חשיפת הדינמיקה של חלבונים

כשד"ר רינה רוזנצויג הצטרפה אל מכון ויצמן בשיא הקיץ, היה בזה מן הצדק הפואטי, היות שמחקרה נסב סביב "שפרוני עקת חום" (heat shock chaperones) חלבונים המסייעים לתאים להתאושש מהשפעתם ההרסנית של תנאי דחק .(stress) היא הגיעה לכאן מקנדה, לאחר שש שנות בתר-דוקטורט באוניברסיטת טורונטו.

עבודתה של ד"ר רוזנצויג מתרכזת בשפרונים (ביחיד: שַׁפֵּרוֹן, חלבון סוכך, מהמילה האנגלית "מלווה") המעורבים בפירוק אגרגציות של חלבונים - תופעה ביולוגית של הצטברות חלבונים כתוצאה מקיפול שגוי. בבני אדם, אגרגציה של חלבונים מתבטאת במחלות נוירו-דגנרטיביות כגון פרקינסון, אלצהיימר וניוון שרירים.

"בשמרים, בחיידקים ובצמחים ניתן למצוא שפרונים שמצליחים לתקן תהליך של אגרגציה על ידי פרימה של צברי חלבון ושחרור של חלבונים מתפקדים", היא אומרת. "בתאים של יונקים, לעומת זאת, המערך הזה התחלף בסט אחר של שפרונים מולקולריים".

ד"ר רוזנצויג, מהמחלקה לביולוגיה מבנית, משתמשת בספקטרוסקופיה של תהודה מגנטית גרעינית (NMR) – כלי מחקרי העושה שימוש בסחרור מגנטי של גרעין התא כדי לגלות תכונות כימיות ודינמיות של חלבונים. על ידי שילוב של תצפיות NMR בשדה אולטרה-גבוה עם טכניקות אנליזה ביופיסיקליות וביוכימיות, היא מקווה לשפוך אור על המבנה והתנועה של פעולת תיקון האגריגציה. זאת, תוך בחינה מכניסטית וכן תוך אפיון של יחסי הגומלין של מערכת זו עם גורמים רגולטוריים, רכיבים קושרים וסוּבְּסְטְרָטים. הנתונים שייאספו ממחקרים בסיסיים אלה, עשויים בסופו של דבר להוביל לגילויים של טיפולים במחלות נוירו-דגנרטיביות, אשר ינצלו את היכולות הטבעיות של חלבונים לתקן תהליכי אגרגציה מזיקים.

לדבריה, היא שמחה לקבל גישה למתקנים של מכון ויצמן, כולל הספקטרומטר NMR בעוצמת MHz 1000, שזה עתה נרכש, ואשר ניתן למצוא כמותו רק בעוד שני מרכזי מחקר בעולם.

"התאים שלנו מכילים חלבונים בעלי הפוטנציאל להילחם נגד ההשלכות ההרסניות של אגרגציה של חלבונים, אך המנגנון באמצעותו הם פועלים אינו מובן לנו היטב", היא אומרת. "בעזרת NMR  מתקדם, אנחנו יכולים לאסוף מידע מבני על השפרונים הללו, לעקוב בזמן אמת אחר האופן שבו המבנים שלהם משתנים בתהליך פרימת האגרגציה, ואז להשוות את המכניזמים שלהם עם מערכות מובנות יותר, שאינן של יונקים. כך, אנו חותרים לשפר באופן משמעותי את הבנתנו של תהליך פירוק אגרגטי-חלבונים אנושיים, בתקווה לאפשר מציאת גישות חדשות ומשופרות למחקר קליני של מניעה וטיפול.

 

Dr. Rosenzweig is supported by the Benoziyo Fund for the Advancement of Science, the Blythe Brenden-Mann New Scientist Fund, the Azrieli Foundation, and the Estate of David Turner.

 

ד"ר רינה רוזנצויג