"חוקרים פרטיים": וידויו של חוקר אנזימים

ניסוי במעבדה

כל אחד מאיתנו מסוקרן ומרותק ממשהו אחר - כימיה היא האובססיה שלי, ובפרט, הכימיה של החיים או ביוכימיה. את ניסויי הכימיה הראשונים שלי עשיתי עוד לפני הבר מצווה. הראשון הזכור לי היה ערבוב של מרכיבים שונים, מסבון ועד תמיסת יוד לחיטוי, במבחנה והרתחה של המרקחת המשונה על הגז הביתי. היוד היה טעות! כפי שהבנתי בדיעבד, כשהנוזל הסגול זינק מהמבחנה הרותחת לתקרת המטבח. משם היתה הדרך קצרה לאוניברסיטה העברית.

"חוקרים פרטיים " - לכתבות הקודמות

באוניברסיטה התברר לי שהכימיה של החיים עשירה להפליא ומרתקת יותר מכל מבחנה שאערבב בעצמי. החלק שריתק אותי יותר מכל היה אנזימים, ומאז ועד היום אני אנזימולוג - חוקר אנזימים.

החיים הם בעצם אוסף של תגובות כימיות שונות. אך בניגוד לתגובות כיומיות רגילות הקורות בדרך כלל מעצמן, הכימיה של החיים דורשת זירוז והכוונה - תפקידים שאותם ממלאים האנזימים. אז כפי שאני רואה את זה, חיים = אנזימים.

חישבו למשל על תהליך פשוט יחסית של פירוק הסוכר בקפה ששתיתם, והפיכתו לאנרגיה זמינה לתאים בגוף. מדובר בתהליך בן עשרות שלבים שמערב תגובות שונות. אפילו השלב הראשון: פירוק הסוכר לשני מרכיבים פשוטים יותר יארך עשרות מיליוני שנים, אם לא יואץ על ידי זרז (קטליזטור) כל שהוא.

פרופ' דן תופיק

אנזימים הם זרזים מופלאים, שיגרמו לתגובה זו להתרחש בתוך חלקיק השנייה. האנזימים לא רק מאיצים את התגובה, אלא גם מכוונים אותה. אם תניחו סוכר במים לזמן ארוך, יכולים לקרות מספר רב של תהליכים שונים, אך לאו דווקא הפירוק המסוים, שדרוש לתא חי. בזכות האנזימים יתקבל תוצר אחד מסוים, שיהווה חומר גלם לאנזים הבא אחריו עד להפקת אנרגיה שהגוף יכול להשתמש בה.

אנזימים הם חלבונים, כך שהם מולקולות גדולות מאוד, מורכבות וקשות ביותר לפענוח. כיצד נוצרו מולקולות מורכבות אלו לפני כ 3.7 מיליארדי שנים? כיצד פיתחו יכולות מופלאות של האצת קצב והכוונה של אלפי תגובות שונות? אלו שאלות שמרתקות אותי, שמדירות שינה מעיני. משהבנו איך אנזים נוצר, אנו יכולים גם לחקות את התהליך במעבדה וליצור אנזימים חדשים התפורים למשימות שונות, למשל, נטרול של מדבירי חרקים או גזי עצבים, ואף ליצור חיידקים מהונדסים עם מטבוליזם מלאכותי המבוסס על אנזימים שאינם קיימים בטבע.

אני עוסק בעבודת בלשות מולקולרית, בניתוח מדוקדק של האנטומיה של אנזימים ופענוח של ההיסטוריה האבולוציונית שלהם. זהו מרדף ארוך ולא פשוט, אך לעיתים מלא סיפוק והתרגשות. די דומה להרגשה של ארכיאולוג, שחושף מערת קבר בת מיליארד שנים (רק שהאנזימים שלנו עדיין חיים ובועטים!).

פרופ' דן תופיק, המחלקה למדעים ביומולקולרים, מכון ויצמן למדע

אתר הבית של פרופ' דן תופיק : http://www.weizmann.ac.il/Biological_Chemistry/scientist/Tawfik/Welcome_Page.html

כתבות בנושא ב"מסע הקסם המדעי" של מכון ויצמן למדע והרצאה בעברית: https://heb.wis-wander.weizmann.ac.il/tags/4793

הרצאה באנגלית: https://www.youtube.com/watch?v=TDV9Dh2uZIU