כשהצ'ייסר נתקע בפקק

עצם הידיעה היכן אדם מבלה את זמנו יכולה ללמד עליו רבות. חוקרים במכון ויצמן למדע השתמשו ברעיון זה כדי לחקור חלק מסוים של הגנום האנושי - גנים שאינם מקודדים חלבונים אלא משועתקים למולקולות בקרה, הקרויות מולקולות אר-אן-אי ארוכות לא-מקודדות (long non-coding RNA או בקיצור lncRNA). מעט מאוד ידוע על תפקידם של אלפי מקטעים אלה הפזורים לאורך הגנום האנושי, אך מדעני המכון שיערו כי מיקומם יכול לספק קצה חוט: מכיוון שה-lncRNA נוטים להימצא באזורי די-אן-אי המעורבים בבקרה על ייצור חלבונים, החוקרים הניחו כי גם הם לוקחים חלק בפיקוח על מפעל ייצור זה.

חלקים שונים של הגן צ'ייסר (נקודות המסומנות בחצים) מתבטאים בעיקר בגרעין התא של עובר עכבר (מסומן בכחול). עובדה זו תומכת בהשערה כי הצ'ייסר מעורב בבקרה על פעילות גנים(צילום: מסע הקסם המדעי, מכון ויצמן)

במחקר שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Communications, התמקדו ד"ר איגור אוליצקי וחברי קבוצתו במחלקה לבקרה ביולוגית בגן lncRNA, שאותו הם כינו Chaserr (צ'ייסר). החוקרים יצאו מתוך הנחה כי גן זה משחק תפקיד חשוב בגנום, שכן הוא נשמר במהלך האבולוציה מדגים ועד בני-אדם. צ'ייסר ממוקם בגנום סמוך לתחילתו של גן אחר - Chd2, המשתתף בבקרה על ייצור חלבונים. מוטציות ב-Chd2 נקשרו בעבר לאפילפסיה ואוטיזם. עקב הסמיכות הפיסית בין שני הגנים, שיערו החוקרים כי צ'ייסר מהווה שכבת בקרה נוספת, נוסף על Chd2, המווסתת, בין היתר, תהליכים הכרחיים לתפקוד נוירולוגי תקין.

עוד כתבות באתר מסע הקסם המדעי של מכון ויצמן למדע:

מדענים חשפו כיצד פועלים חיסונים ניסיוניים נגד אבולה

ישחקו הדגים לפנינו: מציאות מדומה לדגים

במטרה לברר מהו תפקידו של צ'ייסר, יצרו ד"ר אוליצקי ועמיתיו עכברים מהונדסים ללא גן זה, וגילו כי הם מתים זמן קצר לאחר הלידה או שאינם מתפתחים כראוי - עובדה המצביעה על כך שתפקידו של צ'ייסר בגנום אכן חיוני. מחקרים נוספים הראו כי ללא צ'ייסר עולה באופן חד ביטויו של Chd2. במלים אחרות, צ'ייסר בולם ככל הנראה את Chd2, ומוודא כי גן זה מייצר חלבון ברמות נאותות.

מימין: מיכה גולדרייך, נעה גיל, אביב רום, ד"ר רותם בן-טוב פרי וד"ר איגור אוליצקי. אמור לי מי הם שכניך ואומר לך מי אתה(צילום: מסע הקסם המדעי, מכון ויצמן)

מחקרים נוספים הראו כי רמות גבוהות מדי של החלבון שמייצר Chd2 גורמות בעיות בעוברי עכברים. "כאשר Chd2 פעיל יתר על המידה, הכמויות הגדולות מדי של החלבון שהוא מייצר גורמות כנראה מעין פקקי תנועה בצמתים בין הגנים, ומשבשות בכך את ייצור החלבונים במאות מקומות שונים בגנום", אומר ד"ר אוליצקי. "פקקי תנועה" אלה מרמזים גם על אופן פעולתו של צ'ייסר: הגן משתתף כנראה במנגנון היזון חוזר המווסת את ביטויו של Chd2 באמצעות יצירת פקק תנועה בסמוך לו, כאשר רמת החלבון שלו עולה יתר על המידה.

אך ביטוי בלתי-מספיק של Chd2 בעייתי לא פחות מאשר ביטויו העודף. למעשה, ביטוי בלתי-מספיק הוא בדיוק הפגם הגנטי שזוהה באנשים הלוקים באפילפסיה ואוטיזם. המוטציה זוהתה אמנם אצל חלק קטן מהאנשים עם תסמונות אלה, אך עבור מי שהבעיה שלו אכן נובעת מפעילות בלתי-מספקת של הגן Chd2, מחקר זה עשוי להוליד יום אחד פתרון בדמות מולקולה קטנה החוסמת את צ'ייסר ומשחררת בכך את אחיזתו בגן Chd2, מקפיצה את ביטויו לרמות תקינות ומתקנת את הפגם הגנטי.

קבוצת המחקר כללה את אביב רום, ליליה מלמד, נעה גיל, מיכה גולדרייך וד"ר רותם בן-טוב פרי מהמחלקה לבקרה ביולוגית, מתן גולן מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא וד"ר ענבל ביטון מהמחלקה למשאבים וטרינריים – כולם ממכון ויצמן למדע, וד"ר רותם כדיר מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב.

למחקר המלא:

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13075-8