר לראות במקרה זה מעין 'צֶבֶר אברונים' לא שגרתי, שבמרכזו מיטוכונדריה המוקפת בווקואלות".
 
המחקר תורם מידע חדש ביחס למראה התאים ותיפקודם. בנוסף, עדויות לקיומן של נקודות vCLAMP נמצאו גם בבני-אדם; כלומר, מדובר בתופעה שמורה אבולוציונית, שיש לה חשיבות גם בתאים אנושיים. במעבדתה של ד"ר שולדינר אפשר יהיה לחקור אותה לעומק ולעמוד על חשיבותה.
 
במחקר השתתפו פרופ' טוני פוטרמן מהמחלקה לכימיה ביולוגית, ותלמידת המחקר מקבוצתו, עדן רוזנפלד-גור; ד"ר ורה שינדר מהמחלקה למיקרוסקופיית אלקטרונים; וד"ר תמר גייגר מהפקולטה לרפואה על-שם סאקלר באוניברסיטת תל אביב.

 המיטוכונדריה הינו אברון קטן ומיוחד אשר תפקידו העיקרי והחשוב ביותר הינו הפקת אנרגיה. המיטוכנדריה מייצרת ATP - מטבע האנרגיה של התא, על ידי ניצול מפל ריכוזים כימי.  הסרטון שלפנינו מציג את המיטוכונדריה בצורה מרהיבה. לאלו שאינם מכירים את תהליך הפקת האנרגיה במיטוכנדריה מומלץ לצפות קודם בסרטונים שרשרת מעבר אלקטרונים – הכח המייצר אנרגיה בגופנומפלי ריכוזים כמקור אנרגיה ו ATP סינתאז – המנוע המולקולרי המושלם בהם מוסבר תהליך הפקת ה-ATP במיטוכונדריה לפרטיו. מעבר לתהליך הפקת ה-ATP, ניתן לראות בסרטון גם תהליכים תאיים אחרים. נסו לזהות את התהליכים השונים המופיעים בסירטון הבא.
אחד הדברים אשר מייחדים את המיטוכונדריה, הינו המטען הגנטי שלה. בניגוד לשאר האברונים בתא (למעט הכלורופלסט בצמח), למיטוכונדריה יש מטען גנטי משלה (כפי שניתן לראות בסרטון), והיא עוברת חלוקה במקביל לתא. המטען הגנטי המיטוכנדריאלי הינו שריד ליצור חד תאי קדום אשר ככל הנראה פיתח יחסי סימביוזה עם תא אאוקריוטי קדום. יחסי הגומלין הללו נתנו הגנה ומזון לחיידק המיטוכנדריאלי וכמות גדולה של אנרגיה זמינה לתא האאוקריוטי. את תוצאות שיתוף הפעולה הזה אנו רואים כיום בכל התאים האאוקריוטים בטבע. אמנם המיטוכונדריה כבר איננה אורגניזם המתפקד בזכות עצמו ומקבלת חלק מהחלבונים מהתא (כפי שניתן לראות בסרטון), אך מצד שני לא ניתן לומר כי היא אברון כשאר האברונים. מאפיין מעניין נוסף הוא שהמטען הגנטי המיטוכונדריאלי עובר בתורשה אימהית בלבד, וזאת משום שהזרע, בשל גודלו, מכיל הרבה פחות מיטוכונדריה מביצית (פי 1000), מעבר לכך רוב המיטוכונדריה בזרע מרוכזות בבסיס השוטון, אשר נשאר בחוץ בעת ההפריה, ואם זה לא מספיק הDNA המיטוכונדריאלי הזכרי מסומן ומפורק בביצית המופרית.
חומרי הגלם המשמשים את המיטוכנדריה ליצירת ATP הינם תוצרי לוואי של מעגל קרבס (מעגל החומצה הציטריט) ותהליך הגליקוליזה. אותם חומרי גלם הינם למעשה חומרים מחזרים אשר מוסרים אלקטרונים לשרשרת מעבר האלקטרונים ויחד עם זאת מועברים יוני מימן (פרוטונים) מצד אחד של הממברנה לצידה השני. מפל ריכוזי יוני המימן שנוצר כתוצאה מכך משמש ככח מניע לאנזים היוצר את ה-ATP - הATP synthase. למידע נוסף אתם מוזמנים לצפות בסרטונים שרשרת מעבר אלקטרונים – הכח המייצר אנרגיה בגופנו, מפלי ריכוזים כמקור אנרגיה ו ATP סינתאז – המנוע המולקולרי המושלם.

מאת: ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע