איך תאים מגנים על עצמם מפני מחלות ניווניות

עד לאחרונה חשבו שברגע שנוצרים עמילואידים, אין דרך חזרה. אולם מתברר כי שיתוף פעולה בין שתי משפחות חלבונים יכול למעשה להמיס עמילואידים, ומאפשר לתאים לחזור למצב בריא.

בשני מאמרים אחרונים, גב אל גב, ד"ר רינה רוזנצוויג מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע, יחד עם חוקרים מאוניברסיטת היידלברג (ZMBH) והמרכז לחקר הסרטן הגרמני (DKFZ), גילו את המנגנון על ידי ששתי משפחות החלבון הללו - המכונות מלפפות Hsp70 ו- Hsp40 - מפרקות את העמילואידים. פעולה זו משתלבת עם המשימה הכללית של המלווים בתא, והיא לשמור על חלבונים אחרים בתור.

במאמר הראשון, ד"ר אן וונטינק, מקבוצת פרופ 'ברנד בוקאו ב- ZMBH, מצאה כי המפתח להמסת סיבי עמילואיד הוא השגת הצטברות צפופה של מלפפות Hsp70 במקום אחד. ברגע שהן, מולקולות Hsp70 נצמדות לחלבונים בודדים בעמילואיד ומושכות אליהן עד שהן משוחררות.

בעיתון השני, ד"ר. עופרה פאוסט ומיטל אבייב-אברהם מקבוצת רוזנצוויג גילו מנגנון רגולציה ייחודי המאפשר למשפחת המלווה השנייה, Hsp40, לייצר את אשכולות ה- Hsp70 הנדרשים לפירוק סיבי העמילואיד.

עד לאחרונה חשבו שברגע שנוצרים עמילואידים אין דרך חזרה

על ידי שימוש במתודולוגיות ספקטרוסקופיות של תהודה מגנטית גרעינית ומכשירים מתקדמים במכון קלור של מכון ויצמן להדמיית תהודה מגנטית גבוהה וספקטרוסקופיה, הצליחו מדעני ויצמן להשיג את המבנה של בן ספציפי אחד ממשפחת Hsp40, המכונה DnaJB1. מלווה זה נקשר לסיבי העמילואיד ומסייע ל- Hsp70 בהמסתם.

ניתוח מבנהו העלה כי DnaJB1 מסוגל באופן ייחודי לבצע משימה זו מכיוון שהוא משמש כמתג דו-שלבי מסוג לא ידוע בעבר.

המדענים גילו כי DnaJB1 מכיל מבנה סלילי ייחודי החוסם באופן זמני את אתר הכריכה עבור מלפפות Hsp70. כאשר מולקולות Hsp70 מתקרבות, בהתחלה הן מתחברות ל- DnaJB1 עם האזור המופרע שלהם, שהחוקרים כינו "זנב". פעולת הצמדה זו משחררת את הבלוק הסלילי ומאפשר ל- Hsp70 להתחבר לאתר הקישור הנכון שלה ב- DnaJB1, שם הוא הופעל ומפעיל את סיבי העמילואיד זה מזה. לאחר מכן DnaJB1 משחרר את ה- Hsp70 ומפעיל מחדש את המנעול עבור השאנפרון הבא, ומשחרר את עצמו כדי לרתום Hsp70s אחרים ולהפעיל אותם באותה נקודה על סיב העמילואיד. פעולה חוזרת זו יוצרת מקבץ מלווים גדולים מספיק כדי להמיס את העמילואידים.

גילוי הפרטים המולקולריים הללו מעלה את האפשרות שהתקדמות של מחלות ניווניות עשויה להיות קשורה, בין היתר, לשיבוש מנגנון הרגולציה הייחודי הדו-שלבי הזה - וזה מצידו פותח אפיק מחקר שלא נחקר בעבר. נגד ניוון עצבי. יתר על כן, ממצאי המחקר עשויים לשפוך אור חדש על תהליכים תאיים חיוניים אחרים, מכיוון שהמדענים צופים כי מבנים סליליים פעילים דומים עשויים להתקיים במלונות Hsp40 נוספים.

המשתתפים במחקר זה כללו חברי הקבוצה של רוזנצוויג במחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן, חברי הקבוצה של ברנד בוקאו באוניברסיטת היידלברג, וד"ר ניר לונדון, מהמחלקה לכימיה אורגנית של ויצמן. 

המחקר של ד"ר רינה רוזנצוויג נתמך על ידי קרן אביש פרנקל לקידום מדעי החיים; קרן המדענים החדשה של בליית ברנדן-מן; ומועצת המחקר האירופית.