אוכל את עצמו

צבירת רהיטים ומכשירים שבורים בתוך הבית עלולה לגרום לצפיפות, לחץ ושיבוש של אורחות החיים. אם לא ניפטר מהם, החיים בבית יהפכו לבלתי-נסבלים. בתא החי, שמשאביו מוגבלים, חשוב לא רק לסלק את המרכיבים הישנים והמקולקלים, אלא גם למחזר אותם לשימוש חוזר.

"למזלנו", אומר פרופ' זבולון אלעזר מהמחלקה לביולוגיה כימית במכון ויצמן למדע, "מדענים רבים מתחילים להבין את החשיבות הטמונה בסוג מסוים של פעילות מיחזור בתא, הקרויה 'אוטו-פאגיה' (ביוונית: 'אוכל את עצמו')".

התהליך הזה נחוץ לכל הפעילויות המתבצעות בתאי הגוף, מגדילה ועד מניעת סרטן. תקלות במנגנון האוטו-פאגיה עלולות לתרום למחלות כמו פרקינסון, מחלות מעי דלקתיות ועוד.

תחזוקה יום-יומית

האוטו-פאגיה נכנסת לפעולה בתקופות של מחסור, כדי לפרק את המרכיבים הנחוצים פחות, ובכך לחזק את התיפקודים העיקריים, אבל היא ממלאת תפקיד חשוב גם בתחזוקה היום-יומית של התא. המרכיבים המיועדים למיחזור מובלים לפירוק באברון מיוחד הקרוי אוטו-פגוזום, שהוא מעין מדור קטן ונפרד, עטוף בקרום כפול.

בתא החי, אפילו ציוד המיחזור לא נותר חסר שימוש ומעש: האוטו-פגוזום מתפרק ונבנה מחדש בהתאם לצורך. חלקי קרום קטנים מתחברים ויוצרים קרום ייחודי הקרוי פגופור. בתהליך החיבור מתרחב הפגופור ויוצר צורת כוס. הכוס עוטפת בהדרגה את החומר למיחזור, ובסופו של דבר נסגרת מסביבו באופן הרמטי.

פרופ' אלעזר ותלמידי המחקר הילה וידברג ותומר שפילקה חוקרים את "הברגים והאומים" המחברים את האוטו-פגוזום. במחקר שהתפרסם לאחרונה בכתבי-העת המדעיים EMBO Journal ו-Developmental Cell, הם תיארו כיצד חשפו את פעילותם של שני חלבונים שמתמזגים זה עם זה ומחברים את החלקים של קרום האוטו-פגוזום.

לשני החלבונים אלה, הידועים בשמות LC3B ו-GATE-16 (חלבון ה-GATE-16 התגלה בראשונה לפני מספר שנים, במעבדתו של פרופ' אלעזר), יש תכונות דומות לחלבונים אחרים בתא - ובמיוחד ליוביקוויטין, מעין תווית קטנה המוצמדת לחלבונים מסוימים כדי לסמן אותם כמועמדים לפירוק.

פאזל של חלבונים

למרות דמיונם ליוביקוויטין, החלבונים LC3B ו-GATE-16 מתחברים דווקא לליפידים - המולקולות השומניות היוצרות את קרומי התאים - ולא לחלבונים אחרים, והקשרים הכימיים שהם יוצרים איתם חזקים במיוחד (קשרים קוולנטיים). המדענים גילו כי שני החלבונים האלה הכרחיים לבניית האוטו-פגוזום: כשהם חסמו אותם בזה אחר זה, תהליך הרכבת האוטו-פגוזום לא הושלם כראוי.

לאחר שהם תופסים קצה של פגופור, מדביקים האתרים הפעילים של שני החלבונים האלה את קצוות הקרומים זה לזה. החלקים ממשיכים להתאסף כדי ליצור את קיר האוטו-פגוזום, ותוך כדי התהליך מתחברים הקרומים כדי ליצור מבנה אחיד בעל קיר כפול.

החוקרים גילו, כי האתרים הפעילים של ה-LC3B וה-GATE-16 נוקטים אופני פעולה שונים, דבר שמסביר אולי מדוע התא זקוק לשניהם. המדענים סבורים, כי אחד החלבונים תורם להרחבת הפגופור, וייתכן שהשני מתפקד גם כ"בריח" אשר סוגר את הקרום כשהוא מגיע לגודל הדרוש.

"במחקר זה התגלה לראשונה סוג חדש של מנגנון לחיבור קרומים בתאי יונקים", אומר פרופ' אלעזר. "ההבנה שלנו בנוגע לתפקיד המיוחד שממלא מנגנון האוטו-פאגיה כמעט בכל תהליך ביולוגי גדלה והולכת ככל שאנו מוסיפים לחקור אותו. לכן, חשוב לנו להבין כיצד בדיוק פועל מנגנון זה".

המאמר התפרסם במגזין מכון ויצמן למדע.